LNG加氣站自控專業(yè)設(shè)計(jì)和邏輯控制基本要求分析

張濤

摘 要：LNG作為車用燃料具有清潔、經(jīng)濟(jì)和能量密度大的優(yōu)點(diǎn)，能夠推進(jìn)汽車燃料清潔化，減少汽車尾氣排放量，提高環(huán)境質(zhì)量。近年來，我國的LNG加氣站發(fā)展迅速，在LNG加氣站施工圖設(shè)計(jì)過程中，自控專業(yè)是重要的組成部分，在國家最新標(biāo)準(zhǔn)《汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》GB50156-2012（2014版）中，對(duì)于自控專業(yè)僅提出了報(bào)警系統(tǒng)和緊急切斷系統(tǒng)的基本要求，本文結(jié)合LNG加氣站實(shí)際設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)歸納了自控專業(yè)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和邏輯控制要求。

關(guān)鍵詞：LNG自動(dòng)控制系統(tǒng);設(shè)計(jì);邏輯控制

1 自控專業(yè)設(shè)計(jì)范圍

LNG加氣站自控設(shè)計(jì)范圍包括一次儀表就地指示、一次遠(yuǎn)傳儀表、閥門控制、可燃?xì)怏w泄露分析報(bào)警及加氣站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。LNG泵橇、卸車組合橇、BOG加熱橇及LNG儲(chǔ)罐等配帶儀表及橇體控制柜均由橇體廠家集成商配套提供，并負(fù)責(zé)將橇內(nèi)所有儀表、閥門引線至橇體防爆接線箱;將儲(chǔ)罐區(qū)閥門引線至LNG儲(chǔ)罐防爆接線箱。設(shè)計(jì)一般負(fù)責(zé)從接線箱至控制室電纜選型及敷設(shè)。自控設(shè)計(jì)滿足工藝生產(chǎn)參數(shù)要求，對(duì)加氣站內(nèi)所有工藝運(yùn)行參數(shù)實(shí)現(xiàn)顯示、控制、聯(lián)鎖、報(bào)警、記錄等功能。并保證監(jiān)控系統(tǒng)的平穩(wěn)、安全、可靠、高效的運(yùn)行和科學(xué)現(xiàn)代的管理。

2 控制系統(tǒng)組成

LNG加氣站自動(dòng)控制系統(tǒng)包括：工藝管網(wǎng)控制系統(tǒng)、LNG泵橇控制系統(tǒng)、可燃?xì)怏w泄漏分析報(bào)警系統(tǒng)、加液機(jī)控制和IC卡收費(fèi)管理系統(tǒng)、儀表風(fēng)系統(tǒng)、火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)等，各控制系統(tǒng)既具有獨(dú)立的控制功能，又通過計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)上位工控機(jī)集中監(jiān)控管理功能。現(xiàn)場(chǎng)各種數(shù)據(jù)通過可編程序控制器采集，遠(yuǎn)傳到控制室的計(jì)算機(jī)進(jìn)行集中管理。同樣計(jì)算機(jī)的控制命令傳送到可編程序控制器，對(duì)各種設(shè)備進(jìn)行控制。

2.1 工藝管網(wǎng)控制系統(tǒng)

主要包括儲(chǔ)罐及工藝管網(wǎng)及設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的采集、顯示、報(bào)警、控制、監(jiān)控等功能，LNG儲(chǔ)罐進(jìn)出管路設(shè)置緊急氣動(dòng)切斷閥，緊急氣動(dòng)切斷閥與儲(chǔ)罐液位、壓力、緊急切斷等信號(hào)聯(lián)鎖，并將檢測(cè)的狀態(tài)信號(hào)送入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、顯示、報(bào)警、控制、監(jiān)控等功能。

2.2 LNG泵橇控制系統(tǒng)

LNG泵橇控制由設(shè)備廠家成套提供，泵橇配套一臺(tái)控制柜，采用可編程序控制器控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)泵橇運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全過程監(jiān)控和管理，主要包括閥門狀態(tài)、溫度和壓力等數(shù)據(jù)、信號(hào)、故障顯示和診斷等;文本顯示器位于控制盤，實(shí)時(shí)顯示運(yùn)行信息，保證泵橇正常運(yùn)行。

2.3 可燃?xì)怏w泄漏分析報(bào)警系統(tǒng)

站內(nèi)設(shè)置獨(dú)立的可燃?xì)怏w報(bào)警控制系統(tǒng)。在工藝裝置區(qū)、加氣島等區(qū)域設(shè)置可燃?xì)怏w探測(cè)器，各探測(cè)器檢測(cè)信號(hào)遠(yuǎn)傳至控制室可燃?xì)怏w報(bào)警控制器，實(shí)現(xiàn)顯示、報(bào)警和聯(lián)鎖功能。當(dāng)探測(cè)區(qū)域燃?xì)庑孤舛冗_(dá)到爆炸下限的20%時(shí)現(xiàn)場(chǎng)和控制室聲光報(bào)警，控制器上顯示報(bào)警時(shí)間和報(bào)警位置。報(bào)警數(shù)據(jù)通過報(bào)警控制器上傳至上位機(jī)，在上位機(jī)顯示各報(bào)警時(shí)間及報(bào)警值。

2.4 加液機(jī)控制和IC卡收費(fèi)管理系統(tǒng)

加液機(jī)控制系統(tǒng)主要任務(wù)是對(duì)車載氣瓶的加液控制，發(fā)出對(duì)LNG潛液泵的啟停、調(diào)壓控制信號(hào);完成對(duì)加液量和回液量的計(jì)量，在加液過程中完成對(duì)流量計(jì)和管路中的殘存液體的預(yù)冷控制和排空;并將站內(nèi)各汽車加液機(jī)的流量信號(hào)傳送至收費(fèi)室IC卡管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記帳、報(bào)表統(tǒng)計(jì)及核算、提高銷售效率。

2.5 儀表風(fēng)系統(tǒng)

采用壓縮空氣作為主氣源，經(jīng)過濾、除油除水、干燥后分別引至工藝裝置區(qū)各氣動(dòng)儀表處，瓶裝氮?dú)庾鳛閭溆脷庠础?/p>

2.6 火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)

在加氣區(qū)、LNG工藝裝置區(qū)、LNG卸車區(qū)等可能發(fā)生火災(zāi)的場(chǎng)所設(shè)紅外/紫外火焰探測(cè)器，防爆手動(dòng)報(bào)警按鈕及防爆聲光報(bào)警器。現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)到火災(zāi)時(shí)，火災(zāi)報(bào)警控制器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)防爆聲光報(bào)警器報(bào)警，提示工作人員確認(rèn)火情，啟動(dòng)全站緊急關(guān)斷系統(tǒng)和消防措施。

在站房各房間設(shè)置感煙（感溫）探測(cè)器，走廊設(shè)置聲光報(bào)警器、手動(dòng)報(bào)警按鈕，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，在控制室火災(zāi)控制器進(jìn)行報(bào)警。火災(zāi)報(bào)警控制器布置于控制室，掛墻安裝。

3 控制室設(shè)計(jì)

站內(nèi)設(shè)置控制室，控制室具有對(duì)加氣站的控制管理功能，控制室內(nèi)安裝LNG泵橇控制柜、站控控制柜、可燃?xì)怏w報(bào)警控制器、上位工控機(jī)等控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)全站的集中控制管理。控制室內(nèi)地面敷設(shè)抗靜電活動(dòng)地板。

4 自控專業(yè)與其他各專業(yè)配合的一般要求

LNG自控專業(yè)設(shè)計(jì)過程中涉及的其他專業(yè)有工藝、土建、給排水、消防等。LNG加氣站的設(shè)備主要由設(shè)備廠家提供，設(shè)備廠家應(yīng)提供電氣接線圖、工藝流程圖、設(shè)備尺寸接口圖和設(shè)備基礎(chǔ)圖等設(shè)備相關(guān)資料。在設(shè)計(jì)過程中，工藝專業(yè)向自控專業(yè)提供工藝流程圖、檢測(cè)要求、控制和聯(lián)鎖要求等，自控專業(yè)根據(jù)上述要求進(jìn)行專業(yè)的設(shè)計(jì)工作。自控專業(yè)向工藝專業(yè)提供安裝的儀表接口尺寸、位置等條件，工藝專業(yè)根據(jù)自控專業(yè)的要求配管、確定儀表用的根部閥、取壓管等設(shè)備的規(guī)格和型號(hào)。自控專業(yè)向土建專業(yè)提供控制柜的安裝位置、尺寸，預(yù)留孔洞的位置、大小和接地系統(tǒng)的埋設(shè)要求等。給排水和消防專業(yè)要將防護(hù)堤集液池和消防泵房的相關(guān)控制和聯(lián)鎖要求提給自控專業(yè)。只有各專業(yè)充分配合，才能更好的完成LNG加氣站的設(shè)計(jì)任務(wù)。

5 LNG加氣站邏輯控制基本要求

①可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警邏輯：站內(nèi)任意一個(gè)可燃?xì)怏w檢測(cè)器檢測(cè)甲烷濃度達(dá)到甲烷爆炸下限的20%時(shí)，控制室和現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警提示;②儲(chǔ)罐內(nèi)液位報(bào)警邏輯：當(dāng)罐內(nèi)液位達(dá)到容積的85%時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警，現(xiàn)場(chǎng)控制盤指示燈報(bào)警，達(dá)到90%時(shí)聯(lián)鎖關(guān)閉相應(yīng)儲(chǔ)罐進(jìn)液閥，并停止卸液用LNG潛液泵工作。當(dāng)罐內(nèi)液位降到10%時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，液位降到5%時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警，聯(lián)鎖關(guān)閉相應(yīng)罐出液閥，并停止加液用LNG潛液泵工作;③儲(chǔ)罐內(nèi)壓力報(bào)警邏輯：當(dāng)壓力超過設(shè)定值時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警，并與放散控制閥聯(lián)鎖;④環(huán)境溫度低溫報(bào)警邏輯：當(dāng)防液堤內(nèi)環(huán)境溫度比控制室外環(huán)境溫度低10℃時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警;⑤儀表氣源壓力報(bào)警邏輯：儀表氣源壓力大于或小于設(shè)定值時(shí)，聲光報(bào)警;⑥卸車處防靜電接地儀的報(bào)警及聯(lián)鎖邏輯：當(dāng)報(bào)警時(shí)，聯(lián)鎖關(guān)閉LNG低溫泵;⑦BOG加熱橇加熱器后管道溫度檢測(cè)報(bào)警：BOG加熱橇加熱器后管道溫度>20℃，聲光報(bào)警指示（提示關(guān)閉加熱器）。BOG加熱橇加熱器后管道溫度<5℃，聲光報(bào)警指示（提示打開加熱器）;⑧防護(hù)堤集液池液位報(bào)警邏輯：防護(hù)堤集液池潛水泵在自動(dòng)狀態(tài)下，集液池內(nèi)液位超過設(shè)定值時(shí)，聯(lián)鎖啟動(dòng)集液池內(nèi)潛水泵;集液池內(nèi)液位低于設(shè)定值時(shí)，聯(lián)鎖關(guān)閉集液池內(nèi)潛水。防護(hù)堤內(nèi)環(huán)境溫度或防護(hù)堤內(nèi)可燃?xì)怏w探測(cè)器有報(bào)警輸出時(shí)，禁止啟動(dòng)集液池內(nèi)潛水泵（自動(dòng)聯(lián)鎖與手動(dòng)操作全部禁止）;⑨消防泵房集水坑液位報(bào)警邏輯：消防泵房集水坑潛水泵在自動(dòng)狀態(tài)下，集水坑內(nèi)液位超過設(shè)定值時(shí)，聯(lián)鎖啟動(dòng)集水坑內(nèi)潛水泵;集水坑內(nèi)液位低于設(shè)定值時(shí)，聯(lián)鎖關(guān)閉集水坑內(nèi)潛水泵;⑩消防水池液位報(bào)警邏輯：消防水池液位低于或高于設(shè)定值時(shí)，閃光聲音及報(bào)警指示;?緊急切斷控制邏輯：緊急情況下，按下加氣區(qū)急停操作柱的急停按鈕或控制室PLC控制柜上急停按鈕或卸車組合橇上急停按鈕。同時(shí)切斷所有氣動(dòng)緊急切斷閥（放散氣動(dòng)閥除外），并聯(lián)鎖關(guān)閉LNG潛液泵;?火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警邏輯：現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)到火災(zāi)時(shí)，火災(zāi)報(bào)警控制器和感煙（感溫）探測(cè)器發(fā)出報(bào)警信號(hào);?加臭裝置邏輯控制：根據(jù)BOG加熱橇內(nèi)流量計(jì)瞬時(shí)流量按比例加臭（20mg/Nm3）。加臭劑罐容低于總?cè)萘康?0%，聲光報(bào)警信號(hào)。

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