NO323949B1 - Framgangsmate og system for testing av et reguleringssystem for et marint petroleumsprosessanlegg - Google Patents

Abstract

En fremgangsmåte for testing av hvorvidt et reguleringssystem (2) er i stand til å behandle svikt, feil eller feilmodi (8) i et petroleumsprosesseringsanlegg (1), hvor reguleringssystemet (2) er innrettet til å være *tilkoblet med innmatingssignallinjer (30) for mottak av sensor- og andre innmatingssignaler (3r) fra petroleumsprosesseringsanlegget (1), og *tilkoblet med pådragssignallinjer (40) for overføring av pådrag (4) til petroleumsprosesseringsanlegg (1) omfattende følgende steg: a) tilkobling av reguleringssystemet (2) ved bruk av innmatingssignallinjen (39) for mottak av simulerte sensor- eller andre innmatingssignaler (3s) fra et simulert petroleumsprosesseringsanlegg (10) og b) tilkobling av reguleringssystemet (2) ved bruk av pådragssignallinjen (40) for overføring av pådrag (4) til det simulerte petroleumsprosesseringsanlegget (10) k a ra kt e r i s e r t v e d c) tilkobling av en innmatingssignalmodifikator (9) til innmatingssignallinjen (30) hvor innmatingssignalmodifikatoren (9) modifiserer ett eller flere av innmatingssignalene (3) for overføring av ett eller flere modifiserte innmatingssignal (13) og gjenværende ikke-modifiserte innmatingssignal (3) til reguleringssystemet (2).

Description

Fremgangsmåte og system for testing av et reguleringssystem for et marint petroleumsprosessanlegg

Innledning

Den foreliggende oppfinnelsen gjelder testing av reguleringssystemer for offshore-petroleumsprosesseringsanlegg, slik som et anlegg illustrert i Fig. 1.

Petroleumprosesseringsanleggsanlegget kan være plassert på en fast eller flytende produksjonsplattform, en adskilt prosessplattform, eller anbrakt som et subsea-petroleumsprosesseringsanlegg, og kan omfatte et landbasert petroleumsprosesseringsanlegg. Et kombinert system med både en produksjonsplattform med et petroleumsprosesseringsanlegg, et subsea produksjonsprosesseringsanlegg, og et landbasert petroleumsprosesseringsanlegg, hvor alle kan være regulert av separate reguleringssystemer, er illustrert i Fig. 6a. Petroleumsprosesseringsanlegget som begrep i denne patentbeskrivelsen omfatter mottak av produsert petroleumsfluid fra en brønn, vanligvis under trykk og høy temperatur, separasjon til vann, olje, gass og sand, nedkjøling av oljen, avbrenning av deler av gassen, komprimering av deler av gassen, LNG-produksjon for eksport eller lagring, produksjon av elektrisk energi eller reinjisering, rensing av det produserte vann og sand for dumping eller reinjisering, og eksport eller lagring av oljen.

På grunn av den begrensede og svært kostbare plassen om bord på en produksjonsplattform eller i en subsea produksjonsanleggsmodul vil prosessering utføres på et minimumsnivå for å separere produktene for eksport via rørledning eller skipning, og burde helst ikke inkludere cracking, raffinering eller produksjon av forskjellige oljeprodukter som bensin, diesel, tungolje osv. Prosessanlegg brukt i produksjon og prosessering av olje og gass fra en olje- eller gassbrønn reguleres av komplekse integrerte reguleringssystemer som har et stort antall innmatingssignaler fra sensorer og et stort antall utmatinger i form av aktuatorpådrag. Slike integrerte reguleringssystemer vil typisk omfatte mange regulerings- og sikkerhetssystemer som opereres på en tett integrert måte. Vellykket operasjon av det integrerte reguleringssystemet vil avhenge av programvaren for reguleringssystemene. Programvare- eller signalfeil kan forårsake dårlig ytelse som fører til ineffektiv operasjon av anlegget, uønskede nedstengninger, eller svikt i å utføre nødnedstengning, noe som kan føre til skade på anlegget og på miljøet. For å forsikre seg om at regulerings- og sikkerhetssystemene fungerer skikkelig er det helt påliggende at regulerings- og sikkerhetssystemene blir gjennomgripende testet før og under installasjonen av det integrerte reguleringssystemet. Slik testing blir vanligvis utført med simulatorer. Dette blir utført med enhetstesting hvor et individuelt reguleringssystem blir testet ved å koble det til en simulator i en sammenstilling som er en såkalt "Hardware-in-the-loop (HIL)-testing. Simulatoren er innrettet til å simulere prosessen som skal reguleres av reguleringssystemet, som illustrert i Fig. 2. På samme måte er integrasjonstesting av reguleringssystemer med simulatorer kjent, hvor flere av, eller alle, regulerings- og sikkerhetssystemene er integrerte og koblet til en simulator. Simulatorer benyttet i testingen av integrerte reguleringssystemer vil ofte være fullstendige selvstendige systemer som representerer dynamikken i petroleumsprosesseringsanlegget på en nøyaktig måte ved å beregne utmatingssignalene som vil resultere fra gitte innmatingssignaler. Imidlertid vil slike simulatorer ikke tillate innføring av detaljerte feilsituasjoner i petroleumsprosesseringsanlegget, for eksempel forbundet med en svikt i en sensor, signaloverføringsfeil eller svikt ved en aktuator, på grunn av det faktum at simulatoren kan være rettighetsbelagt og foreligge i en kompilert eller i en på annen måte ikke-åpen programvaretilstand. Dette er et problem fordi den vanskeligste og mest feilutsatte delen av et integrert reguleringssystem er den delen som håndterer og detekterer feilsituasjoner. Videre forekommer forskjellige situasjoner hvori flere forskjellige simulatorer er sammenkoblet i et nettverk, og hvor de forskjellige simulatorene er laget av forskjellige leverandører, og hvor der ikke foreligger noen mulighet for å teste vekselvirkninger mellom de forskjellige simulatorene. Selv om noen feil kan simuleres for hver adskilte simuleringsmodul er der liten eller ingen mulighet for testing av systemet i sin helhet for feil. Simulatorene blir også vanligvis levert på en prekompilert og lukket form som har den fordelen at simulatoren kan være verifisert og validert, men hvori det ikke foreligger noen mulighet for å modifisere simulatoren, og hvori simulatoren virker som en såkalt svart boks, (eng. "black box"). I slike systemer er det ikke muligheter for feiltesting andre enn de situasjoner som er forutsett av tilbyderen.

De ovennevnte problemene kan løses ved den foreliggende oppfinnelsen. Den foreliggende oppfinnelsen viser et system og en fremgangsmåte for testing av integrerte eller enkle prosessreguleringssystemer, hvori en signalsimulator introduseres mellom en eller flere prosess-simulatorer og det integrerte prosessreguleringssystemet slik at de signalene som overføres mellom simulatorene og det integrerte prosessreguleirngssystemet kan modifiseres for å simulere virkningen av feil i anlegget, eller i sensorer, regnemaskiner, signaloverføring og aktuatorer. Den foreliggende oppfinnelsen fremviser videre et system og en fremgangsmåte for testing av de integrerte reguleringssystemene hvori reguleringssystemet mater ut pådrag til en rekke forbundne "black box"-simulatorer. Det er også et formål med den foreliggende oppfinnelsen å modifisere pådragssignaler fra det integrerte reguleringssystemet slik at det kan være i stand til å teste om samvirkende simulatorer virker på riktig måte. Ved å benytte det herved fremviste system og fremgangsmåte er det mulig å kjøre ekstensive og detaljerte tester for å bestemme om det integrerte regulerings- og sikkerhetssystemet vil være i stand til å detektere og håndtere feilsituasjoner i petroleumsprosesseringsanlegget på en hensiktsmessig måte.

Bakgrunnsteknikk

" Hardware- in- the- loop" simulering forenhetstesting.

Det integrerte regulerings- og sikkerhetssystemet i et petroleumsprosesseringsanlegg kan omfatte flere reguleringssystemer og sikkerhetssystemer for de forskjellige undersystemene i petroleumsanlegget. Ved nåværende enhetstesting av reguleringssystemet, blir reguleringssystemene og sikkerhetssystemene som utgjør det integrerte reguleringssystemet testet, hver for seg og ett av gangen.

I henhold til bakgrunnsteknikk blir hvert individuelle reguleringssystem testet ved enhetstesting ved å anordne reguleringssystemet som utsettes for testen i en såkalt "hardware-in-the-loop"-simulering. Under normaloperasjon vil reguleringssystemet mate aktuatorpådragssignaler som sendes til aktuatorer i anlegget, og reguleringssystemet vil ta inn sensorsignaler fra sensorer i anlegget. Reguleringssystemet omfatter i det minste en regnemaskin hvori en algoritme beregner utmatingssignaler til aktuatorer basert på innmatingssignaler fra sensorene i anlegget og innmatede kommandosignaler fra en operatør. I "hardware-in-the-loop"-testing blir reguleringssystemet frakoblet anlegget og i stedet koblet til en simulator, som illustrert i Fig. 2.1 dette arrangementet blir aktuatorsignalene som mates ut fra reguleringssystemet sendt til simulatoren. Simulatoren vil omfatte den minst ene regnemaskinen som kjører en algoritme som beregner sensorsignalene som ville resultere fra det reelle anlegget gitt hensiktsmessige initialtilstander, og aktuatorsignaler som vil mates ut fra reguleringssystemet som er gjenstand for testen. Hensikten med "hardware-in-the-loop" -testingen er å undersøke om anleggets undersystem yter tilfredsstillende, f.eks. med tilstrekkelig nøyaktighet, robusthet og båndbredde, og om de spesifiserte funksjonene i reguleringssystemet samsvarer med deres funksjonelle beskrivelser når anleggs-undersystemet styres av reguleringssystemet. Enn videre kan "hardware-in-the-loop" -testing anvendes for å kontrollere hvorvidt reguleringssystemet er i stand til å detektere og håndtere feilsituasjoner på en hensiktsmessig måte når det skal regulere anleggs-undersystemet.

Et eksempel på en slik testemetode er gitt ved dSPACE GMBH

(http:/Awww.dspaceinc.com/shared/data/pdf/katalog2005/dspace_catalog2005_ecu-testing.pdf, slik den var 31. sept. 2005), hvor det er beskrevet et system og en fremgangsmåte for å teste ECU (elektroniske reguleringsenheter) hovedsakelig ECU-enheter for bakkekjøretøyer som passasjerbiler og lastebiler. Forskjellige feilmodi kan simuleres, ofte integriteten til en elektrisk signalkabel, eller brutt eller frakoblet kabeltilstand eller at kabelen er jordet til nulljord eller at den på uønsket måte er koblet til full positiv akkumulatorspenning og at responsen til hver enkel ECU eller integrert ECU-system logges for å sikre at reguleringssystemet eller -systemenes fungerer korrekte. Imidlertid krever dette systemet at simulatoren kan programmeres til å simulere de nødvendige feilsituasjonene. Videre finnes det, i situasjoner hvor en operatør

ønsker å benytte forskjellige simulatorer slik som simulatorenheter for forskjellige deler av prosess-systemet, ingen mulighet for å teste på hvilken måte feilsituasjoner i simulatorenheter i simulatoren påvirker operasjonstilstander i en annen simulatorenhet i den fullstendige simulatoren i petroleumsprosessanlegget. Et eksempel kan være at en leverandør kan levere

en glimrende simulator for en trefase olje/vann/gass-separatorenhet, mens en andre leverandør kan fremskaffe en god kompressorsimulator, mens en tredje kan levere en gassturbinsimulator, men ingen av de tre leverandørene har den nødvendige tid eller andre ressurser eller rettigheter til å integrere og rekompilere de tre undersystemsimulatorene til prosessen for å kombinere bruken av de tre enhetssimulatorene, og verifisering og validering av de underordnede systemenes simulatorene for reguleringssystemtesten kan bli uforholdsmessig kostbart.

Sikkerhetssystemer

En egen gruppe reguleringssystemer kan omfatte sikkerhetssystemer med sensorinnmatingssignaler og statussignaler fra en prosessanleggenhet, samt aktuatorsignaler og statussignaler fra ett eller flere reguleringssystemer. Sikkerhetssystemene mater ut logiske pådrag på grunnlag av innmatingssignalene. Eksempler på logiske pådrag kan være et signal for å stenge en enhet i anlegget eller hele anlegget. Sikkerhetssystemer testes vanligvis ved bruk av funksjonelle tester med en innmatingssignalgenerator. Dette innebærer å mate inn signaler til sikkerhetssystemet og observere hvorvidt de logiske utmatingssignalene er i henhold til spesifikasjonene.

Integrasjonstesting

Ifølge bakgrunnsteknikken, kan integrasjonstesting for et integrert reguleringssystemsystem for et petroleumproseseringsanlegg utføres ved en såkalt Hardware-in-the-loop simulator. Ved integrasjonstesting blir alle reguleringssystemene eller et utvalg reguleringssystemer i det integrerte reguleringssystemet integrert eller satt sammen for å bli testet. De integrerte reguleringssystemene utmater ett eller flere aktuatorpådragssignaler tii simulatorene som respons på de simulerte sensorsignalene dannet av simulatoren. Simulatoren omfatter en eller flere regnemaskiner med en eller flere algoritmer som beregner sensorsignalene som ville dannes i det reelle anlegget på grunnlag av de gitte styresignalene og underlagt den forutbestemte begynnelsestilstanden. I tillegg kan ett eller flere sikkerhetssystemer være omfattet i integrasjonstestingen for å teste muligheten til å utføre hensiktsmessige sikkerhetsnedstengninger av prosessen. Simulatoren beregner sensorsignalene og statussignalene som innmates sikkerhetssystemene mens sikkerhetssystemene utmater logiske signaler som sendes til reguleringssystemene eller direkte til prosessen som skal styres. En integrasjonstest er mer komplisert å utføre enn en enhetstest ettersom simulatoren vil ha flere inn- og utmatinger enn i en enhetstest, og algoritmene som må kjøres er mer kompliserte. Generiske storskala-simuleringssystemer finnes tilgjenglige som kan simulere et komplett petroleumsprosesseringsanlegg og som kan benyttes som hardware-in-the-loop testing. Videre kan slike generiske storskala simuleringssystemer omfatte muligheten for å utføre feiltesting hvor reguleringssystemets evne til å detektere og behandle feil i petroleumsanlegget kan undersøkes og hvor sikkerhetssystemfunksjonen kan testes. Et eksempel på et slikt system er blitt gitt av industriselskapet Kongsberg Gruppen med deres simulator ASSETT<®>.

Imidlertid kan det være ønskelig for et petroleumsanleggsfirma å benytte spesialiserte simulatorer for forskjellige deler av petroleumsprosesseringsanlegget. Slike simuleringssystemer kan utvikles av forskjellige konstruktørgrupper som spesialiser seg på bestemte typer prosessenheter og grupper av prosessenheter i et anlegg, og det er mulig at slike spesialiserte simulatorer vil anses å være mer nøyaktige eller forsyner flere funksjoner enn et generisk storskala simuleringssystem. Således kan det være nyttig for petroleumsanleggsfirmaet å kunne velge hvilke simulatorer å benytte for de individuelle delene av petroleumsanlegget i integrasjonstester ved bruk av hardware-in-the-loop simuleringer. Tradisjonelt har slike løsninger vært benyttet når integrerte reguleringssystemer har blitt integrasjonstestet ved bruk av en gruppe forskjellige simulatorer for forskjellige deler av petroleumsanlegget. Imidlertid er en alvorlig svakhet ved slike systemer at det ikke kan være gjennomførbart å utføre omfattende feiltestinger. Et eksempel på en slik situasjon vil være dersom en kompressorfabrikant forsyner en svært detaljert og velfungerende simulator for en kompressor og en andre leverandør forsyner en tilsvarende godt konstruert simulator for et kraftreguleringssystem, og de to simulatorene ikke er konstruert for å sammenkobles eller ikke er i stand til å utveksle informasjon, hvorpå en simulering av hele

kompressor/kraftreguleringssystemet ikke kan være gjennomførbar.

Dermed kan en signalmodifiserende regnemaskin bli brukt for å påføre feil eller ugunstige situasjoner på de simulerte systemene, hvor feilsituasjonene ikke har vært forutsett av leverandøren, eller i situasjoner hvor sammenkoblingen av flere forskjellige simulatorer fører til at påføringen av feilsituasjoner blir umulig. Ved bruk av systemet og fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan en langt bredere spennvidde av feilsituasjoner bli testet, og et bredere utvalg av reguleringssystemer eller integrerte reguleringssystemer bli testet.

Kort sammendrag av oppfinnelsen

De ovenfomevnte problemer kan løses ved hjelp av en fremgangsmåte ifølge den foreliggende oppfinnelsen, hvor fremgangsmåten for testing av hvorvidt et reguleringssystem kan detektere og behandle svikt, feil eller feilmodi i et petroleumsprosesseringsanlegg, hvor reguleringssystemet er innrettet til å være <*> tilkoblet med innmatingssignallinjer for mottak av sensor- og andre innmatingssignaler fra petrøleumsprosesseringsanlegget, og <*> tilkoblet med pådragslinjer for sending av pådragssignaler til

petroleumsprosesseringsanlegget,

hvor fremgangsmåten omfatter følgende steg:

a) tilkobling av reguleringssystemet ved bruk av innmatingssignallinjen for mottak av simulerte sensor- og andre innmatingssignaler fra et simulert petroleumsprosesseringsanlegg,

og

b) tilkobling av reguleringssystemet ved bruk av pådragssignallinjen for sending av pådrag til det simulerte petroleumsprosesseringsanlegget,

hvor fremgangsmåten er karakterisert ved

c) tilkobling av en innmatingssignalmodifikator til innmatingssignallinjen, hvor innmatingssignalmodifikatoren modifiserer ett eller flere av innmatingssignalene for sending av

ett eller flere modifiserte innmatingssignaler og gjenværene ikke-modifiserte innmatingssignaler til reguleringssystemet. Ytterligere steg i fremgangsmåten som definert ved den foreliggende oppfinnelsen er definert i de vedheftede underordnede krav.

Oppfinnelsen omfatter videre et system innrettet for testing av hvorvidt et reguleringssystem kan detektere og behandle svikt, feil og feilmodi i et petroleumsprosesseringsanlegg. Reguleringssystemet er innrettet til å være <*> tilkoblet med innmatingssignallinjer for mottak av sensor- og andre innmatingssignaler ut fra petroleumsprosesseringsanlegget og <*> tilkoblet med pådragssignallinjer for sending av pådragssignaler til

petroleumsprosesseringsanlegget,

omfattende følgende trekk

<*> reguleringssystemet er innrettet til mottak av simulerte sensorsignaler eller andre innmatingssignaler fra et simulert petroleumsprosesseringsanlegg over innmatingssignallinjen <*> reguleringssystemet er videre innrettet for sending av pådragssignaler til petroleumsprosesseringsanlegget over pådragssignallinjen.

Systemet er karakterisert ved

<*> en innmatingssignalmodifikator innrettet til å være tilkoblet til innmatingssignallinjen hvor innmatingssignalmodifikatoren er innrettet til å modifisere ett eller flere innmatingssignaler til modifiserte innmatingssignaler hvor innmatingssignalmodifikatoren er innrettet til sending av ett eller flere av de modifiserte innmatingssignalene og gjenværende ikke-modifiserte innmatingssignaler til reguleringssystemet.

Ytterligere fordelaktige trekk vedrørende oppfinnelsen er definert i de vedlagte uselvstendige krav.

Korte figurbeskrivelser.

De vedlagte figurene er kun tiltenkt for illustrative formål og skal ikke kunne anses på noen måte å være begrensende for oppfinnelsens omfang, som kun skal være begrenset av de vedlagte krav. Fig. 1 beskriver generell bakgrunnsteknikk hvori et integrert regulerings- og sikkerhetssystem er tilkoblet petroleumsprosesseringsanlegget. Regulerings- og sikkerhetssystemet er innrettet for sikker drift av prosessanlegget. I vanlig drift forsyner reguleringssystemet pådrag til prosessanlegget, og prosessanlegget handler som en respons på disse pådragene, og forsyner videre sensorsignaler som indikerer statusen til forskjellige prosessvaribaler. Petroleumsprosesseringsanlegget er utsatt for feil og forstyrrelser slik som plutselige fall i trykk, endringer i kjemisk sammensetning av prosess-strømmen, langsomme eller plutselige endringer i inngangsvolumene av enten fluider eller faste stoffer, og andre forstyrrelser, mekanisk komponentsvikt, plutselige endringer i energiforsyning, uønsket utfelling av voks eller avsetninger i rør, lekkasjer eller andre forstyrrelser. Fig. 2 beskriver den samme situasjonen som i Fig. 1 men hvor prosessanlegget er erstattet av et simulert petroleumsprosesseringsanlegg, og hvor det simulerte prosessanlegget og dets initielle termodynamiske tilstand er innrettet til så nært som mulig å ligne det reelle petroleumsprosesseringsanlegget. Pådragene som forsynes av det integrerte regulerings- og sikkerhetssystemet forsynes til simulatoren for petroleumsprosesseringsanlegget og det simulerte petroleumsprosesseringsanlegget forsyner simulerte sensorsignaler som respons på pådragene. Simulatoren for petroleumsprosesseringsanlegget kan utsettes for simulerte feil og forstyrrelser som dem nevnt ovenfor for det reelle anlegget, og kan videre omfatte en feiltestingsmodul, hvor forskjellige feilmodi for den spesifikke simulatoren kan simuleres. Slike simulerte feiltestingsmoduler kan tillate testing av evnen de integrerte regulerings- og sikkerhetssystemene har til å detektere og behandle feil i petroleumsprosesseringsanlegget og kan også omfatte muligheten for å teste sikkerhetssystemer. Fig. 3a illustrerer en utførelse av oppfinnelsen hvor en innmatingssignalmodifikator er anordnet mellom en simulator for et undersystem i en petroleumsprosess og en reguleringssystemmodul. Innmatingssignalmodifikatoren er innrettet til mottak av simulerte sensorsignaler forsynt av en simulator for et undersystem i en petroleumsprosses og til modifisering av noen av eller alle simulerte sensorsignal for å simulere feil og forstyrrelser som kan oppstå i et undersystem i en petroleumsprosses (eller i undersystemsimulatoren). De modifiserte sensorsignalene og også de ikke-modifiserte sensorsignalene fra innmatingssignalmodifiseren sendes til reguleringssystemmodulen for å teste hvorvidt reguleringssystemmodulen forsyner en adekvat og egnet respons på de modifiserte signaler og gjenværende ikke-modifiserte signaler. Dette systemet tillater enhetstesting av reguleringssystemmoduler med en simulatorekstern innmatingssignalsimulator for feiltesting på innmatingssignalene. En reguleringssystemmodul omfatter typisk regulering av en enkeltstående petroleumsprossenhet som benyttet i den foreliggende oppfinnelse, slik som en olje-, gass-, vannseparator, eller en kompressor. Fig. 3b illustrerer i hovedsak den samme situasjonen som i Fig. 3a, men hvor i tillegg til å tillate modifisering av sensorsignaler fra simulatoren for undersystemet i petroleumsprosesseringsanlegget, muliggjøres modifikasjon av de resulterende pådragene fra reguleringssystemmodulen. Dermed blir pådragene fra reguleringssystemmodulen forsynt til utmatingssignalmodifikatoren, og noen av eller alle pådragene modifiseres til modifiserte pådragssignaler og de modifiserte pådragssignalene såvel som gjenværende ikke-modifiserte pådragssignaler kan forsynes til simulatoren for undersystemet i petroleumsprosesseringsanlegget for å verifisere at reguleringssystemmodulen fungerer korrekt. Et eksempel på modifikasjon av et pådragssignal kan være en situasjon hvor reguleringssystemet forsyner redundante pådrag til den samme underprosessen, og modifisering av de redundante signalene kan teste hvorvidt den simulerte prosessen er i stand til å detektere og håndtere motstridende forskjeller i de redundante signalene. Fig. 4a tilsvarer fig. 3a men hvor reguleringssystemmodulen er erstattet av en integrert regulerings- og sikkerhetssystem hvor det integrerte regulerings- og sikkerhetssystemet kan omfatte et antall redundante eller forskjellige reguleringssystemmoduler. I denne utførelsen av den foreliggende oppfinnelsen muliggjøres integrasjonstesting med simulatorekstern innmatingssignalmodifikator for simulert innmatingssignalfeil eller feiltesting av petroleumsprosesseringsanlegg. Fig. 4b er i det vesentlig tilsvarende Fig. 3b men hvor reguleringssystemmodulen er erstattet av et integrert regulerings- og sikkerhetssystem hvor det integrerte regulerings- og sikkerhetssystemet kan omfatte et stort antall reguleringssystemmoduler. Dermed kan man som ovenfor utføre integrasjonstesting med en simulatorekstern innmatingssignalmodifikator som over, og i tillegg muliggjøres en simulatorekstern signalmodifisering for pådragssignalfeiltesting. Fig. 5a illustrerer et system hvor flere simulatorer for undersystemer i

petroleumsprosesseringsanlegget uavhengig av hverandre sender simulerte sensorsignaler til en innmatingssignalmodifikator, og hvor innmatingssignalmodifikatoren modifiserer noen av eller alle de simulerte sensorsignalene og forsyner de modifiserte og gjenværende ikke-modifiserte sensorsignaler til et integrert regulerings- og sikkerhetssystem. Signalene modifiseres for å muliggjøre simulering av feil og forstyrrelser i undersystemene eller i overføringslinjen. Som en respons på disse modifiserte og gjenværende ikke-modifiserte

sensorsignalene forsyner det integrerte regulerings- og sikkerhetssystemet pådragssignaler til hvert av undersystemene i prosesseringsanlegget. I tillegg kan enkelte eller alle av pådragssignalene modifiseres av en utmatingssignalmodifikator. De modifiserte pådragene modifiseres slik at simulering av feil i pådragssignallinjen muliggjøres, eller for å finne problemer i å skjelne mellom motstridende forskjeller i redundante pådrag, eller motstridende tilstander eller verdier for pådrag forsynt av reguleringssystemet, eller slike motstridende verdier som forårsakes av uønskete overføringseffekter. Det illustrerte systemet tillater integrasjonstesting med flere signalmodifikatorer for feiltesting av innmatingssignaler og pådrag. Fig. 5b ligner Fig. 5a, hvor i tillegg til trekkene beskrevet i Fig. 5a er det beskrevet modifisering av signaler som løper fra et undersystem i petroleumsprosesseringsanlegget til et annet uten at signaler nødvendigvis sendes til det integrerte regulerings- og sikkerhetssystemet, hvor signalene modifiseres av en signalmodifikator for å teste om reguleringssystemet fungerer korrekt når det er feil i den gjensidige interne sending av signaler, f.eks. pådrag eller statussignaler mellom simulatorene i undersystemene i petroleumsprosesseringsanlegget. Fig. 5c. ligner Fig. 5b hvor i tillegg til trekkene beskrevet i Fig. 5b er beskrevet modifisering av signaler som løper direkte fra en simulator for et undersystem i prosessanlegget til en andre egen simulator for undersystem i et prosessanlegg. Fig. 5d ligner Fig. 5c i hvor i tillegg til trekkene beskrevet i Fig. 5c er beskrevet modifisering av signaler som løper mellom ett undersystem av reguleringssystemet til et andre undersystem i reguleringssystemet for prosessanlegget. De separate undersystemene for reguleringssystemet for prosessanlegget kan i samvirke danne et integrert regulerings- og sikkerhetssystem hvori f.eks. et nødnedstengningssystem er omfattet av reguleringssystemet. Fig. 5e tilsvarer Fig. 5d men viser et hybridsystem som kombinerer reelle komponenter, her et kraftsystem, som er blitt integrert for å kjøres med de gjenværende undersystemsimulatorene og som mottar pådrag som indikerer øyeblikkelig kraftbehov som forlanges av undersystemsimulatorene. Kraftsystemet kan være utstyrt med en styrt variabelmotstandsbelastning for å emulere den forbrukte kraften som styrt av de simulerte undersystemene, det vil si simulerte kompressorer, simulerte pumper, simulerte separatorer. Fig. 6a illustrerer et integrert plattform, subsea og landbasert anleggssystem innrettet til styring av prosesstrømmene fra olje- eller gassbrønner hvor det integrerte systemet reguleres av et reguleringssystem for integrerte operasjoner. En del av systemet, f.eks. petroleumsprosesseringsanlegget subsea kan motta en petroleumsstrøm direkte oppstrøms i en petroleumsproduksjonsbrønn, og kan utføre en enkel separasjon av olje, gass og vann for

eksport av gassen via en ledning til et petroleumsprosesseringsanlegg på land, og for eksport av den separerte oljen under mellomhøyt trykk til en kombinert petroleumsproduksjons- og prosessanleggsplattform i nærheten, for inkluderingen av oljen under mellomhøyt trykk fra den undersjøiske brønnen i senere stadier av petroleumsprosesseringen etter en høytrykks petroleumsseparasjon av plattformens egen høytrykksbrønnstrøm.

Fig. 6b beskriver en integrasjonstesting av et plattform-, subsea- og landbasert reguleringssystem for tilsvarende plattform, subsea og landbaserte

petroleumsprosesseringsanlegg hvor de forskjellige integrerte reguleringssystemene, som kan være anbrakt i betydelig avstand fra hverandre, styres fra et eget reguleringssystem for integrerte operasjoner, og hvor overordnete overvåkingssignalerfor innmatings- og pådragssignaler, for en eller flere av de reguleringssystemene for integrerte operasjoner, kan modifiseres på en tilsvarende måte som beskrevet ovenfor for

produksjonsanleggsreguleringssystemer.

Foretrukne utførelser av oppfinnelsen

Oppfinnelsen er en fremgangsmåte og et system for testing av hvorvidt et reguleringssystem (2) er i stand til å detektere og behandle feil, svikt eller feilmodi (8) i et

petroleumsprosesseringsanlegg (1). Reguleringssystemet (2) er innrettet til å være tilkoblet med innmatingssignallinjer (30) for mottak av sensor- og andre innmatingssignaler (3r) fra petroleumsprosesseringsanlegget (1) og tilkoblet med pådragssignallinjer (40) for sending av pådrag (4) til petroleumsprosesseringsanlegget (1). Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter følgende steg: a) tilkobling av reguleringssystemet (2) ved bruk av innmatingssignallinjene (3) for mottak av simulerte sensor- og andre innmatingssignaler (3s) fra et simulert

petroleumsprosesseringsanlegg (10), og

b) tilkobling av reguleringssystemet (2) ved bruk av pådragssignallinjen (40) for sending av pådrag (4) til det simulerte petroleumsprosesseringsanlegget (10), og den karakteriserende del

av oppfinnelsen er følgende steg:

c) tilkobling av en innmatingssignalmodifikator (9) til innmatingssignallinjen (30), hvor innmatingssignalmodifikatoren (9) modifiserer ett eller flere av innmatingssignalene (3) for

sending av ett eller flere modifiserte innmatingssignaler (13) samt gjenværende ikke-modifiserte innmatingssignaler (3) til reguleringssystemet (2). Dette tillater modifisering av sensorsignaler (3) og andre signaler forsynt av den simulerte petroleumsprosessen (10) og gir derved adgang til å introdusere feil som med sannsynlighet kan forekomme i det reelle petroleumsprosesseringsanlegget (1) men som ikke enkelt kan implementeres i simulatoren (10) for petroleumsprosessen på grunn av forskjellige forhold beskrevet i den innledende del av

denne patentbeskrivelsen. Denne fordelen er åpenbar dersom flere simulatorer (100) for petroleumsundersystemer (100) forsynt av flere leverandører eller kilder er påkrevde for å simulere hele petroleumsprosessen (1). Flere fordeler ved oppfinnelsen vil bli beskrevet nedenfor.

I en utførelse av oppfinnelsen omfatter fremgangsmåten tilkobling av en utmatings- eller pådragssignalmodifikator (12) på utmatingslinjen (30). Utmatingssignalmodifikatoren (12) modifiserer ett eller flere pådrag (4) til å bli modifiserte pådrag (14) og sender disse modifiserte pådragene (14) og gjenværende ikke-modifiserte pådrag (4) til det simulerte petroleumsprosesseringsanlegget (1). På denne måten testes simulatoren for dens evne til å behandle enkelte feil som skyldes at reguleringssystemet forsyner feilaktige pådrag, f.eks. forskjeller mellom redundante reguleringssignaler som er antatt i hovedsak å være like i numerisk verdi eller voltstyrke, men hvor ett har blitt forstyrret. Dette kan alternativt benyttes for "benchmarking" av nøyaktigheten og robustheten til simulatorer av forskjellig merke og årgang.

Systemet ifølge oppfinnelsen kan omfatte innmatingssignallinjer (30) og pådragssignallinjer (40) hvor disse er en eller flere av typene signallinjer slik som Ethernet eller RS442, RS232, analoge linjer, digitale linjer, optiske linjer, eller trådløse kommunikasjonslinjer, og hvor signalene sendes ifølge en eller flere av kommunikasjonsprotokollene slik som Fieldbus-protokoller, CAN-bus-protokoller, Fieldbus foundation- protokoller, leverendøreide protokoller, Bluetoothprotokoller.

I en foretrukket utførelse av systemet ifølge oppfinnelsen omfatter reguleringssystemet (2) ett eller flere sikkerhetssystemer (20) innrettet til å styre nedstengning av det simulerte petroleumsprosesseringsanlegget (10).

Samvirkende simulerte anleggsundersystemer

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan omfatte interaksjon mellom to eller flere samvirkende simulatorer (100) for undersystemer i petroleumsprosessanlegget i simulatoren (10) for petroleumsprosesseringsanlegget. To eller flere av disse simulatorene (100) av undersystemene i petroleumsprosesseringsanlegget kan innbyrdes sende simulerte målesignaler (23) som representerer masse, temperatur T, trykk P, moment, tetthet, sammensetning eller andre tilstandsparametere, eller energioverføring. Som et eksempel kan en simulert underprosess være en olje/gass/vann-separator som har dynamisk beregnede utstrømninger av oljevolum, tetthet, temperatur, sammensetning og trykk, gassvolum, tetthet, temperatur sammensetning og trykk, samt vannvolum, tetthet, temperatur, og renhet. Disse beregnede parametrene skal forsynes til simulatorer for underprosessene for simulert mottak av de ovennevnte produktene, som en kompressorsimulator for det simulerte gassvolumet og en andre simulator for det beregnede oljevolumet. Prosessene kan også samvirke ved bruk av simulerte reguleringssignal (24) (tilstandsvariabler, logiske tilstander slik som åpne eller lukkede ventiler, eller funksjonsmodi) på signallinjene (143, 144)

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen omfatter fremgangsmåten en prosess-signalmodifikator (22) som modifiserer simulerte målesignaler (23) eller pådrag (24) mellom simulatorene (100) for underprosesser i petroleumsanlegget. På denne måten kan man simulere innføringen av feil som sannsynligvis forekommer mellom komponenter i det reelle petroleumsprosesseringsanlegget (1) slik som lekkasjer i et rør eller en ventil som forårsaker at volumet eller trykket ut av en av underprosessene ikke er det samme som fluidvolumet eller fluidtrykket som ankommer til det prosessundersystemet nedstrøms. Disse feilene er det ikke sannsynlig vil bli implementert i simulatorene for underprosessene, men det er likevel viktig å teste for sin forekomst.

Ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen omfatter fremgangsmåten at en innmatingssignalmodifikator (9) modifiserer ett eller flere av innmatingssignalene (3) for dannelse av ett eller flere modifiserte innmatingssignaler (13) basert på matematiske modeller av anlegget (1). Disse matematiske modellene er basert på fysiske lover inklusive termodynamisk teori, omfattende kontinuerlige variabler og / eller boolske variabler. De simulerte feil og forstyrrelser (18) innmatet av innmatingssignalmodifikatoren (9) kan være basert på fysiske prosesser i anlegget (1) og mulige feil og forstyrrelser på signaloverføringslinjen (30).

De simulerte feil og forstyrrelser innmatet av innmatingssignalmodifikatoren (9) kan være forhåndsdefinerte eller definerte av en operatør i henhold til operatørens ønske, eller automatisk generert eller som definert av en historisk registrert hendelse.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan utgjøre et hybridsystem omfattende simulerte underprosesser som er enkle å simulere, og integrere reelle petroleumsanleggunderprosesser (100R) slike som en elektrisk generator eller andre kraftforsyningssystemer som kan ha simulert, eller reell elektrisk belastning. Den elektriske generatoren kan ha hurtigvarierende strømtransienter som er vanskelige å modellere og kan på en mer realistisk måte omfattes i testen i form av deres reelle utførelse. Alternativt kan man utføre en test som omfatter testing av om reelle ventiler, aktuatorer, hydraulikk, sensorer etc. fungerer på korrekt måte, i simuleringsprosessen med simuletre petroleumsanleggunderprosesser (100). På denne måten kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen virke som en såkalt FAT (eng: Factory acceptance test) (eller CAT (eng: cutomer acceptance test) for å teste komponenter inne i et prosess-system som er under bygging, men før fluider er omfattet i systemet.

Feilmodi

I en ytterligere foretrukket utførelse av oppfinnelsen er modifiseringen av innmatingssignalene (3) eller utmatingssignalene (4) basert på feilmodi, hvor feilmodiene kan være funksjonelle manifestasjoner av feil, hvor feilene kan være komponentene ute av stand til å utføre sin funksjon grunnet svikt, hvor sviktene kan være defekter i komponentene. Dermed kan den fysiske manifestasjonen av defekter i komponenter såvel som resultatene av disse simuleres og testes for. I en utførelse av oppfinnelsen kan ett eller flere av de følgende signalmodifiseringene av innmatingssignalene (3) for å danne modifiserte innmatingssignaler (13) introduseres:

<*> feilkalibrerte innmatingssignaler,

<*> innmatingssignaler utenfor tiltenkt område,

<*> forstyrrelser på innmatingssignaler

<*> erstatning av innmatingssignaler

<*> forbyttelse av innmatingssignaler

<*> fjerning av eller manglende innmatingssignaler

<*> forsinkede innmatingssignaler

<*> låst ventil eller låst ventilsignal

<*> låst komponent eller låst komponentsignal

<*> manglende (olje, energi, vann,..) forsyning, eller signal som indikerer manglende forsyning,

<*> manglende trykk eller signal som indikerer manglende trykk

<*> redundante sensorer som viser motstridende målinger

<*> andre feil, eller feil som skyldes svikt.

Dermed kan forskjellige feil og disses korresponderende svikt simuleres og bli testet for.

Reguleringsundersystemer

I en annen utførelse av oppfinnelsen, omfatter reguleringssystemet (2) to eller flere reguleringsundersystemer (200a, 200b,.. 200m), som regulerer undersystemer i petroleumsprosesseringsanlegget eller tilsvarende simulatorer (100a, 100b, 100n). De to eller flere reguleringsundersystemene (200) kan være sammenkoblet med signallinjer (230, 240) som sender målesignaler (203) og eller pådrag (204) mellom reguleringsundersystemene (200a, 200b,...). I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er signalmodifikatorer (209, 212) tilkoblet på signallinjene (230, 240) mellom reguleringsundersystemene (200a, 200b,...), og signalmodifikatorene (209, 212) kan modifisere målesignalene (203) og / eller pådragene (204) som løper mellom reguleringsundersystemene (200a, 200b,...).

Realisitisk prosessimulering

I en særlig foretrukket utførelse av oppfinnelsen kan simulatorene (100a, 100b) for undersystemer i petroleumsprosesseringsanleggs representere en eller flere av de følgende reelle prosesser:

<*> mottak av petroleumsfluid under trykk fra en eller flere brønner via en produksjonsmanifold

<*> separasjon av petroleumsfluidet under trykk til flytende olje, vann, gass og muligens sand, Oljeprosessering

<*> kjøling av oljen

<*> lagring av oljen i tanker eller eksport av oljen til skip via rørledninger

Gassprosessering

<*> kompresjon av gassen og / eller kjøling av gassen

<*> avbrenning av deler av gassen

<*> eksport av gassen via rørledninger eller skip,

<*> reinjisering av gassen

<*> produksjon av elektrisk energi ved bruk av gassturbiner som kan drive elektriske generatorer eventuelt styrt av kraftreguleringssystemer

Vannprosessering

<*> rensning av vannet for dumping

<*> reinjisering eller dumping av vannet

og også andre prosessoperasjoner som utføres innen et petroleumsprosesseringsanlegg (1).

Reguleringssystem for integrerte operasjoner

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er to eller reguleringssystemer for prosessanlegg (2a, 2,2c,...) sammenkoblet, hvor hvert av reguleringssystemene for prosessanleggene (2a, 2b, 2c,..) styrer ett eller flere petroleumsprosesseringsanlegg (1a, 1b, 1c,...) som kan være en eller flere av: et prosesseringsanlegg (1a) på en offshore-plattform, et subsea prosesseirngsanlegg (1b) eller, som en valgfri mulighet, et landbasert petroleumsprosesseringsanlegg (1c), til et reguleringssystem for integrerte operasjoner (50). Sammenkoblingen dannes ved innmatingssignallinjer (60a, 60b, 60c,...) fra reguleringssystemene (2a, 2b, 2c,...) hvor innmatingssignallinjene (60a, 60b, 60c, ...) som respektive mater inn overvåkingssignaler (63) fra anleggsreguleringssystemene (2a,2b,2c,...) til reguleringssystemet for integrerte operasjoner (50), og bruker pådragssignallinjer (70) for sending av utmatingsovervåkingssignaler (73) fra reguleringssystemet for integrerte operasjoner (50) til reguleringssystemene for prosesseringsanleggene (2a, 2b, 2c,...). Dette overordnede reguleringssystemet er vanlig i systemer som reguleres av et integrert operasjonssystem (50) hvor en kommandosentral i sanntid styrer driften av flere petroleumsprosesseringsanlegg (1), hvor petroleumsprosesseringsanleggene kan være anbrakt i stor avstand fra hverandre og også i . stor avstand fra kommandosentralen. Undersjøiske systemer kan også fjernstyres og det er derfor viktig å kunne teste reguleringssystemene for integrerte operasjoner (50) for feil som kan tenkes å oppstå i løpet av fjernstyringen av flere petroleumsprosesseringsanlegg (10) men som det ville være kostbart eller vanskelig å teste direkte. I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen kan man dermed anordne en eller flere inmatingssignalmodifikatorer (39) på innmatingssignallinjene (60a, 60b, 60c,...) mellom anleggsreguleringssystemene (2a, 2b, 2c) og reguleringssystemet for integrerte operasjoner (50). Innmatingssignalmodifikatorene (39) kan modifisere ett eller flere overvåkingssignal (63) og mate inn ett eller flere modifiserte overvåkingssignal (64) og gjenværende ikke-modifiserte overvåkingssignal (63) til anleggsreguleringssystemene (2a, 2b, 2c,...). I en ytterligere foretrukket utførelse av oppfinnelser er en eller flere pådragssignalmodifikatorer (32) anordnet på overvåkingsutmatingssignallinjene (70a, 70b, 70c,...). Overvåkingsutmatingssignalmodifikatorene (39) modifiserer ett eller flere overvåkingsutmatingssignal (73) til modifiserte overvåkingsutmatingssignal (74) og mater inn de ett eller flere modifiserte overvåkingsutmatingssignal (73) og gjenværende ikke-modifiserte overvåkingsutmatingssignal (73) til anleggsreguleirngssystemene (2a, 2b, 2c,...).

Reguleringssystemet for integrerte operasjoner (50) kan gjerne være fjerntliggende anordnet, f.eks. på en fjerntliggende plattform, eller på land, og overvåkingssignalene (63) fra reguleringssystemene (2) som sendes til reguleringssystemet for integrerte operasjoner (50) kan omfatte statussignaler, målesignaler (3) og pådrag (4).

Opplæring

I en fordelaktig utførelse av oppfinnelsen kan den beskrevne fremgangsmåte benyttes til å sette opp testscenarier som omfatter initielle fysiske og kjemiske tilstander, innmating av pådragsinnstillinger, statussignaler, og mulige sekvenser av en eller flere feil og tilhørende svikt for opplæring av reguleringssystemoperatører for styring av reguleringssystemet (2) som regulerer det simulerte petroleumsprosesseringsanlegget (10). Dermed kan reguleringssystemoperatører trenes i å håndtere vanskelige situasjoner som kan tenkes å oppstå i løpet av styring av et petroleumsprosesseringsanlegg (1) eller et reguleringssystem for integrerte operasjoner som styrer flere prosessanlegg (1). Ettersom den foreliggende oppfinnelsen tillater integreringen av forskjellige simulatorer fra forskjellige leverandører i en kompleks simulering av et petroleumsprosesseringsanlegg, kan en så presis som mulig . simulering av system simuleres og dermed kan en effektiv opplæring av operatører oppnås.

Alternativer for HIL grensesnitt.

Det finnes forskjellige måter hvorved signalmodifikatorene kan være tilkoblet systemene og undersystemene hvor signaler må bli modifisert. For et reguleringssystem for integrerte operasjoner kan signalmodifikatoren bli tilkoblet in-the-loop mellom reguleringssystemets regnemaskin og det reelle anlegget. De korrekte signalene kan siden manipuleres idet de løper gjennom signalmodifikatoren mens resten av signalene løper igjennom. Et alternativ dersom det finnes en signaltestings l/O grenseflate, er å tilkoble signalmodifikatoren til test l/O. De reelle feedbacksignalene blir siden omdirigert via signal l/O til test l/O, sendt til signalmodifikatoren for signalfeilmanipulering, og siden tilbakeført for prosessering i kontrollkjernen via test l/O.

Claims (37)

1. En fremgangsmåte for testing av hvorvidt et reguleringssystem (2) er i stand til å håndtere feil, svikteller feilmodi (8) i et petroleumsprosesseringsanlegg (1), hvor reguleringssystemet (2) er innrettet til å være 'tilkoblet med innmatingssignallinjer (30) for mottak av sensor- og andre innmatingssignaler (3r) fra petroleumsprosesseringsanlegget (1), og 'tilkoblet med pådragssignallinjer (40) for sending av pådrag (4) til petroleumsprosesseringsanlegget (1) omfattende følgende steg: a) tilkobling av reguleringssystemet (2) ved bruk av innmatingssignallinjen (30) for mottak av simulerte sensor- eller andre innmatingssignaler (3s) fra et simulert petroleumsprosesseringsanlegg (10) og b) tilkobling av reguleringssystemet (2) ved bruk av pådragssignallinjen (40) for sending av pådrag (4) til det simulerte petroleumsprosesseringsanlegget (10) karakterisert vedc) tilkobling av en innmatingssignalmodifikator (9) til innmatingssignallinjen (30) hvor innmatingssignalmodifikatoren (9) modifiserer ett eller flere av innmatingssignalene (3) for sending av ett eller flere modifiserte innmatingssignal (13) og gjenværende ikke-modifiserte innmatingssignal (3) til reguleringssystemet (2).

2. Fremgangsmåten ifølge krav 1, tilkobling av en utmatings- eller pådragssignalmodifikator (12) til utmatingsreguleringslinjen (30), hvor utmatingssignalmodifikatoren (12) modifiserer ett eller flere av pådragene (4) til modifiserte pådrag (14) og sending av de modifiserte pådragene (14) og gjenværende ikke-modifiserte pådrag (4) til det simulerte petroleumsprosesseringsanlegget (1).

3. Fremgangsmåten ifølge krav 1 eller krav 2, omfattende samvirke mellom to eller flere samvirkende simulatorer (100) for undersystem i petroleumsprosessen innen simulatorene for petroleumsprosesseringsanlegget (10).

4. Fremgangsmåten ifølge krav 3, hvori to eller flere av simulatorene (100) for undersystemene av petroleumsprosesseringsanlegg gjensidig overfører simulerte målesignaler (23) som representerer masse (T, P, moment, tetthet, sammensetning, eller andre tilstandsvariable) eller energioverføring, eller simulerte pådrag (24) (tilstandsvariabler, logiske tilstander slik som stengte eller åpne ventiler, eller funksjonsmodi) på signallinjene (143,144).

5. Fremgangsmåten ifølge krav 4, omfattende en prosess-signalmodifikator (22) som modifiserer de simulerte målesignalene (23) eller pådragene (24) mellom simulatorene (100) for underprosesser petroleumsanlegg.

6. Fremgangsmåten ifølge krav 1, hvor innmatingssignalmodifikatoren (9) modifiserer ett eller flere av innmatingssignalene (3) for dannelse av ett eller flere modifiserte innmatingssignaler (13) basert på matematiske modeller av anlegget (1).

7. Fremgangsmåten ifølge krav 6, hvor de matematiske modellene er basert på fysiske lover omfattende termodynamisk teori, omfattende kontinuerlige variabler og / eller boolske variabler.

8. Fremgangsmåten ifølge krav 1, hvor de simulerte feil og forstyrrelser (18) innmatet av innmatingssignalmodifikatoren (9) er basert på fysiske prosesser i anlegget (1) og mulige feil og forstyrrelser på signaloverføringslinjen (30).

9. Fremgangsmåten ifølge krav 8, hvor de simulerte feil og forstyrrelser innmatet av innmatingssignalmodifikatoren (9) er forhåndsdefinerte, eller definerte av en operatør ifølge operatørens ønske, eller automatisk genererte, eller definerte av en historisk registrert hendelse.

10. Fremgangsmåten av krav 3, hvor det integreres reelle underprosesser i petroleumsanlegget (100R) slik som en elektrisk generator eller andre kraftforsyningssystemer med hurtige transienter i den elektriske lasten som er vanskelige å modellere, slik som FAT/CAT-test innen prosess-systemet som settes sammen, men før noen fluider er i systemet, og hvori man ønsker å teste om ventiler, aktuatorer hydraulikk, sensorer etc etc. virker på riktig måte) i simuleringsprosessen ved simulerte underprosesser i petroleumsanlegget (100).

11. Fremgangsmåten av krav 1 eller 2, hvor modifiseringen av innmatingssignalene (3) eller utmatingssignalene (4) er basert på feilmodi, hvor feilmodiene er funksjonelle manifestasjoner av feil, hvori feilene er komponents manglende mulighet til å utføre sin funksjon på grunn av svikt, hvori sviktene er defekter i komponentene.

12. Fremgangsmåten av krav 11, hvor det introduseres en eller flere av følgende signalmodifikasjoner på innmatingssignalene (3) for å danne modifiserte innmatingssignaler (12), hvor feilene omfatter en eller flere av:<*> feilkalibrerte innmatingssignaler<*> innmatingssignaler utenfor tiltenkt område,<*> forstyrrelser på innmatingssignaler,<*> erstatning av innmatingssignaler<*> forbytting av innmatingssignaler,<*> fjerning eller manglende innmatingssignaler<*> forsinkede innmatingssignaler,<*> låst ventil eller låst ventilsignal,<*> låst komponent eller signal om låst komponent<*> manglende (olje, energi, vann,...)- forsyning eller signal som indikerer manglende forsyning,<*> manglende trykk eller signal som indikerer manglende trykk<*> redundante sensorer som viser motstridende målinger.

13. Fremgangsmåten ifølge krav 1, hvor reguleringssystemet (2) omfatter to eller flere reguleringsundersystemer (200a, 200b,200m) som regulerer undersystemer i petroleumsprosesseringsanlegget eller tilsvarende simulatorer (100a, 100b,100n).

14. Fremgangsmåten ifølge krav 13, hvor to eller flere reguleringsundersystemer (200) er innbyrdes sammenkoblet med signallinjer (230, 240) som overfører målesignaler (203) og / eller pådrag (204) mellom reguleringsundersystemene (200a, 200b,200m).

15. Fremgangsmåten ifølge krav 14, omfattende tilkobling av signalmodifikatorer (209,212) på signallinjene (230,240) mellom reguleringsundersystemene (200a, 200b,...), som modifiserer målesignalene (203) og / eller pådragene (204) som løper mellom reguleringsundersystemene (200a, 200b).

16. Fremgangsmåten ifølge krav 1, hvor simulatorene for undersystemer (100a, 100b ...,100n) i petroleumsanlegget representerer en eller flere av følgende reelle prosesser:<*> mottak av petroleumsvæske under trykk fra en eller flere brønner via en produksjonsmanifold.,<*> separasjon av petroleumsvæsken undertrykk i fluid olje, vann, gass og muligens sand,<*> kjøling av oljen,<*> lagring av oljen i tanker eller eksport av oljen til skip eller via rørledninger,<*> kompresjon av gassen og / eller kjøling av gassen<*> avbrenning av deler av gassen,<*> eksport av gassen ved bruk av rørledninger eller skip,<*> reinjisering av deler av gassen,<*> produksjon av elektrisk energi ved bruk gassturbiner som driver elektriske generatorer som muligens styres av kraftreguleringssystemer,<*> rensning av vannet for dumping,<*> reinjisering eller dumping av vannet.

17. Fremgangsmåten ifølge krav 1, hvor to eller flere reguleringssystem for prosessanlegg (2a, 2b, 2c,...) sammenkobles, hvor hvert anleggsreguleringssystem (2a, 2b, 2c,...) styrer ett eller flere petroleumsprosesseringsanlegg (1a, 1b, 1c,...) som er ett eller flere av et prosessanlegg på en offshoreplattform (1a) et undersjøisk prosessanlegg (1b), og eventuelt et landbasert petroleumsprosesseringsanlegg (1 c), til et reguleringssystem for integrerte operasjoner (50) ved bruk av innmatingssignallinjer (60a, 60b, 60c,...) fra reguleringssystemene (2a, 2b, 2c,...) hvor innmatingssignallinjene (60a, 60b, 60c,...) respektive mater inn overvåkingssignaier (63) fra reguleringssystemet for anleggene (2a, 2b, 2c,...) til reguleringssystemet for integrerte operasjoner (50), og benytter pådragssignallinjer (70) for overføring av overordnede reguleringssignal (73) fra reguleringssystemet for integrerte operasjoner (50) til reguleringssystemene for prosessanleggene (2a, 2b, 2c,...).

18. Fremgangsmåten ifølge krav 17, hvor en eller flere innmatingssignalmodifikatorer (39) anordnes på innmatingssignallinjen (60a, 60b, 60c,...) mellom reguleringssystemene (2a, 2b, 2c,...) på anlegget og reguleringssystemet (50) for integrerte operasjoner, hvor innmatingssignalmodifikatorene (39) modifiserer ett eller flere av overvåkingssignalene (63) og mater inn de ett eller flere modifiserte overvåkingssignalene (64) og gjenværende ikke-modifiserte overvåkingssignal (63) til reguleringssystemene (2a, 2b, 2c,...) for anlegget.

19. Fremgangsmåten ifølge krav 17, hvor en eller flere pådragssignalmodifikatorer (32) anordnes på de overvåkende utmatingssignallinjene (70a, 70b, 70c,...) fra reguleringssystemet (50) for integrerte systemer til reguleringssystemene (2a, 2b, 2c,...) til anleggene, hvor overvåkingssignalmodifikatorne (39) modifiserer ett eller flere av de utmatede overvåkingssignalene (73) til modifiserte overvåkingssignaier (74), og innmating av de modifiserte overvåkingssignalene (74) samt gjenværende ikke-modifiserte overvåkingsutmatingssignaler (73) til reguleringssystemene (2a, 2b, 2c,...) til anleggene.

20. Fremgangsmåten ifølge krav 17, hvor reguleringssystemet for integrerte operasjoner (50) er fjerntliggende anordnet f.eks. på en fjerntliggende plattform eller på land.

21. Fremgangsmåten ifølge krav 17, hvor overvåkingssignalene (63) fra reguleringssystemene (2) omfatter statussignal, målesignal (3) og pådragssignallinjer (4).

22. Fremgangsmåten ifølge ethvert av de ovenstående krav, hvor testscenarier settes opp for simulatorene omfattende initielle fysiske og kjemiske tilstander, innmatingspådrag, statussignaler og eventuelle sekvenser av en eller flere defekter og tilhørende feil, for opplæring av reguleringssystemoperatører for styring av reguleringssystem (2) som regulerer simulerte petroleumsprosesseringsanlegg (10).

23. Et system for testing av hvorvidt et reguleringssystem (2) er i stand til å detektere og håndtere svikt, feil eller feilmodi (8) i et petroleumsprosesseringsanlegg (1) hvor reguleringssystemet (2) er innrettet til å være <*> tilkoblet med innmatingssignallinjer (30) for mottak av sensor- og andre innmatingssignaler (30) fra petroleumsprosesseringsanlegget (1), og <*> tilkoblet med pådragssignallinjer (40) for sending av pådrag (4) til petroleumsprosesseringsanlegget (1), omfattende følgende trekk <*> at reguleringssystemet (2) er innrettet til mottak av simulerte sensorsignal eller andre innmatingssignal (3s) fra et simulert petroleumsprosesseringsanlegg (10) over innmatingssignallinjen (30), at reguleringssystemet (2) er innrettet til sending av pådrag (4) til simulatoren (10) for petroleumsprosesseringsanlegget over pådragssignallinjen (40) karakterisert ved <*> en innmatingssignalmodifikator (9) innrettet til å være tilkoblet innmatingssignallinjen (30), <*> at innmatingssignallinjen (9) er innrettet til modifikasjon av ett eller flere innmatingssignal (3) til modifiserte innmatingssignaler (13), <*> t innmatingssignalmodifikatoren (9) er innrettet til å sende ett eller flere av de modifiserte innmatingssignalene (13) og gjenværende ikke-modifiserte innmatingssignal (3) til reguleringssystemet (2).

24. Systemet ifølge krav 23, hvor innmatingssignallinjene (30) og pådragssignallinjene (40) er en eller flere faste signallinjer slik som Ethernet eller RS232, analoge linjer, digitale linjer, optiske linjer eller trådløse kommunikasjonslinjer og hvori signalene overføres i henhold til en eller flere kommunikasjonsprotokoller slik som Field-bus protokoller, CAN-bus protokoller, Field bus foundation-protokoller, private protokoller, Bluetooth-protokoller

25. Systemet ifølge krav 23, omfattende en utmatingssignalmodifikator (12) innrettet til å tilkobles til en pådragsutmatingslinje (30), hvori utmatingssignalmodifikatoren (12) er innrettet til å modifisere ett eller flere av pådragene (4) til modifiserte pådrag (14), og er videre innrettet til å overføre de modifiserte pådragene samt gjenværende ikke-modifiserte pådrag (3) til det simulerte petroleumsprosesseringsanlegget (10).

26. Systemet ifølge krav 23, hvor reguleringssystemet (2) omfatter ett eller flere sikkerhetssystemer (20) innrettet til å styre nedstengning av det simulerte petroleumsprosesseringsanlegget (10).

27. Systemet ifølge krav 23 eller 25, hvor det simulerte petroleumsprosesseringsanlegget (10) omfatter to eller flere samvirkende simulerte petroleumsunderprosesser (100).

28. Systemet ifølge krav 27, hvori de to eller flere simulerte petroleumsunderprosessene (100) er innrettet til innbyrdes oversendelse av simulerte målesignaler (23) som representerer masse, temperatur trykk, moment, tetthet, sammensetning eller andre tilstandsvariable eller energioverføring, eller simulerte tilstandsvariabler (24), kontinuerlige tilstander, variabler, logiske tilstander slik som stengte eller åpne ventiler, eller funksjonsmodi på signallinjene (143,144).

29. Systemet ifølge krav 27, omfattende en prosess-signalmodifikator (22) anordnet for å modifisere de simulerte målesignalene (23) eller tilstands- eller pådragssignaler (24) mellom simulerte underprosesser (100) i petroleumsanlegget.

30. Systemet ifølge krav 27, 28, 29, omfattende reelle underprosesser (100R) i petroleumsanlegget (slik som en elektrisk generator eller annet kraftforsyningssystem med en elektrisk last med hurtige varierende transienter som er vanskelige å modellere, slik som en FAT/CAT-test i et prosess-system som er under bygging, men før fluider er i systemet, og hvori det ønskes testet om ventiler, aktuatorer, hydraulikk, sensorer, etc etc. fungerer) i simuleringsprosessen med simulerte underprosesser (100) i petroleumsanlegget.

31. Systemet ifølge krav 23, hvor reguleringssystemet (2) omfatter to eller flere reguleringsundersystemer (200a, 200b,200m) innrettet til å regulere undersystemer i petroleumsprosessanlegget eller tilsvarende simulatorer (100a, 100b ..., 100n).

32. Systemet ifølge krav 31, hvor to eller flere reguleringsundersystemer (200) er innbyrdes sammenkoblet med signallinjer (230, 240) innrettet til sending av målesignaler (203) og / eller pådrag (204) mellom reguleringsundersystemene (200a, 200b,...).

33. Systemet ifølge krav 32, omfattende signalmodifikatorer (209, 212) innrettet til å være tilkoblet til signallinjene (230, 240) mellom reguleringsundersystemene (200a, 200b,...) innrettet til å modifisere målesignalene (203) og / eller pådragene (204) som løper mellom reguleringsundersystemene (200a, 200b)

34. Systemet ifølge krav 23, omfattende to eller flere prosessanleggsreguleringssystem (2a, 2b, 2c...), hvor hvert prosessanleggsreguleringssystem (2a, 2b, 2c,...) er innrettet til å regulere ett eller flere petroleumsprosessanlegg (1a, 1b, 1c,...),som er ett eller flere av et prosessanlegg (1a) på en offshoreplattform, eller et prosessanlegg subsea (1b) og muligens et landbasert prosessanlegg (1c), til et reguleringssystem (50) for integrerte operasjoner, ved bruk av innmatingssignallinjer (60a, 60b, 60c,...) fra reguleringssystemene (2a, 2b, 2c,...), hvor innmatingssignallinjene (60a, 60b, 60c,...) er respektivt innrettet til å mate inn overvåkningssignaler (63) fra anleggsreguleringssystemer (2a, 2b, 2c,...) til reguleringssystemet (50) for integrerte operasjoner, og ved bruk av pådragssignallinjer (70) innrettet til overføring av overordnede pådrag (73) fra systemet for integrerte operasjoner (50) til reguleringssystemene (2a, 2b, 2c.) for prosessanleggene

35. Systemet ifølge krav 34, omfattende innmatingssignalmodifikatorer (39) innrettet til å tilkobles innmatingssignallinjene (60a, 60b, 60c,...) fra anleggsreguleringssystemene (2a, 2b, 2c,...) til reguleringssystemet (50) for integrerte operasjoner, hvor innmatingssignalmodifikatoren (39) er innrettet til å modifisere ett eller flere overvåkingssignal (63) og mate inn de ett eller flere modifiserte overvåkingssignalene (63) og gjenværende ikke-modifiserte overvåkingssignal (63) til reguleringssystemene (2a, 2b, 2c,...) for anleggene.

36. Systemet ifølge krav 34, omfattende en eller flere pådragssignalmodifikatorer (32) på overvåkningspådragssignallinjene (70a, 70b, 70c,...) fra reguleringssystemet (50) for integrerte operasjoner til reguleringssystemene (2a, 2b,2c,...) for anleggene, hvor overvåkingspådragssignalmodifikatorene (39) er innrettet til å modifisere overvåkningspådragssignalene (73) til modifiserte overvåkningspådragssignal (74) og innrettet til å mate inn de ett eller flere modifiserte overvåkningspådragssignalene (74) og gjenværende ikke-modifiserte overvåkningspådragssignalen (73) til reguleringssystemene (2a, 2b,2c,...) for anleggene.

37. Systemet ifølge krav 34, hvor systemet for integrerte operasjoner (50) er fjerntliggende. anordnet, f.eks. på en fjerntliggende plattform eller fjerntliggende anordnet på land.