LNG儲罐儀表監測系統和調試問題分析探討

摘 要：隨著目前我國科技的發展，為了使天然氣液化站的重大危險源能夠達到可以控制的范圍而且也可以合理的安排企業生產的重要系統就是液化天然氣（ LNG）的儲罐儀表監測系統，其系統是為保證液化站可以順利生產和運行。在我國國內的儲罐管理系統中，液化站中要配置精密的液位溫度計。并通過系統的調試，在調試的過程中對發現的問題進行分析和研究并解決處理，這對LNG儲罐儀表監測系統具有重要的意義。

關鍵詞：LNG、儲罐儀表、監測、調試

一、對儲罐儀表監測系統的概述

液化站在安全管理以及生產操作中儲罐儀表監測系統占據了重要部分，其是為了保障液化站能夠正常運行。在安全管理的方面，對于儲罐的儀表進行監測能夠實時的了解儲罐的內部和外壁以及周圍的保護空間，可以確保儲罐的結構，能夠對整個系統進行全方位的監測[1]。同時儲罐的儀表監測系統要做到實時的監測儲罐內部氣體空間和液體的空間以及介質的溫度和密度等，避免液化站的儲罐出現危險。本文對液化天然氣儲罐儀表監測系統進行了詳細的描繪，同時對儲罐的儀表在監測系統里進行調試的過程中發現的問題及解決方案進行了闡述，最后根據對其進行的總結，為以后的相關系統調試和正常運行打下基礎。

二、對LNG儲罐儀表監測的系統介紹

在天然氣液化站實際的運行過程中，監測系統不僅要能保證好結構自身和存儲的介質都處于可以控制的范圍內，還要配合工藝進行操作，進而避免產生分層及翻滾等異常現象。其中LNG儲罐儀表的監測系統由現場的監測儀表和數據采集單元以及儲罐的計量監測系統共同組成。

因為現場監測的儀表是對儲罐的內壁和外壁以及底部的溫度在不同的高度和維度上出現的溫度和密度差，并對泄漏出去的介質進行分層次預防。同時現場監測儀表的采集單元是由表面溫度計、平均溫度計、伺服液位計以及LTD系統組成的。它們的工作原理如下：

（一）伺服液位計

伺服液位計是由測量的浮子、鋼絲和步進的電機以及控制和通信主板等重要部件組成。工作原理是利用我們所熟知的阿基米德浮力定律來測量的，根據液體位置的浮子浮力變化來對其質量監測。

（二）平均溫度計

平均溫度計的測量方法是通過儲罐垂直維度上固定點的氣液相平來進行溫度的測量，一般每一個儲罐都是由2組平均溫度計共同測量的，這兩組平均溫度計分別通過伺服液位計進行連接。并由每組平均溫度計中的12個測量溫度的節點共同組成的，并且每一個平均測溫節點的距離間隔為3米，并放在不同的位置上來對儲罐上全部部位上的溫度進行檢查。同時在儲罐的內部，其溫度也是由伺服液位計來根據平均溫度計的測量和計算得到的。

（三）表面溫度計

用于預冷、泄漏檢測及儲罐熱性能評價。

LNC儲罐建成投產后在其生命周期內基本上不能進行維護，因而表面溫度計在儲罐建造階段就要安裝完成。

根據工藝要求，預冷時使用的表面溫度計應該安裝在內罐底板和內罐外壁，操作時使用的表面溫度計安裝于吊頂上和內罐外壁上（和預冷時使用的是一套），泄漏檢測使用的表面溫度計安裝于環形空間底板上和熱保護角上。由于表面溫度計測溫點基本上在儲罐底部而變送器或接線箱在罐頂平臺上，因此傳感器到變送器的通信電纜會比較長，為了保護電纜，表面溫度計傳感器到變送器之間的部分全部包裹在無縫不銹鋼管中。

為了保證表面溫度計端部測溫頭位置準確且不會隨意移位，表面溫度計端部測溫頭應通過集熱塊焊接在待測溫的位置。

（四）LTD系統

LTD在儲罐內部進行實時監控的時候，LNG內部的動態變化在對儲罐發生危險情況進行預防有重要的作用。LTD的硬件結構是由產品室以及電路室這兩部分共同組成，同時這兩部分的附件是有隔離球閥和穩液管以及觀察窗組成的。其中LTD的產品室是通過傳感器的探頭和鋼帶輪轂以及高低位的開關等這些部件組成[2]。而電路室則是LTD的數據處理系統和通信系統的核心組成部分，電路室由電路轉換接頭和儀表的電路板還有液位編碼以及LCD的顯示系統組成。

三、儲罐儀表監測系統調試問題

（一）伺服液位計穩液管安裝同心度差

伺服液位計在數據的完成投入使用之前要對其單機進行測試。同時在測試的過程對于出現的浮子卡住的現象，并且浮子在液體內經過多次的下降和上升，還依然在同一位置上卡住。

其原因可能是因為在伺服液位計進行調試的時候，儲罐就已經完成了預冷工作，所以就不能在截斷球閥的狀態下來對浮子的松動調整到需要安裝和連接的位置。要通過調整好儀表工作的伺服電機中的輸出力度，并將伺服電機的外力把浮子進行提高，當浮子上升到儲罐頂端以后，取出浮子看是否發現浮子上出現損害，當發現損害的時候要及時對浮子進行更換，這樣也是為了防止儲罐發生重大的事故。

同時還要對穩液管同心度以及內壁的平滑度在安裝的過程中就應該進行詳細的檢查，這樣也是為了避免在工作的過程中出現浮子卡住的現象發生。還要對儲罐在投產之前對內罐的清潔度進一步的調試，這樣做也是為了發現如果穩液管出現問題時可以及時解決。

（二）數據采集器與 LTD 間通信狀態不穩定

在對現場的儀表和數據的采集器之間通信測試時，發現伺服液位計和溫度采集器都能對數據進行穩定地傳輸和采集。但是在LTD的數據采集方面會因為通信的時間過長以及主設備的采集器在切換過程中與LTD在重啟后經常會發生通信失敗的現象。雖然數據的采集器中，通信接口沒有問題，但是在數據采集器進行數據掃描中，可能會出現儀表的通信故障等多種問題。那么就會在最后，對數據的采集器進一步的升級，確保LTD能在多次的信息過程中與數據采集器可以建立正常并穩定的通信。

（三）儲罐計量監測系統與 LTD 存在兼容性問題

采用我們所熟知的上位機系統以及LTD，就會在測試的過程中存在許多的問題，比如：LTD 不能夠自動執行用戶所定義的文件；上位機系統發出的執行命令會被LTD的本地數據進行更改，就導致了系統不能按照用戶的定義自動對數據收集；由于系統存在兼容性的問題，也會使上位機軟件不能依據用戶所設置的文件自動進行數據采集。尤其是現場出現調試的問題時，要對數據的采集系統進行升級，因為要讓系統的功能保持完整。

（四）LTD在投入使用中存在的輪轂卡死現象

在LNG儲罐投入使用的過程中，當儲罐的液位達到 0.5米以后，就應該打開LTD球閥使儀表正常投用，但是有可能會在使用過程中出現鋼帶在輪轂上纏繞而導致的卡死現象。LTD出現卡死以后，會對LTD上升以及下降的工作操作系統出現無效的指令[3]。同時因為儲罐內部存在著介質，如果直接打開內部將輪轂取出，就只能通過電子的內腔來打開并通過專用的工具依靠浮力將浮子上升到儲罐的頂部，再關閉截斷的球閥，最后進行處理。

總結：通過以上的論述，儲罐的儀表監測系統是液化站在生產的過程中所需要進行監測的系統，當系統投入使用以后是需要維護的，同時檢查的難度也隨之提高了，所以在對系統進行調試和使用的過程中就需要對出現的問題及時處理，避免造成重大的安全隱患。而LTD系統在調試中，雖然其可以檢測液位分層，預防翻滾的發生，但其系統的復雜性、兼容性和采購成本的高昂，造成其在儲罐系統中的必要性存在一定爭議，所以我公司在后續液化站建設中也放棄了這一系統。

參考文獻：

[1]王繼光，楊春慧，毛偉. LNG儲罐儀表監測系統和調試問題分析探討[J]. 自動化儀表，2017，38（05）：95-98+102.

[2]洪從媛. 雙燃料發動機LNG供氣系統集成優化及氣化性能仿真研究[D].江蘇科技大學，2016.

[3]王碩. 北京市天然氣管網壓力能發電技術方案研究[D].北京建筑大學，2015.

作者簡介：

姓名 馮瑋瑋（出生年1986年.9月），男，漢族，職稱助理工程師，籍貫：陜西省延安市，本科學歷，計算機網絡工程專業，儀表自動化研究方向。