LNG儲罐儀表監(jiān)測系統(tǒng)和調(diào)試問題分析探討

摘 要：隨著目前我國科技的發(fā)展，為了使天然氣液化站的重大危險源能夠達(dá)到可以控制的范圍而且也可以合理的安排企業(yè)生產(chǎn)的重要系統(tǒng)就是液化天然氣（ LNG）的儲罐儀表監(jiān)測系統(tǒng)，其系統(tǒng)是為保證液化站可以順利生產(chǎn)和運(yùn)行。在我國國內(nèi)的儲罐管理系統(tǒng)中，液化站中要配置精密的液位溫度計(jì)。并通過系統(tǒng)的調(diào)試，在調(diào)試的過程中對發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行分析和研究并解決處理，這對LNG儲罐儀表監(jiān)測系統(tǒng)具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：LNG、儲罐儀表、監(jiān)測、調(diào)試

一、對儲罐儀表監(jiān)測系統(tǒng)的概述

液化站在安全管理以及生產(chǎn)操作中儲罐儀表監(jiān)測系統(tǒng)占據(jù)了重要部分，其是為了保障液化站能夠正常運(yùn)行。在安全管理的方面，對于儲罐的儀表進(jìn)行監(jiān)測能夠?qū)崟r的了解儲罐的內(nèi)部和外壁以及周圍的保護(hù)空間，可以確保儲罐的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)φ麄€系統(tǒng)進(jìn)行全方位的監(jiān)測[1]。同時儲罐的儀表監(jiān)測系統(tǒng)要做到實(shí)時的監(jiān)測儲罐內(nèi)部氣體空間和液體的空間以及介質(zhì)的溫度和密度等，避免液化站的儲罐出現(xiàn)危險。本文對液化天然氣儲罐儀表監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的描繪，同時對儲罐的儀表在監(jiān)測系統(tǒng)里進(jìn)行調(diào)試的過程中發(fā)現(xiàn)的問題及解決方案進(jìn)行了闡述，最后根據(jù)對其進(jìn)行的總結(jié)，為以后的相關(guān)系統(tǒng)調(diào)試和正常運(yùn)行打下基礎(chǔ)。

二、對LNG儲罐儀表監(jiān)測的系統(tǒng)介紹

在天然氣液化站實(shí)際的運(yùn)行過程中，監(jiān)測系統(tǒng)不僅要能保證好結(jié)構(gòu)自身和存儲的介質(zhì)都處于可以控制的范圍內(nèi)，還要配合工藝進(jìn)行操作，進(jìn)而避免產(chǎn)生分層及翻滾等異?，F(xiàn)象。其中LNG儲罐儀表的監(jiān)測系統(tǒng)由現(xiàn)場的監(jiān)測儀表和數(shù)據(jù)采集單元以及儲罐的計(jì)量監(jiān)測系統(tǒng)共同組成。

因?yàn)楝F(xiàn)場監(jiān)測的儀表是對儲罐的內(nèi)壁和外壁以及底部的溫度在不同的高度和維度上出現(xiàn)的溫度和密度差，并對泄漏出去的介質(zhì)進(jìn)行分層次預(yù)防。同時現(xiàn)場監(jiān)測儀表的采集單元是由表面溫度計(jì)、平均溫度計(jì)、伺服液位計(jì)以及LTD系統(tǒng)組成的。它們的工作原理如下：

（一）伺服液位計(jì)

伺服液位計(jì)是由測量的浮子、鋼絲和步進(jìn)的電機(jī)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(jù)液體位置的浮子浮力變化來對其質(zhì)量監(jiān)測。

（二）平均溫度計(jì)

平均溫度計(jì)的測量方法是通過儲罐垂直維度上固定點(diǎn)的氣液相平來進(jìn)行溫度的測量，一般每一個儲罐都是由2組平均溫度計(jì)共同測量的，這兩組平均溫度計(jì)分別通過伺服液位計(jì)進(jìn)行連接。并由每組平均溫度計(jì)中的12個測量溫度的節(jié)點(diǎn)共同組成的，并且每一個平均測溫節(jié)點(diǎn)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(jìn)行檢查。同時在儲罐的內(nèi)部，其溫度也是由伺服液位計(jì)來根據(jù)平均溫度計(jì)的測量和計(jì)算得到的。

（三）表面溫度計(jì)

用于預(yù)冷、泄漏檢測及儲罐熱性能評價。

LNC儲罐建成投產(chǎn)后在其生命周期內(nèi)基本上不能進(jìn)行維護(hù)，因而表面溫度計(jì)在儲罐建造階段就要安裝完成。

根據(jù)工藝要求，預(yù)冷時使用的表面溫度計(jì)應(yīng)該安裝在內(nèi)罐底板和內(nèi)罐外壁，操作時使用的表面溫度計(jì)安裝于吊頂上和內(nèi)罐外壁上（和預(yù)冷時使用的是一套），泄漏檢測使用的表面溫度計(jì)安裝于環(huán)形空間底板上和熱保護(hù)角上。由于表面溫度計(jì)測溫點(diǎn)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(hù)電纜，表面溫度計(jì)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(jì)端部測溫頭位置準(zhǔn)確且不會隨意移位，表面溫度計(jì)端部測溫頭應(yīng)通過集熱塊焊接在待測溫的位置。

（四）LTD系統(tǒng)

LTD在儲罐內(nèi)部進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控的時候，LNG內(nèi)部的動態(tài)變化在對儲罐發(fā)生危險情況進(jìn)行預(yù)防有重要的作用。LTD的硬件結(jié)構(gòu)是由產(chǎn)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(wěn)液管以及觀察窗組成的。其中LTD的產(chǎn)品室是通過傳感器的探頭和鋼帶輪轂以及高低位的開關(guān)等這些部件組成[2]。而電路室則是LTD的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的核心組成部分，電路室由電路轉(zhuǎn)換接頭和儀表的電路板還有液位編碼以及LCD的顯示系統(tǒng)組成。

三、儲罐儀表監(jiān)測系統(tǒng)調(diào)試問題

（一）伺服液位計(jì)穩(wěn)液管安裝同心度差

伺服液位計(jì)在數(shù)據(jù)的完成投入使用之前要對其單機(jī)進(jìn)行測試。同時在測試的過程對于出現(xiàn)的浮子卡住的現(xiàn)象，并且浮子在液體內(nèi)經(jīng)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?yàn)樵谒欧何挥?jì)進(jìn)行調(diào)試的時候，儲罐就已經(jīng)完成了預(yù)冷工作，所以就不能在截?cái)嗲蜷y的狀態(tài)下來對浮子的松動調(diào)整到需要安裝和連接的位置。要通過調(diào)整好儀表工作的伺服電機(jī)中的輸出力度，并將伺服電機(jī)的外力把浮子進(jìn)行提高，當(dāng)浮子上升到儲罐頂端以后，取出浮子看是否發(fā)現(xiàn)浮子上出現(xiàn)損害，當(dāng)發(fā)現(xiàn)損害的時候要及時對浮子進(jìn)行更換，這樣也是為了防止儲罐發(fā)生重大的事故。

同時還要對穩(wěn)液管同心度以及內(nèi)壁的平滑度在安裝的過程中就應(yīng)該進(jìn)行詳細(xì)的檢查，這樣也是為了避免在工作的過程中出現(xiàn)浮子卡住的現(xiàn)象發(fā)生。還要對儲罐在投產(chǎn)之前對內(nèi)罐的清潔度進(jìn)一步的調(diào)試，這樣做也是為了發(fā)現(xiàn)如果穩(wěn)液管出現(xiàn)問題時可以及時解決。

（二）數(shù)據(jù)采集器與 LTD 間通信狀態(tài)不穩(wěn)定

在對現(xiàn)場的儀表和數(shù)據(jù)的采集器之間通信測試時，發(fā)現(xiàn)伺服液位計(jì)和溫度采集器都能對數(shù)據(jù)進(jìn)行穩(wěn)定地傳輸和采集。但是在LTD的數(shù)據(jù)采集方面會因?yàn)橥ㄐ诺臅r間過長以及主設(shè)備的采集器在切換過程中與LTD在重啟后經(jīng)常會發(fā)生通信失敗的現(xiàn)象。雖然數(shù)據(jù)的采集器中，通信接口沒有問題，但是在數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)掃描中，可能會出現(xiàn)儀表的通信故障等多種問題。那么就會在最后，對數(shù)據(jù)的采集器進(jìn)一步的升級，確保LTD能在多次的信息過程中與數(shù)據(jù)采集器可以建立正常并穩(wěn)定的通信。

（三）儲罐計(jì)量監(jiān)測系統(tǒng)與 LTD 存在兼容性問題

采用我們所熟知的上位機(jī)系統(tǒng)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(zhí)行用戶所定義的文件；上位機(jī)系統(tǒng)發(fā)出的執(zhí)行命令會被LTD的本地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行更改，就導(dǎo)致了系統(tǒng)不能按照用戶的定義自動對數(shù)據(jù)收集；由于系統(tǒng)存在兼容性的問題，也會使上位機(jī)軟件不能依據(jù)用戶所設(shè)置的文件自動進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。尤其是現(xiàn)場出現(xiàn)調(diào)試的問題時，要對數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)進(jìn)行升級，因?yàn)橐屜到y(tǒng)的功能保持完整。

（四）LTD在投入使用中存在的輪轂卡死現(xiàn)象

在LNG儲罐投入使用的過程中，當(dāng)儲罐的液位達(dá)到 0.5米以后，就應(yīng)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(xiàn)鋼帶在輪轂上纏繞而導(dǎo)致的卡死現(xiàn)象。LTD出現(xiàn)卡死以后，會對LTD上升以及下降的工作操作系統(tǒng)出現(xiàn)無效的指令[3]。同時因?yàn)閮迌?nèi)部存在著介質(zhì)，如果直接打開內(nèi)部將輪轂取出，就只能通過電子的內(nèi)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(guān)閉截?cái)嗟那蜷y，最后進(jìn)行處理。

總結(jié)：通過以上的論述，儲罐的儀表監(jiān)測系統(tǒng)是液化站在生產(chǎn)的過程中所需要進(jìn)行監(jiān)測的系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)投入使用以后是需要維護(hù)的，同時檢查的難度也隨之提高了，所以在對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和使用的過程中就需要對出現(xiàn)的問題及時處理，避免造成重大的安全隱患。而LTD系統(tǒng)在調(diào)試中，雖然其可以檢測液位分層，預(yù)防翻滾的發(fā)生，但其系統(tǒng)的復(fù)雜性、兼容性和采購成本的高昂，造成其在儲罐系統(tǒng)中的必要性存在一定爭議，所以我公司在后續(xù)液化站建設(shè)中也放棄了這一系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王繼光，楊春慧，毛偉. LNG儲罐儀表監(jiān)測系統(tǒng)和調(diào)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(fā)動機(jī)LNG供氣系統(tǒng)集成優(yōu)化及氣化性能仿真研究[D].江蘇科技大學(xué)，2016.

[3]王碩. 北京市天然氣管網(wǎng)壓力能發(fā)電技術(shù)方案研究[D].北京建筑大學(xué)，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(xué)歷，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)，儀表自動化研究方向。