智能自动化及电气系统为“中国首造”护航

智能自动化及电气系统为 “中国首造”护航

挑战

  • 自升式钻井平台的主要功能模块包括主船体、作业和生活模块。船体是其他模块的载体,可被拖航在海上,实现水上浮态或升出水面后的压载,保证平台稳定,并为其他模块提供动力;作业模块包括升降平台、钻台滑移以及第三方固井设备等;生活模块则为平台工作人员提供日常生活食宿及实现平台各种作业办公或操作。

解决方案

  • 凭借出色的系统功能优势和专业的项目执行能力,罗克韦尔自动化中国团队在电气系统竞标中脱颖而出

成果

  • 2016年8月25日,中国船厂首次建造交付的国家重点支持高新技术海洋工程产品Super 116E型自升式钻井平台(N527/N581)“智慧引领幸福1号”和“智慧引领幸福2号”同时交付,并获得印度石油天然气公司租约,将用 于印度西海岸钻探作业。

罗克韦尔自动化集成的自动化及电气总包方案 助力中远海运重工打造世界级自升式钻井平台

自升式钻井平台(JACK UP DRILLING UNIT)作为一种移动式海上油气装备,是海上石油开采链的钻探环节中的重要一员。目前全球已有逾500座自升式钻井平台,约占各种可移动钻井平台总数的60%。历经半个多世纪的发展, 自升式平台在工作水深、抗风暴能力、可变载荷、钻井能力和操作性能等方面取得了长足的进步。其中,Super 116E型自升式钻井平台更是凭借高效节能和安全环保的特点,成为新型自升式海洋钻井平台的代表。

中远海运重工有限公司是以船舶和海洋工程装备建造、修理改装及配套服务为一体的大型重工企业,拥有3000多名技术研发设计人员和10000余名高素质的技术工人。中远海运重工致力于建设中国领先、世界一流的船舶和海洋工程装备制造企业,在中国率先倡导并探索智能制造的新模式,推动产品向“绿色化、智能化、高端化”发展。

受英国福赛特公司(Foresight Group)委托,中远海运重工自2013年起相继承接了N527、N581和N582三个Super 116E型自升式钻井平台项目的建设工作,平台总长74.09米,型宽62.8米,型深7.92米,工作水深106.68米,钻井深度9144米。平台需要完全按照ABS船级社和IMO组织要求设计建造,并以高效节能和环保安全为目标。中远海运重工希望利用先进的电气和控制技术,提高平台的智能化和自动化水平,为平台在恶劣的海洋环境下实现安全可靠作业提供保障。

挑战

由于平台涉及的设备和系统众多,自动化及电气系统需要与大量种类繁多的第三方系统进行通信调试,涵盖Modbus, Profibus, Ethernet和CAN BUS等通信协议,这对系统的开放性、稳定性以及执行团队的调试服务能力都提出了极高的要求。此外,业主对整个平台的电气系统施工工艺要求极其严格,要求电气柜和电机控制中心(MCC)柜要满足NEMA标准,增加了电气柜及MCC柜的施工难度。由于116E型自升式钻井平台的空间非常有限,600V配电柜和VFD配电柜需要采用母排桥架连接,要求尺寸极为精确。面对紧张的工期和业主种种严苛要求,中远海运重工需要找到项目管理经验丰富且专业高效的电气系统合作伙伴。

解决方案

中远海运重工最终决定采用罗克韦尔自动化提供的集成的自动化及电气系统整体解决方案应用于N527、N5812个平台,包括船舶集成控制系统(ICS),紧急停车系统(ESD),火气报警系统(FGS)、电站管理系统(PMS)、600V/480V主配电板和应急配电板、CENTERLINE® 2100 NEMA电机控制中心 (MCC)、有源滤波系统, 整个ICS系统基于PlantPAx的现代分布式控制系统(DCS)解决方案。

PlantPAx可以帮助企业实施包括过程控制、离散控制、动力控制和安全控制的全厂级控制和优化方案。在该项目中PlantPAx方案包括基于ControlLogix系统的集成控制系统(ICS)、紧急停车系统(ESD)火气报警系统(FGS),均配置冗余控制器和独立的I/O。罗克韦尔自动化还提供两套ControlLogix与上位机通信接口软件。

项目中ICS,ESD,FGS和冗余控制器分别集成于两个不同的机柜中,控制器直接采用光纤进行同步,罗克韦尔自动化提供了10m无铠装光纤用于控制器同步;同时设置现场I/O站用于信号的采集,其中ICS包括总计15个现场I/O站,ESD和FGS系统分别包含4个现场I/O站。系统I/O采用1794 Flex I/O系列模块,包括AI,AO,DI和DO信号接收,控制器与I/O之间通过以太网网络进行通信。ICS,ESD和FGS系统与上位机之间通过以太环网进行通信,基于罗克韦尔自动化以太环网的设计要求,环网中至少有一个管理型交换机,罗克韦尔自动化为本项目提供了2个6口双层管理型交换机。

由于DCS系统需要与大量第三方接口系统通信,系统配置了12个Modbus、2个Profibus通信端口用于第三方设备通信。包括:火灾检测系统、气体检测系统、水密门系统、环境检测系统、消防系统、通风应急切断系统、应急切断系统、压载系统、液位测量系统、发电机控制系统、有源滤波系统和马达控制中心等。

所有系统控制器和I/O模块集成在8个系统机柜中,前后开门,柜内24V直流开关电源由用户提供。

在项目实施过程中,罗克韦尔自动化与中远海运重工共同克服了诸多困难,据罗克韦尔自动化项目经理胡凤泉介绍:“业主曾对N527/581项目提出了300余条整改方案,项目一度陷入困境。罗克韦尔自动化的项目团队本着以客户为中心文化导向,积极与客户沟通并解决各项意见,经过努力,将业主的整改意见逐渐地从300多条降到200多条,100多条,几十条,几条,最终全部解决。”

效果

2016年10月27日,两座自升式钻井平台顺利抵达印度洋西海岸正式开始作业,在投入使用一年后,有效运行时间高达99.7%,超过目前全球所有自升式钻井平台,运行情况得到了租用方印度石油天然气公司的高度赞扬。2017年5月4日,中远海运重工为英国Foresight公司建造的第3个Super 116E自升式钻井平台N582也顺利完成出坞下水并得到了船东监造组的高度好评。

中远海运重工相继交付的Super 116E型自升式钻井平台不仅是“中国首造”,也是罗克韦尔自动化在中国首次承接的钻井平台电气打包项目,其中船舶电站管理系统以及配电板、有源滤波器均为罗克韦尔自动化在该类项目的首次应用。在罗克韦尔自动化与中远海运重工的通力合作下,该项目得到了业主的高度认可,使得中远海运重工在海工行业开创了新纪元。凭借专业及出色的项目执行能力,罗克韦尔自动化的项目团队获得了由中远海运重工颁发的纪念章及表扬信。

罗克韦尔自动化项目团队的专业和敬业精神是项目获得成功的关键,中远海运重工对此给予了高度的评价:“在面临项目系统复杂以及与第三方通信接口数量较多的情况下,罗克韦尔自动化的项目团队安全、高效且优质地完成了盘柜集成组装和现场调试等任务。尤其是在第三方设备的接口界面和调试工作出现困难的时候,现场服务工程师牺牲个人的休息时间,在现场积极协助我们查找原因、解决问题,使得对船东的报验工作能够及时进行,罗克韦尔自动化的团队体现了高素质、高技术和高水平。”

通过该项目,罗克韦尔自动化获得了中远海运重工的肯定和信任,并使客户更深入而全面地了解了罗克韦尔自动化的产品、项目执行能力及以客户为中心的价值体系。目前,双方的合作已上升到战略高度,后续中远海运重工还将价值200万美元的FPSO P75/P77船体改造项目交由罗克韦尔自动化执行。凭借高效和专业的项目执行,罗克韦尔自动化在该项目中为客户节省了20%~30%的现场服务经费,金额达40~50万美元。

随着“21世纪海上丝绸之路”和“一带一路”战略的实施,将有越来越多的中国企业承接来自全球的海洋工程项目,罗克韦尔自动化将继续践行“互联企业”,与中国企业携手共赢,在海洋工程技术领域实现新的突破。

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