一、行业简介：

海上油气平台和浮式生产储油船(Floating Production Storage and Offloading，以下简称FPSO) 都是远离陆地的油气采集单位。在其生产过程中，其生产装置可能泄露易燃易爆气体或蒸汽。当这些气体或蒸汽在空气中的浓度达到一定数值时，随时都可能发生火灾乃至爆炸等重大恶性事故，进而造成财产损失并威胁人生安全。同时，在采油采气的过程中会从海底抽取大量的污泥，其中含有高浓度的硫化氢气体，对于操作人员的生命也有潜在的威胁。

二、环境特点：

海上油气平台和FPSO 都具有以下相同的工作环境特点：
※ 作业空间狭小，危险性高：与陆地上的炼油厂，LNG 储运相比，海上油气平台和FPSO 的作业空间有限，而泄露的可燃性气体和硫化氢气体都是高浓度气体。一旦发生泄露，往往容易导致爆炸， 其危险性较陆地上要大得多。
※ 温度变化大，湿度大：海上昼夜温差大，在北极海域，温度可以低至零下几十度，而在赤道
海域，海上温度可以高达60~70℃。同时，海上的湿度比内陆要高很多。在这种工作环境下，
普通设备很 快就会腐蚀或损坏。
※ 后勤补给维护困难：海上平台和FPSO 往往远离陆地，且其工作、生活、存储空间都非常有限。
一旦发生事故或设备损坏，其有限的存储很难满足更换和维护的需求。

可以说，海上平台和FPSO 上的应用环境是对现场仪表设备的最严苛的挑战。

三、需要检测的气体：

※ 可燃性气体：主要以甲烷、丙烷等气体为主。可燃性气体的泄露在海上平台和FPSO 生产的各个环节都有可能发生，其泄露的可能性和危险性最大。
※ 硫化氢气体：硫化氢气体是随着海底的污泥一同带上来的，故其泄露存在于钻机、井口、污泥槽等装置。
※ 氢气：海上平台和FPSO 的所有电气设备都是由2 路供电的：一路工作电，一路UPS 电。因此，在海上 油气平台和FPSO 上，有专用的电池间，用于存放UPS 需要的大量铅酸盐电池。而铅酸盐电池里的电解液经过化学反应，会产生氢气，从而发生氢气泄露。

四、探测器的布置：
由于目前与海上油气平台和FPSO 上气体探测器相关的规范并不是很统一，所以我公司根据自身在国内外所经历过的所有海上平台和FSPO 气体探测器项目并结合相关的规范和标准，对气体探测器的布置、选型等进行了系统分析研究，提出了以下几点以供参考：
气体探测器的数量和位置由海上平台和FPSO 设施的特性决定。该类设施往往都需要检测一个较大的三维空间，其布置基本原则是只要可能有可燃/ 毒性气体泄漏和气体聚集的场所，都应该安装气体探测器。且注意应安装在固体表面上，尽可能不受振动，且便于维修。具体布置应考虑以下几点：

1. 海上石油天然气生产工艺的危险性及生产装置可能的泄漏点：
a) 高压设备、压缩机、真空泵、反应器、储罐的密封和密封压盖处。
b) 对上述泄漏点布点时应将探测器至于潜在的可燃/ 有毒气体释放的可能途径之中，并尽可能的将探测器
靠近潜在的可燃/ 有毒气体释放源从而提高探测器的灵敏度。或者考虑使用开路红外型气体探测器。
c) 研究泄漏点的泄漏状态是微漏还是喷射状。如果是微漏，则设点的位置就要靠近泄漏点一些；如果是
喷射状泄漏，则要稍远离泄漏点。
d) 在空气进气管道口处，应注意某些探测器会对位置和气流敏感。

2. 根据泄漏气体的密度是否大于空气，以及所处空间是否密闭并结合空气流动趋势来综合完成探测器布置。

a)非封闭空间

当泄漏气体密度大于空气：应放底部，高出其基面约0.5m，其间距大约为10m 。
当泄漏气体密度小于空气：应放上方，其间距约为10m。
注意：优选常风向的下风侧
对于非封闭区域中可能成为可燃/ 有毒气体泄漏源的生产设施的中央部位，既可燃/ 有毒气体探测
器动作可引起关断的处所，应使用探测器组对表决，同时应安装足够多的探测器，在均匀布设时，
各监测点之间的距离应为10~20m。对于泵及类似设备，布置应靠近密封等泄漏部位，但其距离不
能小于0.3m。

b) 封闭空间

当泄漏气体密度大于空气：应放底部，高出其基面约0.2m，其探测范围约为36m2 。
当泄漏气体密度小于空气：应放上方，据屋顶约0.1m，其探测范围约36m2 。
注意：可能泄露设备附近和空间死角处，应至少装1 台，且尽量面向气体飘来的方向。

c) 在条件允许的情况下，探测器应布置高于会改变空气流动方式的结构钢、管线和设备的地方。

d) 危险区的通风和助燃空气的入口处，应安装可燃气体探测器。

3. 对于室内通风不流畅部位、地沟容易积聚可燃气体的地方以及现场通往控制室的地下电缆沟、有密封盖板的污水沟槽等经常性或在生产不正常情况下容易积聚可燃气的场所，通常应将探测器固定在那些可能存在泄漏气体的死角。

4. 开路红外可燃气体探测器布点：

开路式可燃气体探测器作为普通点式探测技术的一种补充，能取得非常好的探测效果。该探测器的通路最长可达200m。它比较适合在要求只用极少量探测器能同时覆盖一列潜在可燃气泄漏源的情况下，例如：一排阀门或泵的旁边。该探测器还可作周边范围探测，能保证比点式探测器有更大的覆盖范围。例如：球罐区、围墙线探测、工艺装置区。同时，它还可以用于点式探测器无法适应的环境，例如：有毒气体存在，水喷淋和极恶劣的温度条件下。

布点时，一般在海洋平台和FPSO 的工艺区等危险区域与其他安全区域相邻的部分设置开路式可燃气体探测器，把危险区和非危险区进行了分割，起到很好的保护作用。同时可在每个相邻的危险区域的四周围一圈布置四个该探测器，这样就能完全保证每个危险区域的可燃气体不会泄漏到相邻的危险区域。另海洋平台和FPSO 特殊的环境决定了气体泄漏面积大，某些工艺生产区一旦发生泄漏整个都可视为危险区域，如使用点式气体探测器，所需点数太多，成本太高。这样则可使用开路红外探测器将
同一危险区域内部分几个不同方向划分为几块，即可在气体发生泄漏时第一时间得知，又节约了成本。

五、气体检测系统介绍：

                                                             海上平台和FPSO 上的典型气体检测系统结构图如下：

如上图所示，海上平台和FPSO 上对于安全的要求较其他行业都更高。因此，控制器要采用SIL2 甚至SIL3 安全等级的FGS 控制系统。整个系统的设计也是按照SIL3 的安全等级设计的。现场所有探测器都尽量选择高安全等级的设备，直接把4-20mA 信号传送给FGS 控制器，由FGS 系统对检测值进行采集，计算，当发生报警时，采取报警、联动等方式，消除危险。海上油气平台和FPSO 上使用的气体探测器和气体报警控制系统都有如下特点：
◆设备和系统的响应速度快，安全等级高。
◆设备工作稳定，使用寿命长，维护量小。
◆现场气体探测器全部采用316 不锈钢材质，对温湿度的耐受性强，耐腐蚀。
◆对于可燃气体探测器，选用2 种检测原理：
1) 点式红外检测原理。
2) 开路红外检测原理。

六、常用于海上平台和FPSO 上的探测器产品简介：
Optima Plus 可燃气体探测器：
Optima Plus 可燃气体探测器采用“双光源，双光束”的红外补偿检测原理，具有响应速度快，精度高，
维护量小，使用寿命长( 典型使用寿命15 年) 等优点。Optima Plus 采用全316 不锈钢材质，耐腐蚀性好。
Optima Plus 还具有SIL2 安全等级认证，以及BV, ABS 等多国船级社认证，是一款高安全等级的仪表。
Optima Plus 广泛应用于大量海上油气平台和FPSO。
Apex 有毒气体探测器：
Apex 有毒气体探测器采用全316 不锈钢结构，耐腐蚀性好。Apex 采用“通用变送器+ 智能传感器”
的结构，专利的HeartbeatTM 技术，使得现场的维护量减小到最少。同时，Apex 有27 种智能传感器，
能用于检测18 种不同类型的气体( 每种气体还具有不同的量程)。Apex 也广泛引用于海上油气平台和
FPSO，主要用于硫化氢和氢气的检测。
XCD 可燃/ 有毒气体探测器：
XCD 作为Honeywell 新一代的通用气体探测器平台，具有多种检测与原理的智能传感器，可用于检测
各种可燃性气体和有毒有害气体。XCD 具有铝合金和316 不锈钢2 种材质的外壳，独特的三色背光LCD
显示功能，标配的继电器信号输出，专利的SurecellTM 技术，使得XCD 能适用于任何工作环境。同时，
XCD 的高性价比使得XCD 成为更经济的气体探测解决方案。
在海上油气平台或FPSO 中，XCD-IR-LEL 红外可燃气体探测器应用于各种碳氢类可燃性气体的监测。
XCD-CAT-LEL 催化燃烧型可燃气体探测器和XCD-H2 型电化学探测器应用于电池间的氢气泄漏检测。
XCD-H2S 气体探测器应用于井口以及污泥处理环节中硫化氢气体的检测。
Excel 开路红外可燃气体探测器：
开路红外可燃气体探测器又称为对射式红外可燃气体探测器，广泛应用于海上油气平台和FPSO 上。
Honeywell 公司的Excel 开路红外可燃气体探测器更是其中的姣姣者。Excel 采用全316 不锈钢结材质其
独特的氙气灯和脉冲光源，使得Excel 的响应速度更快，检测距离更长，抗干扰能力更好，稳定性更优。
Excel 通过了SIL2 安全等级认证，同时具有法国BV 船级社认证。Excel 同Optima Plus，以及Apex 一起，
大量应用于海上油气平台和FPSO 上。