LNG加氣站自控專業(yè)設(shè)計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)濟和能量密度大的優(yōu)點，能夠推進汽車燃料清潔化，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)計過程中，自控專業(yè)是重要的組成部分，在國家最新標準《汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范》GB50156-2012（2014版）中，對于自控專業(yè)僅提出了報警系統(tǒng)和緊急切斷系統(tǒng)的基本要求，本文結(jié)合LNG加氣站實際設(shè)計和運行經(jīng)驗，總結(jié)歸納了自控專業(yè)設(shè)計的基本內(nèi)容和邏輯控制要求。

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

1 自控專業(yè)設(shè)計范圍

LNG加氣站自控設(shè)計范圍包括一次儀表就地指示、一次遠傳儀表、閥門控制、可燃氣體泄露分析報警及加氣站控制系統(tǒng)設(shè)計。LNG泵橇、卸車組合橇、BOG加熱橇及LNG儲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，并負責將橇內(nèi)所有儀表、閥門引線至橇體防爆接線箱;將儲罐區(qū)閥門引線至LNG儲罐防爆接線箱。設(shè)計一般負責從接線箱至控制室電纜選型及敷設(shè)。自控設(shè)計滿足工藝生產(chǎn)參數(shù)要求，對加氣站內(nèi)所有工藝運行參數(shù)實現(xiàn)顯示、控制、聯(lián)鎖、報警、記錄等功能。并保證監(jiān)控系統(tǒng)的平穩(wěn)、安全、可靠、高效的運行和科學現(xiàn)代的管理。

2 控制系統(tǒng)組成

LNG加氣站自動控制系統(tǒng)包括：工藝管網(wǎng)控制系統(tǒng)、LNG泵橇控制系統(tǒng)、可燃氣體泄漏分析報警系統(tǒng)、加液機控制和IC卡收費管理系統(tǒng)、儀表風系統(tǒng)、火災(zāi)檢測與報警系統(tǒng)等，各控制系統(tǒng)既具有獨立的控制功能，又通過計算機通訊網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)上位工控機集中監(jiān)控管理功能?，F(xiàn)場各種數(shù)據(jù)通過可編程序控制器采集，遠傳到控制室的計算機進行集中管理。同樣計算機的控制命令傳送到可編程序控制器，對各種設(shè)備進行控制。

2.1 工藝管網(wǎng)控制系統(tǒng)

主要包括儲罐及工藝管網(wǎng)及設(shè)備運行參數(shù)的采集、顯示、報警、控制、監(jiān)控等功能，LNG儲罐進出管路設(shè)置緊急氣動切斷閥，緊急氣動切斷閥與儲罐液位、壓力、緊急切斷等信號聯(lián)鎖，并將檢測的狀態(tài)信號送入計算機監(jiān)控系統(tǒng)以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、顯示、報警、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，泵橇配套一臺控制柜，采用可編程序控制器控制系統(tǒng)實現(xiàn)對泵橇運行狀態(tài)進行全過程監(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、故障顯示和診斷等;文本顯示器位于控制盤，實時顯示運行信息，保證泵橇正常運行。

2.3 可燃氣體泄漏分析報警系統(tǒng)

站內(nèi)設(shè)置獨立的可燃氣體報警控制系統(tǒng)。在工藝裝置區(qū)、加氣島等區(qū)域設(shè)置可燃氣體探測器，各探測器檢測信號遠傳至控制室可燃氣體報警控制器，實現(xiàn)顯示、報警和聯(lián)鎖功能。當探測區(qū)域燃氣泄漏濃度達到爆炸下限的20%時現(xiàn)場和控制室聲光報警，控制器上顯示報警時間和報警位置。報警數(shù)據(jù)通過報警控制器上傳至上位機，在上位機顯示各報警時間及報警值。

2.4 加液機控制和IC卡收費管理系統(tǒng)

加液機控制系統(tǒng)主要任務(wù)是對車載氣瓶的加液控制，發(fā)出對LNG潛液泵的啟停、調(diào)壓控制信號;完成對加液量和回液量的計量，在加液過程中完成對流量計和管路中的殘存液體的預冷控制和排空;并將站內(nèi)各汽車加液機的流量信號傳送至收費室IC卡管理計算機系統(tǒng)，實現(xiàn)自動記帳、報表統(tǒng)計及核算、提高銷售效率。

2.5 儀表風系統(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)各氣動儀表處，瓶裝氮氣作為備用氣源。

2.6 火災(zāi)檢測與報警系統(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)的場所設(shè)紅外/紫外火焰探測器，防爆手動報警按鈕及防爆聲光報警器?，F(xiàn)場探測到火災(zāi)時，火災(zāi)報警控制器發(fā)出報警信號，現(xiàn)場防爆聲光報警器報警，提示工作人員確認火情，啟動全站緊急關(guān)斷系統(tǒng)和消防措施。

在站房各房間設(shè)置感煙（感溫）探測器，走廊設(shè)置聲光報警器、手動報警按鈕，當發(fā)生火災(zāi)時，在控制室火災(zāi)控制器進行報警。火災(zāi)報警控制器布置于控制室，掛墻安裝。

3 控制室設(shè)計

站內(nèi)設(shè)置控制室，控制室具有對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、可燃氣體報警控制器、上位工控機等控制設(shè)備，實現(xiàn)全站的集中控制管理?？刂剖覂?nèi)地面敷設(shè)抗靜電活動地板。

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)計過程中，工藝專業(yè)向自控專業(yè)提供工藝流程圖、檢測要求、控制和聯(lián)鎖要求等，自控專業(yè)根據(jù)上述要求進行專業(yè)的設(shè)計工作。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。自控專業(yè)向土建專業(yè)提供控制柜的安裝位置、尺寸，預留孔洞的位置、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)計任務(wù)。

5 LNG加氣站邏輯控制基本要求

①可燃氣體檢測報警邏輯：站內(nèi)任意一個可燃氣體檢測器檢測甲烷濃度達到甲烷爆炸下限的20%時，控制室和現(xiàn)場聲光報警提示;②儲罐內(nèi)液位報警邏輯：當罐內(nèi)液位達到容積的85%時，發(fā)出聲光報警，現(xiàn)場控制盤指示燈報警，達到90%時聯(lián)鎖關(guān)閉相應(yīng)儲罐進液閥，并停止卸液用LNG潛液泵工作。當罐內(nèi)液位降到10%時，發(fā)出聲光報警信號，液位降到5%時，發(fā)出聲光報警，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儲罐內(nèi)壓力報警邏輯：當壓力超過設(shè)定值時，發(fā)出聲光報警，并與放散控制閥聯(lián)鎖;④環(huán)境溫度低溫報警邏輯：當防液堤內(nèi)環(huán)境溫度比控制室外環(huán)境溫度低10℃時，發(fā)出聲光報警;⑤儀表氣源壓力報警邏輯：儀表氣源壓力大于或小于設(shè)定值時，聲光報警;⑥卸車處防靜電接地儀的報警及聯(lián)鎖邏輯：當報警時，聯(lián)鎖關(guān)閉LNG低溫泵;⑦BOG加熱橇加熱器后管道溫度檢測報警：BOG加熱橇加熱器后管道溫度>20℃，聲光報警指示（提示關(guān)閉加熱器）。BOG加熱橇加熱器后管道溫度<5℃，聲光報警指示（提示打開加熱器）;⑧防護堤集液池液位報警邏輯：防護堤集液池潛水泵在自動狀態(tài)下，集液池內(nèi)液位超過設(shè)定值時，聯(lián)鎖啟動集液池內(nèi)潛水泵;集液池內(nèi)液位低于設(shè)定值時，聯(lián)鎖關(guān)閉集液池內(nèi)潛水。防護堤內(nèi)環(huán)境溫度或防護堤內(nèi)可燃氣體探測器有報警輸出時，禁止啟動集液池內(nèi)潛水泵（自動聯(lián)鎖與手動操作全部禁止）;⑨消防泵房集水坑液位報警邏輯：消防泵房集水坑潛水泵在自動狀態(tài)下，集水坑內(nèi)液位超過設(shè)定值時，聯(lián)鎖啟動集水坑內(nèi)潛水泵;集水坑內(nèi)液位低于設(shè)定值時，聯(lián)鎖關(guān)閉集水坑內(nèi)潛水泵;⑩消防水池液位報警邏輯：消防水池液位低于或高于設(shè)定值時，閃光聲音及報警指示;?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。同時切斷所有氣動緊急切斷閥（放散氣動閥除外），并聯(lián)鎖關(guān)閉LNG潛液泵;?火災(zāi)檢測與報警邏輯：現(xiàn)場探測到火災(zāi)時，火災(zāi)報警控制器和感煙（感溫）探測器發(fā)出報警信號;?加臭裝置邏輯控制：根據(jù)BOG加熱橇內(nèi)流量計瞬時流量按比例加臭（20mg/Nm3）。加臭劑罐容低于總?cè)萘康?0%，聲光報警信號。

參考文獻：

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