Quy trình công nghệ trên giàn khoan BK16 là nhằm mục đích xử lý dòng hỗn hợp khí gas-nước lấy được từ các giếng dầu, qua quá trình tách để tạo ra sản phẩm là dầu và khí đốt. Vì vậy trong môi trường này, các công trình trên biển là một môi trường rất dễ xảy ra các nguy hiểm cháy và nguy hiểm khí.
Tạp chí Khoa học Cơng nghệ 132 (2019) 008-015 Thiết kế hệ thống an toàn cho giàn khoan BK16 áp dụng phương pháp Grafcet Designing Safety System for BK16 base on Grafcet Phan Thị Huyền Châu* Trường Đại học Bách khoa Hà Nội - Số 1, Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội Đến Tòa soạn: 02-10-2018; chấp nhận đăng: 18-01-2019 Tóm tắt Quy trình cơng nghệ giàn khoan BK16 nhằm mục đích xử lý dòng hỗn hợp khí gas-nước lấy từ giếng dầu, qua trình tách để tạo sản phẩm dầu khí đốt Vì mơi trường này, cơng trình biển mơi trường dễ xảy nguy hiểm cháy nguy hiểm khí Để đảm bảo an tồn cho người thiết bị cần phải thiết lập hệ thống an tồn có độ tin cậy tuyệt đối, đảm bảo mức độ an toàn cho giàn khoan đạt mức SIL3 (safety integrity level) Nhiệm vụ hệ thống an tồn phải đảm bảo dầu thơ, khí gas khơng bị rò rỉ chủ động hạn chế ảnh hưởng xảy rò rỉ cách đóng mở hàng loạt hệ thống van xả, dừng trình(dừng tuyến), dừng khẩn cấp đồng thời giám sát thơng số q trình tách pha bình tách thông qua cảm biến áp suất mức gắn bình Để giảm thời gian thiết kế rút ngắn thời gian, khối lượng lập trình hệ thống an toàn, phương pháp Grafcet lĩnh vực thiết kế logic áp dụng đặc điểm hệ thống an tồn điều khiển van có chế hoạt động ON-OFF Từ khóa: Điều khiển logic, Giàn khoan, Hệ thống an toàn, Grafcet Abstract The technology process in BK16 wellhead satelite platform is to separate the gas and the oil from gas-water mixture Therefore, the contruction in BK16 is very dangerous due to the flammable and exposive posibility In order to ensure the safety for people and equipment, it is obligation to set up the the safety system with absolute reliability and satisfies SIL – safety level for BK16 The main function of this system guarantees that crude oil and gas are not leak, and if there has a leak the system will be reacted by closing or opening a series of valves such as: blowdown valve, process shutdown valve, emergency shutdown valve and monitoring the signals from level and presure sensors of production separate tank to minimize losses To reduce design time and programming, Grafcet method is applied because of the characteristics of safety system is to control many of ON-OFF valves Keywords: Logic design, Offshore platform, Safety system, Grafcet Đặt vấn đề * thiết kế hệ thống an toàn, đặc biệt trình đặc biệt nguy hiểm q trình sản xuất, q trình khai thác dầu khí [1]- [1] [7] Các hệ thống sản xuất ngày khơng ngừng gia tăng kích thước độ phức tạp để đáp ứng nhu cầu ngày cao lượng, hàng hóa thực phẩm xã hội Cùng với xuất nguy rủi ro cần phải ngăn ngừa giảm nhẹ ảnh hưởng chúng đến lợi ích kinh tế người Một hệ thống công nghiệp hệ thống mang tính chất động thuộc tính khơng phụ thuộc vào thành phần bên mà phụ thuộc vào mối quan hệ chúng, để đánh giá an toàn vận hành cần phương pháp tiếp cận có hệ thống Phương pháp phân tích cố phương pháp thường sử dụng Việc thiết kế hệ thống an toàn cho giàn khoan dựa yêu cầu đưa theo tiêu chuẩn IEC 61508 Chương trình điều khiển hệ thống an tồn thường thiết kế sử dụng ngôn ngữ Ladder kết hợp với FBD lập trình cho PLC dựa theo bảng phân tích nguyên nhân kết Tuy nhiên trình thiết kế an tồn cho giàn khoan đòi hỏi phải kết nối nhiều tín hiệu từ thiết bị điều khiển, thiết bị đo thiết bị an tồn còi, đèn, nút ấn dừng dừng khẩn cấp Việc sử dụng ngơn ngữ Ladder/FBD lập trình khiến cho chưong trình cồng kềnh, khơng ứng dụng cấu trúc đồng bộ, song hành để giảm thời gian xử lý Khi sử dụng ngơn ngữ lập trình SFC (Sequential Function Chart) vấn đề giải cách triệt để * Địa liên hệ: Tel.: (+84) 917921581 Email: chau.phanthihuyen@hust.edu.vn Tạp chí Khoa học Cơng nghệ 132 (2019) 008-015 Hình Sơ đồ tổng quan hệ thống khai thác dầu khí Ngơn ngữ lập trình SFC xây dựng dựa phương pháp thiết kế logic Grafcet Nó cách tiếp cận sử dụng nhiều điều khiển logic ngơn ngữ lập trình PLC, ngơn ngữ mơ tiêu chuẩn khơng cho phép mô đầu vào/ra mối quan hệ hệ thống mà mơ kiện đồng thời đồng hóa [5] Grafcet mặt mối quan hệ mặt logic (giống ngôn ngữ FBD sử dụng thiết kế giàn khoan) mà rõ mối quan hệ liên kết mặt vật lý nên giúp người thiết kế sử dụng có hình dung trực quan hệ thống Riêng thiết kế giảm thời gian lập trình thiết lập Grafcet có nghĩa viết chương trình cho PLC thơng qua ngơn ngữ SFC mà khơng cần viết hàm để lập trình với ngôn ngữ FBD hay Ladder, dẫn đến giảm thời gian thiết kế, giảm thời gian xử lý cố Điều quan trọng thiết kế an toàn để đáp ứng tiêu chuẩn an toàn IEC 61508-3 dành cho phần mềm Ngồi việc mơ hệ thống sử dụng Grafcet/SFC cho phép cấu trúc nhiệm vụ phức tạp thành đơn vị nhỏ đồng hóa cấu trúc nhỏ nhằm tăng tính linh hoạt hệ thống, dễ dàng cho người sử dụng phát lỗi xác đâu chương trình nhỏ thay chương trình lớn lập trình sử dụng FBD Bài báo trình bầy quy trình thiết kế hệ thống an tồn cho giàn khoan khai thác dầu khí BK16 mơ ứng dụng điều khiển logic dựa phương pháp Grafcet, từ tiến tới lập trình sử dụng ngơn ngữ lập trình SFC Nội dung báo gồm phần sau: đặt vấn đề, giới thiệu tổng quan giàn khoan BK 16, thiết kế hệ thống an tồn, thiết kế mơ kiểm nghiệm tính đắn hệ thống sử dụng GRAFCET kết luận Tổng quan giàn khoan BK16 Giàn khoan BK16 thuộc sở hữu Vietsopetro J.V-Việt Nam giao nhiệm vụ khoan vận hành khai thác dầu mỏ từ mỏ Bạch Hổ nằm thềm lục địa phía Nam Việt Nam Phương thức hoạt động giàn khoan BK16 hình Chất lưu từ giếng sản xuất theo chín đường tương ứng đến cụm phân dòng đầu vào để đưa bốn đường ống: sản xuất, kiểm tra, xả khí xả lỏng để tách riêng khí gas, dầu thơ tạp chất Các giếng sản xuất điều khiển đóng mở cụm ba van SCSSV, MSSV, WSSV van tiết lưu kí hiệu FV Giếng bơm ép thiết kế cụm van giếng sản xuất Nhiệm vụ bốn đường ống hệ thống khai thác dầu sau: Tạp chí Khoa học Cơng nghệ 132 (2019) 008-015 - Đường ống sản xuất (Production Header): nhận dầu thơ từ giếng khai thác đưa vào bình tách V400 để tách hai pha lỏng khí thẳng (by pass) thùng chứa để đưa đất liền bình tách có cố cần cách ly Thiết kế an toàn cho giàn khoan 3.1 Thiết kế phần cứng Thiết bị sử dụng giàn khoan phải đáp ứng tiêu chuẩn quy định an toàn (IEC 65108 part cho phần cứng) mơi trường nguy hiểm Do cần chọn PLC với chuẩn an toàn (safety PLC) thiết kế đặc biệt, chứng nhận đáp ứng yêu cầu an tồn (SIL3) Sự khác biệt PLC thường PLC an toàn xuất chế dự phòng tự kiểm tra Một điểm khác biệt quan trọng khác nằm đầu vào/ra PLC an toàn Ở đầu vào, PLC an toàn liên tục theo dõi trạng thái đầu vào để phát cố xảy dây chuyền Đầu có thêm mạch an toàn đầu thiết bị kết nối để hạn chế thiệt hại cho thiết bị bên - Đường ống kiểm tra (Test Header): sử dụng cần đo thông số giếng riêng biệt Khi giếng cần đo theo đường ống sản xuất vào bình tách V-400, giếng lại theo đường ống kiểm tra thẳng thùng chứa - Đường ống xả khí (Vent Header): làm giảm bớt áp suất gas xả van xả khí BDV từ đường ống sản xuất đường ống kiểm tra đưa tới bình xả cố (Vent Scrubber V-200) có cố - Đường ống xả lỏng (Drain Header): xả chất lỏng từ đường ống hở giàn khoan đưa bình xả hở V-301, xả chất lỏng từ cụm phân dòng đầu vào, bình tách V-400, bình xả cố V-200 bình xả kín V-300 Hệ thống an tồn cần phải trang bị modul dự phòng đảm bảo modun bị lỗi hệ thống tự động chuyển đổi sang thiết bị dự phòng giúp q trình sản xuất diễn liên tục PLCA Trên đường ống sản xuất, xả khí, xả lỏng kiểm tra có cơng tắc (switch) PSHL van dừng nhánh SDV để áp suất đường ống nằm ngồi dải cho phép (10-47 bar) cơng tắc tác động để xả khí đóng van SDV Riêng với bình chứa giàn khoan bình tách thiết bị quan cần phải điều khiển mức điều khiển áp suất nên có thêm van điều khiển áp suất PCV điều khiển mức LCV PS CPU PLCB CP PROFIBUS-DP PS Repeater Ngoài đường ống sản xuất đường ống thải lỏng sau van dừng nhánh SDV có thêm van điều khiển tay HV để đảm bảo thêm mức độ an toàn cho đường ống IM Hệ thống phụ trợ phân phối khí gaslift dùng để cung cấp khí gas xuống giếng khai thác dầu thơng qua trạm phân phối khí gaslift đo thơng số (áp suất, nhiệt độ, lưu lượng) khí gas phân phối thơng qua trạm đo khí gas nhằm mục đích bơm khí xuống để dầu lên đưa vào bốn đường ống phân phối loại bỏ tích tụ kết tủa đường khí gas từ bình tách CP PROFIBUS-DP MPI PROFIBUS-DP IM CPU IM IM DI AI DO AI AI AI AI AI HMI FM Hình Cấu trúc phần cứng thiết kế an tồn Hình sơ đồ kết nối hệ thống dự phòng cho tồn hệ thống (redundant control system) Các modun kết nối giá đỡ Trên giá modun giống bao gồm: nguồn (PS), CPU modun truyền thông (CP) gọi tắt PLC A PLC B với “RS-485 repeater” Giá thứ hai modun mở rộng (IM), modun đầu vào số, đầu số modun đầu vào tương tự Trên giá đỡ thứ modun mở rộng (IM), modun đầu vào tương tự modun có chức đặc biệt (FM) CPU PLC A kết nối với modun IM thứ giá IM thứ giá thông qua cáp RS-485, tương tự với PLC B CPU PLC A truy cập liệu tới modun kết nối giá sử dụng modun IM Cũng truy cập liệu vào mondun mở rộng giá Tương tự với PLC B Chúng ta có mạng Profibus cho modun truyền thơng (CP) để truyền liệu CPU Mạng MPI sử dụng truyền liệu PLC A B với Hệ thống phụ trợ bơm nước ép vỉa có nhiệm vụ bơm nước xuống giếng dầu để rửa đường ống chứa dầu khí lại phần trích đưa đến cụm Kill Manifold KM2000A, KM2000B để dập giếng có cố (do khai thác dầu thơ dầu nhẹ lên mặt nước nên phải đề phòng cháy nổ, dập nước vòi phun có cháy giếng) Hiện việc thiết kế điều khiển an toàn cho giàn khoan, phần lập trình điều khiển sử dụng số lượng chương trình lớn dùng ngơn ngữ lập trình FBD, ảnh hưởng đến phần truyền thơng tác động nhanh hệ thống an tồn Đây hai khó khăn thực tế giàn khoan BK16 10 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ 132 (2019) 008-015 hình HMI Mạng kết nối từ cổng MPI CPU tới đầu vào Repeater từ đầu Repeater tới hình HMI Việc tìm mối quan hệ nguyên nhân tác động kèm bước bắt buộc phải có trước lập trình cho hệ thống an toàn 3.2 Thiết kế phần mềm yêu cầu thiết kế phần mềm cho hệ thống an toàn 3.3.1 Dừng giếng riêng biệt Dừng trình xảy có tín hiệu sau: Sự khác thiết kế logic thông thường thiết kế an toàn ứng dụng điều khiển logic thể nội dung sau: Trường hợp Nếu có tín hiệu từ nút nhấn ảo trạm làm việc tương ứng với giếng muốn dừng hệ thống thực đóng van MSSV, WSSV - Tự động dừng khẩn cấp trình thiết bị giá trị tới hạn đồng thời gửi tín hiệu tới hệ thống khác Trường hợp - Cung cấp khả chuẩn đoán kiểm tra từ xa Nếu có tín hiệu áp suất giếng mức cao hệ thống thực việc đóng van MSSV, WSSV, SDV - Cung cấp chức tự phát truyền tín hiệu lỗi nội Trường hợp - Khi có cố, hệ thống đánh giá mức độ nguy hiểm để người vận hành đưa định dừng giàn khoan để tránh thiệt hại nặng nề người theo phân cấp mức độ nguy hiểm sau: Nếu áp suất sau van tiết lưu cao/thấp hệ thống thực việc đóng van MSSV, WSSV, SDV, SCSSV 3.3.2 Dừng thiết bị Dừng thiết bị (unit shutdown) Dừng thiết bị xảy có tín hiệu sau: Dừng giếng riêng biệt (individual well shutdown) Trường hợp 1: Dừng thiết bị dừng giếng riêng biệt thực hệ thống có lỗi chưa liệt vào mức độ nguy hiểm hệ thống an toàn Nếu có cố sau - Mức chất lỏng bình Vent Scrubber thấp Dừng trình (Process Shutdown- PSD): mức độ nguy hiểm nhất, q trình dừng tồn q trình mà khơng làm giảm áp suất - Mức chất lỏng bình xả kín thấp Dừng khẩn cấp mức thấp (Emergency Shutdown – Low level ESD-L): mức độ nguy hiểm thứ ba - Áp suất đầu bơm xả cao - Mức chất lỏng bình xả hở thấp hệ thống cho dừng bơm xả Trường hợp Dừng khẩn cấp mức cao (Emergency Shutdown – High level ESD-H): mức độ nguy hiểm thứ hai Nếu mức chất lỏng bể chứa hóa chất giảm nhiệt, độ đơng đặc thấp hệ thống thực việc đóng tồn van đường khí nén tới bơm H-700A101 tới H-700A1-11 Rời bỏ giàn khoan (Abandon Platform Shutdown ESD-A): mức độ nguy hiểm giàn khoan Dừng rời bỏ giàn khoan mức cao hệ thống an toàn cố vượt tầm kiểm sốt Tồn hệ thống giàn khoan cần dừng lại vài hệ thống cảnh báo chiếu sáng giữ lại phục vụ hoạt động sơ tán khỏi giàn 3.3.3 Dừng trình Dừng trình xảy có tín hiệu sau: Trường hợp - Áp suất bình tách V-400 cao thấp - Đảm bảo tiêu chuẩn an toan IEC 61508 part dành cho phần mềm thiết kế hệ thống an toàn - Áp suất đường khí Gas cao thấp 3.3 Phân tích nguyên nhân- tác động - Áp suất đường hỗn hợp khí dầu cao thấp trình dừng phân cấp mức độ nguy hiểm - Mức chất lỏng bình tách cao thấp 11 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ 132 (2019) 008-015 Trường hợp - Mức chất lỏng bình lọc V-200 cao - Phát cháy từ đầu báo cháy trở lên khu vực xử lý (Zone 1) Tác động tới hệ thống công nghệ sau: - Dừng van MSSV, WSSV, SDV - Nút nhấn hệ thống PA/GA để kích hoạt dừng khẩn cấp mức thấp - Đóng van SDV 400, PCV 400, LCV 400 - Đóng van SDV 800, SDV 802 Tác động tới hệ thống công nghệ sau: tác động trường hợp với tác động dừng máy phát AU-AE-01, AU-AE-02 - Đóng van FV 811-819, XY 711-721, XY 761771 Trường hợp - Dừng máy bơm H-311 -Tín hiệu dừng khẩn cấp báo cháy từ hệ thống dễ nóng chảy Trường hợp - Nút nhấn bảng điều khiển hệ thống phát thanh/cảnh báo Public adress/General alarm (PA/GA) kích hoạt dừng trình Tác động tới hệ thống cơng nghệ sau: tác động trường hợp với tác động đóng van SCSSV - Nút nhấn trạm làm việc phòng điều khiển trung tâm 3.3.5 Dừng khẩn cấp mức cao - MANUAL CALL-POINT thang gần đầu giếng khoan (phía Đơng Tây) Dừng khẩn cấp mức cao xảy có tín hiệu sau: Tác động tới hệ thống công nghệ sau trường hợp với tác động: - Phát cháy từ đầu báo cháy trở lên khu vực xử lý (Zone 2: Khu vực khu vực có nguồn điện khẩn cấp, phòng điều khiển, chỗ ở) - Tạo báo động phòng điều khiển trung tâm (CCR) giàn khoan - Nút nhấn ảo trạm làm việc phòng điều khiển trung tâm - Kích hoạt báo động dừng trình 3.3.4 Dừng khẩn cấp mức thấp - Nút nhấn thang gần đầu giếng khoan (phía Đơng Tây) Dừng khẩn cấp mức thấp xảy có tín hiệu sau: - Nút nhấn bình rửa di động Trường hợp - Nút nhấn hệ thống PA/GA để kích hoạt dừng khẩn cấp mức cao - Phát 50% LEL Gas từ đầu dò khí trở lên khu vực xử lý Zone1 (Khu vực bao gồm không gian nơi có thiết bị q trình đặt liền kề với đầu giếng khoan) - Nút nhấn FM-200 - Phát 25% LEL Gas từ đầu dò khí trở lên khu vực xử lý (Zone2) - Nút nhấn hệ thống PA/GA để kích hoạt để kích hoạt dừng khẩn cấp mức thấp - Nút nhấn trạm làm việc phòng điều khiển trung tâm Tác động tới hệ thống công nghệ sau: - Nút nhấn thang gần đầu giếng khoan (phía Đơng Tây) - Tạo báo động CCR, giàn khoan - Kích hoạt báo động dừng khẩn cấp mức thấp - Nút nhấn bình rửa di động - Dừng van MSSV, WSSV, SDV - Nút nhấn hệ thống PA/GA để kích hoạt dừng khẩn cấp mức cao - Mở van BDV 1001, BDV 1002 - Đóng van SDV 400, PCV 400, LCV 400 Tác động tới hệ thống công nghệ sau: - Đóng van SDV 800, SDV 802 - Tạo báo động CCR, giàn khoan - Mở van BDV 401, BDV 801 - Kích hoạt báo động dừng khẩn cấp mức cao - Đóng van FV 811-819, XY 711-721, XY 761- - Dừng van MSSV, WSSV, SDV 771 - Mở van BDV 1001, BDV 1002 - Dừng máy bơm H-311 - Đóng van SDV 400, PCV 400, LCV 400 12 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ 132 (2019) 008-015 - Đóng van SDV 800, SDV 802 - Nút nhấn khu vực hạ cánh máy bay Tác động tới hệ thống công nghệ sau: tác động gộp trường hợp trường hợp - Mở van BDV 401, BDV 801 - Đóng van FV 811-819, XY 711-721, XY 761771 3.4 Ứng dụng Grafcet để lập trình điều khiển - Dừng máy AU-AE-01, AU-AE-02, H-311 Grafcet từ viết tắt tiếng Pháp “Graphe fonctionnel de commande étape transition” đồ hình chức cho phép mô tả trạng thái làm việc hệ thống biểu diễn trình điều khiển với trạng thái chuyển biến từ trạng thái sang trạng thái khác [8]-[9], Graph định hướng xác định phần tử sau: 3.3.6 Rời bỏ giàn khoan Đây mức độ khẩn cấp cao xảy giàn khoan Mức độ rời bỏ giàn khoan xảy có tín hiệu sau: G := {E, T, A, M} Trường hợp Trong đó: - Nút nhấn báo động rời bỏ giàn khoan bị tác động: khu vực hạ cánh/nơi neo tàu LANDING\MOORING PLATFORM khu vực phía tây phía đơng E = {E1, E2, …, Em} tập hữu hạn trạng thái (giai đoạn) hệ thống Mỗi trạng thái tương ứng với tác động phần điều khiển trạng thái hành vi điều khiển không đổi Một trạng thái có hai khả hoạt động khơng hoạt động Điều khiển thực mệnh đề logic chứa biến vào biến để hệ thống có trạng thái xác định hệ trạng thái Grafcet - Nút nhấn rời bỏ giàn khoan tủ PA/GA bị tác động gửi tín hiệu sang Tác động tới hệ thống công nghệ sau: - Tạo báo động CCR, CCR2, giàn khoan - Kích hoạt báo động rời bỏ giàn khoan T = {t1, t2, …, tp} tập hợp hữu hạn chuyển tiếp (chuyển trạng thái) Hàm Bool gắn với chuyển tiếp gọi “một tiếp nhận” Giữa hai trạng thái luôn tồn chuyển tiếp - Đóng tồn van SCSSV, MSSV, WSSV, SDV giếng - Mở van BDV 1001, BDV 1002 A = {a1, a2, …, an} tập cung định hướng nối trạng thái với chuyển tiếp chuyển tiếp trạng thái Trường hợp - Nút nhấn trạm tàu cứu hộ, khu vực tập trung M = {m1, m2, …, mn} tập giá trị Nếu mi = trạng thái i hoạt động, mi = trạng thái i không hoạt động - Nút nhấn bảng điều khiển PA/GA kích hoạt dừng khẩn cấp-rời bỏ giàn khoan Do giới hạn độ dài báo nên tác giả lập biểu diễn mô tả Grafcet cho trường hợp dừng khẩn cấp mức rời giàn ESD-A, mức khẩn cấp khác hồn tồn tương tự Các tín hiệu định nghĩa chuyển tiếp, tác động trạng thái - Phát 20% LEL GAS từ đầu dò khí trở lên khu vực xử lý (Zone 2) Tác động tới hệ thống cơng nghệ sau: - Đóng van SDV 400, PCV 400, LCV 400 - Đóng van SDV 800, SDV 802 - Mở van BDV 401, BDV 801 - Đóng van FV 811-819, XY 711-721, XY 761771 - Dừng máy nén khí AU-AE-01, AU-AE-02, H311 Trường hợp - Nút nhấn ảo trạm làm việc phòng điều khiển Hình Kí hiệu Grafcet 13 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ 132 (2019) 008-015 Hình Grafcet cho chương trình mức nguy hiểm rời bỏ giàn khoan Khơng ảnh hưởng đến tính tổng qt tồn thiết kế an tồn cho giàn khoan, mơ kiểm chứng thực cho mức nguy hiểm cao rời gian ESD-A, mức nguy hiểm khác hồn tồn tương tự Kịch mơ hình thực sau: - Trường hợp 1, tín hiệu kích hoạt cho mức ESD-A tín hiệu lấy từ tủ điều khiển PA/GA có mức logic thời điểm t1, có tín hiệu hệ thống an toàn thực loạt hành động sau: kích hoạt hệ thống báo động (Alarm), đóng tất van đầu giếng giếng (MSSV), mở hai van xả BDV 1001 1002 (kí hiệu đồ thị chung cho hai van BDV 1001) Hình SFC cho mức nguy hiểm rời giàn Mô kiểm chứng: sử dụng ngơn ngữ lập trình SFC - Trường hợp 2, có thêm tín hiệu rò rỉ khí ga (20% LEL) thời điểm t2, Alarm kích hoạt, giữ nguyên trạng thái van MSSV BDV 1001 đồng thời đóng van điều khiển bình tách SDV 400, LCV 400 PCV 400, mở van xả 401 Các van khác van tiết lưu FV van điện XY điều khiển đường khí đóng/mở van bình tách nên coi bình tách hoạt động van FV XY hoạt động Ngôn ngữ lập trình biểu đồ hàm SFC công cụ mạnh miêu tả cấu trúc hệ thống điều khiển [6] SFC phát triển từ ngôn ngữ Grafcet, công cụ đồ họa để miêu tả chuỗi hành động Ưu điểm ngôn ngữ SFC cơng cụ mạnh lập trình hệ thống tuần tự, đặc biệt thiết kế sử dụng phương pháp Grafcet Vì hệ thống điều khiển an tồn cho giàn khoan có nhiều tín hiệu vào các trình xảy chậm ngơn ngữ lập trình SFC lựa chọn giảm thời gian lập trình khối lượng câu lệnh lập trình Hình mơ hình chuyển đổi từ Grafcet sang SFC để lập trình S1, S2, S3, S4 tương đương với trạng thái 1, 2, 3, T1 (transion 1) tương ứng với chuyển tiếp từ trạng thái sang trang thái mô tả Grafcet, tương tự với chuyển tiếp T2, T3, T4 Tại thời điểm t3 có tín hiệu reset van trạng thái ban đầu, mở van MSSV (mức logic 1), van xả BDV đóng (về mức khơng), mở van điều khiển bình tách SDV 400, PCV400, LCV 400 (mức logic 1) 14 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ 132 (2019) 008-015 Hình Kết mô trường hợp khẩn cấp rời giàn Sau thời điểm t3 lần tín hiệu 20%LEL bị kích hoạt tin hiệu Alarm lại kích hoạt đóng van bình tách mở van xả 401 van đầu giếng MSSV van xả BDV 1001,1002 không thay đổi trạng thái Tài liệu tham khảo [1] Blesson Joseph Thomas, Jibin Babu, Design of Safety System and Management in Petrochemical Industry, IJRST 2014 [2] Feng Wang, Yajun Chen, Haochen Wang, Cunyin Chen, Bin Shi, The Intrinsic Safety Engineering Design Method for The Petrochemical Plant, 2012 -Trường hợp 3: Tại thời điểm t4 có tín hiệu từ nút ấn ảo trạm làm việc phòng làm việc hệ thống tác động gộp hai trường hợp 2, nhiên trước có tín hiệu 20%LEL kích hoạt nên trường hợp kích hoạt rồi, trường hợp chưa kích hoạt lúc van trường hợp kích hoạt: van đầu giếng đóng, van xả BDV 1001, 1002 mở [3] Kamarizan Kidam, Markku Hurme, Journal of loss prevention industries 25 (2012), 655-666 [4] Hale, A., Kirwan, B., & Kjellen, U (2007a) Editorial Safety Science, 45(1), 3-9 [5] Janan Zaytoon, On the recent advances in Grafcet, Production planning and control, 2002, Vol 13, No 1, 86-100 Kết luận Nghiên cứu báo khó khăn thiết kế hệ thống an tồn giàn khoan gặp phải, từ xây dựng quy trình thiết kế an tồn bao gồm thiết kế phần cứng phần mềm theo tiêu chuẩn IEC 61508 part part 3, hệ thống an toàn sau xây dựng xong đáp ứng chuẩn an tồn SIL3 Phần kiểm nghiệm mơ cho thấy hệ thống an toàn hoạt động theo thiết kế yêu cầu [6] Siemens, Industry Manual, Safety for the manufacturing industry – Functional Safety Services [7] Phạm Thanh Huyền, Nguyễn Hồng Liên, Giáo trình Cơng nghệ tổng hợp hữu cơ- hóa dầu, nhà xuất khoa học kỹ thuật 2006 [8] Charles H Roth, Jr, Fundamentals of logic design, 5th edtion, Thomas Learning 2003 [9] Randy H Katz., Text book: Contemporary logic design, second edition, Prentice Hall 1993 Lời cám ơn Nghiên cứu tài trợ trường Đại học Bách khoa Hà Nội đề tài mã số T2017-PC-098 15 ... thiết kế hệ thống an tồn, thiết kế mơ kiểm nghiệm tính đắn hệ thống sử dụng GRAFCET kết luận Tổng quan giàn khoan BK16 Giàn khoan BK16 thuộc sở hữu Vietsopetro J.V-Việt Nam giao nhiệm vụ khoan vận... bình tách có cố cần cách ly Thiết kế an toàn cho giàn khoan 3.1 Thiết kế phần cứng Thiết bị sử dụng giàn khoan phải áp ứng tiêu chuẩn quy định an toàn (IEC 65108 part cho phần cứng) môi trường... giảm thời gian thiết kế, giảm thời gian xử lý cố Điều quan trọng thiết kế an toàn để áp ứng tiêu chuẩn an toàn IEC 61508-3 dành cho phần mềm Ngoài việc mô hệ thống sử dụng Grafcet/ SFC cho phép