本公开一般涉及控制领域，特别涉及自动化控制领域，尤其涉及一种用于浮式储油卸油平台的安全自动化系统及控制方法。
背景技术：
浮式生产储油卸油平台(floatingproductionstorageandoffloading，简称fpso)是深海石油生产的主要手段之一。目前圆筒型fpso船体的自动化系统主要是基础控制系统，基础控制系统包括生产控制系统、平台管理系统、电力分配系统和振动监测系统，用于对平台的原油生产工艺进行常规控制，包括油气生产工艺控制、对油气生产之外的其他工艺的控制、对平台上电力的分配与控制以及对轮机组件的振动状态监测，用来控制原油生产(采油、储油和卸油)的进程。目前自动化系统仅满足基本的对原油生产进程的控制。
但是在原油生产过程中，除了实现对原油生产进程的基本控制，为保证fpso平台的安全运转，安全控制设计逐渐成为fpso平台自动化系统的重中之重。目前fpso平台并不涉及或很少涉及安全控制系统，导致原油生产过程中fpso平台处于危险状况(例如可燃气体泄漏、温度过高导致火灾或者其他火源的出现)时不能采取高效的防御措施；或，即使设置有安全控制系统，在安全控制系统发生故障的情况下不能及时采取防御措施。因此亟需提供一种高性能的用于浮式储油卸油平台的安全自动化系统，在设立基础控制系统的基础上增设安全控制系统，以在实现对原油生产过程控制的同时，及时对fpso平台所处的危险状态做出及时、有效的防御措施。
技术实现要素：
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，做出了本发明。
第一方面，本发明提供了一种用于浮式储油卸油平台的安全自动化系统，所述浮式储油卸油平台可执行原油生产工艺，所述原油生产工艺包括采油、储油和卸油，所述安全自动化系统包括上位系统以及两套完全相同且互为备份的控制系统，所述上位系统包括两台相互连接以进行通讯的服务器；两台服务器与两套控制系统一一对应连接，每台服务器分别对相应的控制系统进行访问，其中所述控制系统包括：
安全控制系统，用于在所述浮式储油卸油平台执行原油生产工艺的过程中，当所述浮式储油卸油平台处于危险状态时停断处于危险区域的执行原油生产工艺的设备。
第二方面，本发明提供了一种用于浮式储油卸油平台的安全控制方法，其所控制的安全自动化系统包括上位系统以及两套完全相同且互为备份的控制系统，所述上位系统包括两台相互连接以进行通讯的服务器，两台服务器与两套控制系统一一对应连接，每台服务器分别对相应的控制系统进行访问，所述控制系统包括安全控制系统，其中所述方法包括：
所述安全控制系统未出现故障情况时，每台服务器使用一套控制系统独立工作，同时每台服务器定时更新其所使用的控制系统的工作数据，两台服务器互相定时交互对方的工作数据；
所述安全控制系统出现故障时，其中一套控制系统停止工作，两台服务器共享另一套控制系统的工作数据。
本申请所提供的用于浮式储油卸油平台的安全自动化系统以及安全控制方法，其中安全自动化系统由两套冗余的控制系统组成，且每套控制系统设置了安全控制系统，安全控制系统监测潜在危险并采取防御措施，保证整个平台安全、高效的运转；其中安全控制方法满足在任一控制系统出现故障时，可以无缝不间断使用另外一套控制系统，保证了浮式储油卸油平台的稳定性。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例提供给的用于浮式储油卸油平台的安全自动化系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
本发明提供一种用于浮式储油卸油平台的安全自动化系统，其中浮式储油卸油平台可执行原油生产工艺，原油生产工艺包括采油、储油和卸油等工艺，浮式储油卸油平台(即fpso船体)上执行原油生产工艺的设备包括各种电气设备(例如阀门、仪表、电动机、发电机等等)、风车风闸；浮式储油卸油平台的公用系统主要包括各类油舱水舱压载舱管理系统、货油泵控制系统、海水系统、装载计算机系统、压缩空气系统、氮气惰气系统、锚机管理系统等。
如图1所示，本发明提供的一种用于浮式储油卸油平台的安全自动化系统，包括上位系统以及两套完全相同且互为备份的控制系统，上位系统包括两台相互连接以进行通讯的服务器，如图1分别为第一服务器2a、第二服务器2b；两台服务器与两套控制系统一一对应连接，每台服务器分别对相应的控制系统进行访问，与服务器2b相连接的控制系统的结构及功能和与服务器2a相连接的控制系统的结构及功能相同，本申请的实施例以与服务器2a相连接的控制系统为例，对控制系统进行介绍，控制系统包括：
安全控制系统10，用于在浮式储油卸油平台执行原油生产工艺的过程中，当浮式储油卸油平台处于危险状态时停断处于危险区域的执行原油生产工艺的设备。
控制系统包括基础控制系统11，基础控制系统11和安全控制系统10相互独立工作。
本发明所提及的危险状态包括浮式储油卸油平台的温度过高和/或可燃气体泄漏。
进一步地，安全控制系统10包括：
火/气系统101，用于实时探测浮式储油卸油平台的温度和/或可燃气体并生成状态信号，将状态信号与预设状态阈值进行比较，生成比较结果；
应急切断系统102，其与火/气系统101相连，用于接收比较结果，在状态信号大于预设状态阈值时生成应急信号；
工艺关断系统103，其与应急切断系统102相连，用于响应应急切断系统的应急信号，对处于危险区域的执行原油生产工艺的设备做停断处理。
进一步地，火/气系统包括：
火气探测单元1011，用于实时探测浮式储油卸油平台的温度和/或可燃气体并生成状态信号；
采集单元1012，用于采集状态信号；
比较单元1013，用于将状态信号与预设状态阈值进行比较并生成比较结果；
第一传输单元1014，用于将比较结果发送至应急切断系统。
进一步地，火气探测单元至少包括以下任一种：感烟探头、感温探头、火焰探头。通过感烟探头、火焰探头感测原油生产作业所处环境的可燃气体或火源，或者通过感温探头测原油生产作业所处环境中温度过高情况，避免可燃气体爆炸、温度过高或者其他情况引起的火灾。
进一步地，应急切断系统包括：
第二传输单元1021，用于接收火/气系统发送的比较结果，
控制单元1022，响应于比较结果为状态信号大于预设状态阈值生成应急信号并通过第二传输单元将应急信号发送给工艺关断系统。
进一步地，工艺关断系统包括：
第三传输单元1031，用于接收应急切断系统发送的应急信号；
制动单元1032，用于根据所述应急信号将处于危险区域的执行原油生产工艺的设备停断。
浮式储油卸油平台上布置有多个感温探头、感烟探头、火焰探头。
例如火/气系统通过火气探测单元探测到平台的局部温度过高，操作人员根据相应的感温探头查找到某处电动机的运转温度过高，该电动机可以视为故障电动机，这种情况下极容易发生短路，进而可能导致线路毁坏、发生火灾的问题；火/气系统在感测到该状态后生成状态信号，其中预设状态阈值为预设的电动机工作温度(在该温度范围内，电动机可以正常工作)，状态信号为火气探测单元探测到的故障电动机的工作温度；通过比较单元将故障电动机的工作温度与预设的电动机工作温度进行比较生成比较结果并且通过第一传输单元将比较结果发送给应急切断系统。
应急切断系统通过第二传输单元接收火/气系统发送的比较结果，如果比较结果是故障电动机的工作温度大于预设的电动机工作温度，控制单元响应于该生成结果产生应急信号，应急信号为要求故障电动机停止运行，应急切断系统通过第二传输单元将含有要求故障电动机停止运行的应急信号发送给工艺关断系统。
接下来，工艺关断系统通过第三传输单元接收应急切断系统给出的含有要求故障电动机停止运行的应急信号，制动单元在这边可优选设置为电动机转轴附近的摩擦片或者凸轮，响应于应急信号转动卡紧故障电动机的转轴，使得故障电动机停止运动制动单元实现刹车紧急制动。
例如火/气系统通过火气探测单元探测平台是否有可燃气体泄漏，若探测到可燃气体，将可燃气体的浓度与预设的可燃气体的浓度进行比较得到比较结果；应急切断系统接收到比较结果，若结果为超标，则发出含有要求关断停止电气设备、风机风闸的应急信号；工艺关断系统中的制动单元可以为设置于电气设备、风机风闸转轴附近的摩擦片，工艺关断系统响应于应急信号通过制动单元停止电气设备、风机风闸的运转。
本申请的安全控制系统中，应急切断系统根据火/气系统感测所得的状态信号生成应急信号，并控制工艺关断系统对相应的设备进行停断处理，主要是停断执行原油生产工艺的电气设备以及风机风闸。例如，火/气系统感测到可燃气体或者温度过高时，通过工艺关断系统关断电气设备，停止生产；并且关断风机风闸，避免可燃气体或者火源的扩散。
进一步地，控制系统还包括信息管理系统12，用于对基础控制系统、安全控制系统的信息进行记录与整理。
进一步地，控制系统还包括仿真培训系统13，用于指导操作人员操作。
本申请所提供的用于储油卸油的安全自动化系统，通过增设安全控制系统，当浮式储油卸油平台处于危险环境中时，对危险区域内执行原油生产工艺的设备进行停断处理，主要是停断电气设备以及风机风闸；采用两台服务器，且每台服务器各连接一套控制系统，可保证在其中一套控制系统出现故障的情况下，通过另一套控制系统实现不间断的控制。
本发明还提供了一种用于浮式储油卸油平台的安全控制方法，其所控制的安全自动化系统包括上位系统以及两套完全相同且互为备份的控制系统，上位系统包括两台相互连接以进行通讯的服务器，两台服务器与两套控制系统一一对应连接，每台服务器分别对相应的控制系统进行访问，控制系统包括安全控制系统，其特征在于，方法包括：
安全控制系统未出现故障情况时，每台服务器使用一套控制系统独立工作，同时每台服务器定时更新其所使用的控制系统的工作数据，两台服务器互相定时交互对方的工作数据；
安全控制系统出现故障时，其中一套控制系统停止工作，两台服务器共享另一套控制系统的工作数据。
进一步的，在安全控制系统未出现故障的情况下：
探测浮式储油卸油平台的温度和/或可燃气体并生成状态信号；
根据预设状态阈值对状态信号进行比较判断并生成比较结果；
响应于比较结果生成应急信号；
响应于应急信号对处于危险区域的执行原油生产工艺的设备做停断处理。
其中，对处于危险区域的执行原油生产工艺的设备做停断处理包括：
停断处于危险区域的执行原油生产工艺的电气设备以及风机风闸。
本发明所提供的用于浮式储油卸油平台的安全自动化系统以及安全控制方法，实现浮式储油卸油平台的安全应急控制，实现浮式储油卸油平台的危险源探测；通过网络连接两套控制系统、两台服务器之间的连接，通过网络便于海上与陆地之间的联系。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。