摘要：克拉2气田的产量占“西气东输”一期工程的90%以上，生产装置的安全、平稳运行尤为重要。通过引入Honeywell公司的安全管理系统(FSC)对处理厂、气井生产过程进行监控，实现了气田对IEC61508标准中规定的安全完整性(SIL)的要求。克拉2气田安全管理系统在工艺上具有在异常情况关闭气井，处理厂关闭进出装置阀门、打开放空阀实现受限放空的特点；在自控上具有多节点、层次化、等级化、一体化的特点。通过对典型逻辑的模块化封装，实现了控制逻辑的便捷编制；同时，对安全管理系统的事件顺序记录(SOE)在跨网段情况下不能有效整合到服务器中的故障给出了分析及解决方案。该系统在克拉2气田的成功应用，确保了气田在紧急情况下的风险消除，达到了设计目的。

主题词：克拉2气田；监测系统；安全管理系统；控制系统

克拉2气田是“西气东输”工程的主力气田，是典型的“三高”气田，肩负着十分重要的政治责任和社会责任；同时，天然气生产处理过程具有易燃、易爆、高压等特点，一旦发生事故，若不能及时控制和处理，将会酿成灾难性的事故和重大损失。

一、安全管理系统概述

    安全管理系统是一种对工厂出现异常情况时做出反应的系统，用于当生产过程的预定条件受到冲击时，自动地将其置于安全状态。它必须在工厂装置本身出现危险，或者由于操作不当而将导致危险的情况下，产生正确的输出以防止危险的出现，或减轻所造成的后果^[1]。

    安全完整性等级(SIL)由工艺流程或生产装置的安全要求决定，装置的危险性越高，所要求的安全等级就越高，IEC61508中定义了安全完整性等级的划分^[2]，见表1。

表1 IEC61508中安全完整性等级划分表

    特别指出的是，在IEC61508中对于SIL1～SIL3级可以采用电子可编程安全系统来实现，但对于SIL4级别，电子可编程安全系统却不适用。

    针对克拉2气田的井口距离长、井站分散、安全要求高的特点，使用了美国Honeywell公司最新一代DCS系统(过程知识系统PKS)、安全管理系统(FSC)及美国BristolBabcock公司的ControlWave系列RTU，分别实现过程控制、安全管理和数据采集监控功能。安全管理系统(FSC)是一个高度可靠和高度集成的、“故障安全”和“安全容错”的安全系统^[3]，通过高速光纤网络连接各FSC构成安全控制网络。

二、气田安全管理系统的实现

    克拉2气田包括3个部分：处理量为3000×10⁴m³/d的中央处理厂、处理量为2000×10⁴m³/d的第二处理厂和17口高压采气井。根据危险的大小，天然气处理厂安全级别为SIL3级，井口安全等级为SIL2级。

    1. 安全管理系统的工艺实现

    对于采气井，采用了故障关井的方式来实现工艺上的安全。当发生火灾、液压油刺漏、可调油嘴失效等情况下，通过关闭井下安全阀、主阀和翼阀，停止气井的生产进而实现单井安全控制。

    在天然气处理厂，鉴于单套装置的处理量巨大(500×10⁴m³/d)，采用了关闭装置进出口、打开放空阀放空的办法实现装置的有效停车。为了有效解决超量放空，采用了迷宫笼套式调节阀及旋塞阀+限流孔板两种方式实现受限放空，装置在关闭进出口后，高压天然气通过放空阀进入放空火炬，实现安全排放。

    2. 安全管理系统的等级划分

    (1) 按安全管理系统所处位置可以划分为井口、中央处理厂和第二处理厂3个部分：井口安全管理系统对井口异常情况进行处理，同时接受两个处理厂的指令信号进行关井；中央处理厂和第二处理厂负责对所属场站内部进行紧急关断，对井口安全管理系统可发出指令进行关井操作。

    (2) 按控制范围可依次划分为装置级、厂级、气田级3个等级：①装置级只针对单套装置，装置进出口切断，放空阀打开，放空装置，并停运对应的动设备；对于采气井则关井。②厂级分别执行中央处理厂和第二处理厂的紧急停车指令，厂级只作用于本厂和部分单井，不影响另一个处理厂。③气田级执行全气田紧急停车、两个处理厂及所有单井全部紧急停车，为最高级别。