LNG接收站的數字化管理研究

張曉瑞 張洪磊

新地能源工程技術有限公司 河北廊坊 065001

LNG接收站在運行過程中，具有生產工藝比較復雜、介質易燃易爆、設備設施多、人員初期培訓及操作難度大等特征，單純的DCS系統以及現場巡檢工作制度已經不能滿足傳統LNG接收站的管理需要。通過計算機進行虛擬仿真，建立LNG接收站數字化管理體系，搭建工廠真實場景，建立主要設備設施模型，對企業信息、設備數據、生產數據以及業務系統進行綜合管理，最終實現對生產工藝的各個環節進行有效監控和管理，培訓可視化、業務系統的高度集成化以及生產控制一體化，提高工廠的信息化水平以及管理水平。

1 LNG接收站數字化管理相關內容概述

1.1 基礎內容

LNG接收站的總體工藝包括LNG裝卸船、LNG儲存、LNG增壓氣化外輸、LNG裝車、BOG處理及火炬系統。LNG運輸船到達卸船碼頭后，LNG由運輸船上的輸送泵，經過LNG卸船臂，并通過卸船總管輸送到LNG儲罐中儲存。然后利用LNG儲罐配套設置的罐內LNG低壓輸送泵/LNG裝船泵加壓，分別將LNG輸送至LNG裝車系統、LNG裝船系統、LNG增壓氣化外輸系統。低壓LNG利用罐外LNG高壓輸送泵將壓力提升到外輸管網所需壓力，然后送至IFV氣化器（或ORV氣化器、浸沒燃燒式氣化器）進行氣化，再經計量橇計量后，進入高壓外輸管網。LNG接收站內產生的BOG經BOG壓縮機將其壓縮到一定的壓力，與LNG低壓輸送泵送出的過冷LNG在再冷凝器中混合并冷凝。再冷凝器出口的LNG與從旁路輸送的LNG混合后進入高壓輸送泵。在檢修期間或事故工況，可隔離再冷凝器，再冷凝器的旁路系統可以保證LNG的輸出繼續進行。BOG壓縮機出口氣體可通過常溫高壓壓縮機再壓縮，輸出氣體去高壓外輸管網。火炬用于處理蒸發氣總管超壓排放的低壓氣體。

而數字化工廠是產品信息數字化、過程信息數字化和資源物料信息數字化三種數字化的有效結合，是真實工廠的生產過程在計算機上的一種映射。通過數字化工廠的實施，可以實現工廠全生命周期的有效管理，提升整個工廠的控制、運維水平和經濟效益。

1.2 總體構建要點

在數字化工廠構建過程中，在總體構造包括以下層次：第一，基礎設備層，包括工廠硬件管理系統、網絡管理系統、操作管理系統、數據庫系統等。第二，數據層，包括空間數據管理庫和業務數據庫，前者主要包含了工廠環境數據庫、工廠三維模型數據庫，后者則包含了工廠實時運行數據庫、設備管理數據庫、生產數據運營管理庫、智能巡檢數據庫等。第三，平臺層，包括數據接口平臺、SuperEarth共享平臺、數據可視化平臺，可滿足數據應用處理需求。第四，業務層，內容包括三維數字化廠區、智能化管理系統、巡檢管理系統、設備運行管理系統等。

2 LNG接收站數字化管理系統的具體應用

2.1 三維數字化系統

2.1.1 基礎功能概述

從實際應用情況來看，三維數字化系統具備了以下應用功能：①能夠基于LNG接收站的三維模型，可以根據需求來完成對地形、應用設施、設備屬性、坐標查找等功能；②輔助人員展開空間分析活動，如基礎坐標量測、水平距離量測、投影面積測量等；③對于工廠運行展開精細化管理，包括設備位置、管線運行狀態、儀表顯示狀態、閥門開關狀態監督等；④對于地形參數進行整理，如坡度數據、廠區周邊數據、區域環境信息等；⑤對于地下管線和隱蔽工程分布情況進行查看，并對其工作狀態起到相應的監督作用；⑥臨時場景的補充，如吊裝車輛、消防車輛等，基于實際應用情況來調整臨時場景位置，以滿足相應的使用要求。

2.1.2 功能實施過程

在數字化管理過程中，搭建LNG接收站的三維數字化建模屬于非常重要的工作內容，從實際應用情況來看，對于已有數據采用格式轉換的方法來導入到數值工廠當中，其內容涉及到許多細化信息，包括管線信息、閥門信息、儀表運行信息、設備工作信息等。對于未錄入模型的數據，會使用激光掃描技術來對原有數據進行錄入，隨后建立其相應的應用模型。等待模型完成導入和建模處理后，可以對這些數據進行系統性整理，而技術人員也可以基于此對工廠模型進行系統性了解，這也為后續作業活動的推行奠定了良好的應用基礎。

2.2 運營數據管理系統

2.2.1 資源梳理與分類

在LNG接收站運營過程中，涉及到了許多的運營數據，做好運營數據管理也是數字化系統的重要組成。基于工廠的實際情況，在應用整理中涉及到的數據包括工廠設計數據、生產工藝數據、業務運營數據、財務運行數據、存量數據、設備運營數據等，根據具體的分類信息，依次進行數據信息整理，從而提高待整理數據的完整性，這也為后續運營管理活動的順利開展奠定良好的應用基礎。

2.2.2 數據集成和轉換

進行數字化工廠建設時，也會涉及到許多的異構系統，這些異構系統在應用中，會使用到不同的開發平臺和數據接口。而且在數據應用中，也存在數據種類不統一、數據維護樣式繁多、數據描述尺度不統一等問題，基于此，在建立數字化運營系統時，也會對這些內容進行兼容性處理，并且也會對已有數據進行格式轉化處理，使其可以成為便于整理和應用的統一格式數據，這也為后續數據應用和整理提供了良好的便利條件。

2.3 智能化巡檢系統

2.3.1 基礎功能概述

在以往巡視工作的開展中，多采用人工巡檢的方式來檢查工廠內各設備運行狀態，然后人工巡查人員也會按要求填寫紙質巡檢表，工作結束后統一對巡檢結果進行整理，便于后續相關工作的順利推進。借助數字化技術搭建智能化巡檢系統，并且也會搭建統一的數據平臺，對于巡檢路線進行合理規劃，采集統一的應用數據。而且借助建立的智能化運行系統，也可以對巡檢人員、巡檢狀態、巡檢線路等信息進行電子化處理，所有信息都處于實時上傳的狀態，這樣也可以提升故障問題發現的及時性，也為智能化系統的不斷完善奠定基礎。

2.3.2 功能實施分析

在智能化巡視系統應用過程中，會利用GPS、GPRS技術來完成相關人員作業動態的實時監測。而此類技術的使用，也可以確保數據的實時上傳，在中心服務器中對數據進行統一整理，隨后服務器會借助通訊模塊來完成數據接收與解析，這些完成處理的數據也會存儲到系統當中，并且也會標記相應的關鍵詞，以便后續查詢活動的順利進行，提高所采集信息的使用價值。

2.4 設備管理系統

2.4.1 功能概述

在設備管理系統的應用中，其實現的系統功能如下：第一，確保維修改造和保養活動的有序進行，提升所有作業規劃推行過程的計劃性。第二，可以幫助工廠對設備存量展開透明化管理，從而確保作業活動的有序進行[1]。第三，基于建立的設備管理系統，也可以基于目前設備應用情況，對物質采購、應用庫存、設備合同、供應商等情況進行管理，從而提升資源管理結果的實用性。第四，基于系統也可以推行設備規范化、科學化管理計劃，從而為工廠設備資產管理奠定基礎。

2.4.2 功能實施

基于此類集成環境，借助數字化管理系統可以順利完成設備巡檢，基于可靠的應用數據來梳理設備運行狀態，在發現故障問題后也會及時作出預警，提醒相關人員及時展開檢修，從而提升檢修活動開展過程的及時性。借助自控管理系統、生產管理系統、一體化建設平臺、ERP系統來加快設備運營信息整理速度，提高故障問題發現的及時性和便捷性[2]。另外，對于設備故障檢修內容進行整理，了解常見故障發生頻率和具體原因，探索故障問題的根治措施，這也提高了設備運行過程的安全性和可靠性。

2.5 智慧能源管理系統

在數字化管理過程中，也會建立智慧能源管理系統，作用是對資源使用情況進行監測，以提升資源管理過程的實用性。在具體應用中，會借助智能傳感器對于儀表采集數據，利用通訊網絡來進行傳輸，在中心管理層進行集中處理。而能源管理系統也會和生產控制系統關聯在一起，這樣也可以提升所采集數據的及時性與有效性。而建立起的數字化檢測系統、報警系統、控制系統，也能夠利用這些是實時化信息來了解資源的消耗狀態，以便于后續管理工作的順利展開。除此之外，為了提升分析數據的可視化，在應用中也會在工廠控制室內部設一個展示大屏，借助大屏幕來全方位展示目前系統的能耗情況，如實施監控信息、負荷運行預警、運行曲線分析等，以便后續數字化管理活動的展開[3]。

2.6 在線監測系統

2.6.1 基礎功能概述

在線監測系統在運行過程中，具備了以下應用功能：①在系統應用過程中，可以借助智能P&lD系統和搭建的三維場景，對于整個工藝作業過程進行實時監測，以提升問題發現過程的及時性。②在系統應用過程中，也會對風險等級進行分類，同時也會根據實際情況，對于報警等級、報警狀態以及報警閾值進行合理設置，以提高功能應用過程的有效性[4]。③對于整個工藝應用過程進行監測，包括運行安全監測、設備運維狀態監測、故障預警監測、報警點HAZ0P提醒等，從而確保工藝落實結果的可靠性。④在實際運行中也需要對生產運行數據進行客觀分析，如安全運行數據、預警記錄信息、能耗分析等，技術做出生產過程的調整工作，提高在線監測結果的實用性。

2.6.2 功能實施管理

從功能實施情況來看，也會借助OPC服務器來輔助數字化工廠的穩定運行，而且也會借助DCS、FGS自控系統來組建集成化運行體系，以滿足在線監測活動的順利展開[5]。LNG接收站在運行過程中，對系統運行過程的溫度、壓力、液體位置、流量狀態等數據進行實時采集，這樣也可以對設備管理系統運行狀態進行及時確定，并對故障問題進行及時響應，從而提升了故障診斷過程的及時性。

2.7 全生命周期質量管理系統

除了上述提到的應用系統外，也需要建立全生命周期質量管理系統，具體應用內容可以細分為以下幾方面：第一，對質量數據進行采集，搭建數字化質量數據采集中心，所采集數據包括入庫檢驗數據、產品復檢數據、服務質量數據、過程檢驗數據、試驗數據等，從而提升全生命周期管理系統的完善度，滿足后續的管理需求。第二，建立質量追溯系統，可以根據應用數據庫來完成電子質量檔案的搭建，從而為后續信息追溯時提供便利條件。第三，對于相關信息進行整理，確定不同階段的預警數值，提高不同生命周期階段故障問題發現的及時性[6-7]。

3 結語

綜上所述，借助相應管理技術，搭建LNG接收站的數字化管理系統，一方面，可以優化LNG接收站生產管理過程，提高內在問題故障發現時的及時性；另一方面，可以降低應用故障的發生幾率，提升LNG接收站運營管理過程的安全性，從而創造出更多的社會經濟效益。