浅析lng接收站码头卸料区域自动控制系统

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅析 LNG 接收站码头卸料区域自动 控制系统 摘要：LNG 接收站的主要功能 是将液化天然气接收、存储以及再气化， 并向输气干线管道供气；同时对蒸发气 进行冷凝回收。本文以山东 LNG 接收 站为例，简单介绍码头卸料区域的工艺 流程，并详细地介绍了码头区域自动控 制系统的组成及功能，分析了控制系统 在实际过程中应用情况，并将其中存在 的问题进行了解析并提出了解决方案。 中国论文网 /8/view-12795125.htm 关键词：LNG 接收站码头卸料 控制系统 中图分类号：TE974 文献标识码： A 文章编号： 1007-9416（2016）04- -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 0000-00 1 引言 LNG 接收站的主要功能是接收、 存储和再气化，并向干线管道供气；同 时对蒸发气进行冷凝回收。山东 LNG 接收站主要有 LNG 码头卸料区、LNG 储罐区、工艺处理区、计量外输区以及 火炬等配套的公共工程设施。项目的一 期工程，LNG 专用码头可以停靠 80000270000m3 的大型 LNG 远洋运 输船，并设有 3 台单罐容积为 160000m3 的 LNG 储罐。码头卸料区域 包括 4 台 16”的 LNG 卸料臂、1 台 16” NG 返回臂、LNG 排凝罐、LNG 卸料 总管、气相返回线、LNG 循环保冷管 线以及辅助靠泊系统、船岸连接系统、 环境及气象监测系统等自动控制系统， 是接收站的关键区域，该区域是否正常 运行，直接影响接收站的上游及下游利 益，因此该区域的自动控制方案是否安 全可靠尤为重要。 2 码头卸料区域工艺流程 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 码头卸料区域的主要工艺流程是： 卸料期间，LNG 经船舱泵加压后通过 卸料臂、卸料总管进入 LNG 储罐；NG 通过气相返回管线、气相臂返回至船上； 卸料结束后，卸料臂内残存的 LNG 通 过氮气吹扫送至 LNG 排凝罐；非卸料 期间，自储罐低压泵出口总管引出一路 回流管线返回至卸料总管，对 LNG 卸 料总管进行循环保冷。 码头卸料工艺流程简图如下图 1 所示。 3 码头卸料区域自动控制系统 码头卸料区域的自动控制系统主 要包括：分散控制系统（DCS） ，安全 仪表系统（SIS） ，辅助靠泊系统 （BMS） ，船岸连接系统（SSL ） 。 3.1 分散控制系统（DCS） 山东 LNG 接收站的 DCS 是由中 心控制室、码头控制室、装车控制室、 机柜间 1、2、3 组成。中心控制室负责 全接收站的数据监控，码头控制室仅在 卸船期间负责码头卸料区域的数据监控， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 装车控制室负责装车区域的数据监控， 机柜间 1、2、3 仅负责数据的采集及控 制，通过光纤实现全厂联网。 码头控制室，卸料区域的 DCS 主要包括卸料臂及卸料管线的温度及压 力的检测，还包括：气相返回臂的单回 路压力控制（PIC102 ） ，压力控制在 20kPa 左右，是为了在卸船期间，使储 罐和船舱之间形成压差平衡，确保船舱 压力不超高；保冷循环的流量单回路控 制（FIC102） ，流量控制在 80000kg/h， 此流量可以将卸料总管的温度维持在- 1502，是为了在两次卸船期间，使 LNG 卸料管线处于冷态备用状态；表 面温度检测，在卸料总管及保冷循环线 上每间隔 100 米安装一对表面热电阻， 以实现对管线的初始预冷、卸料过程及 保冷循环的监控。其中卸料臂的全部控 制集成在设备的成套包 PLC 中，通讯 至 DCS，实现对卸料臂的监控。 3.2 安全仪表系统（SIS） -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 山东 LNG 的 SIS 系统共分为三 级：ESD1 全接收站紧急停车， ESD2 区域紧急停车，PSD3 单体设备紧急停 车。SIS 系统为故障安全型，及信号为 “0”时发生联锁。码头区域逻辑关系简 图详见图 2。 如图 2 所示，根据触发联锁的原 因，船方和岸方，岸方又分为卸料臂和 码头区域三种情况来讨论码头区域的联 锁。 （1）当卸料臂发生联锁 ESD1（卸料臂双球阀关闭） ，通过信号 UA102，触发码头区域的紧急停车（关 闭阀门 XV101/201/301/401/102/202/302/402/001 /002、ESDV001/002/003）并在码头控 制室及中控室发出声光报警信号，再经 由 XS105 通过 SSL 系统至 LNG 船舶， 触发船方的联锁。 当卸料臂发生联锁 ESD2（卸料 臂双球阀关闭并脱离） ，通过信号 UA103，触发码头区域的紧急停车，通 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 过 SSL 系统至 LNG 船舶，触发船方的 联锁。 （2）当码头区域发生联锁，触 发的原因有 HS101A/B、HS102A/B（、HS122- FG/HS120-FG、LSHH-2oo3、PSHH- 2oo3、全接收站发生 ESD1，以上任意 原因发生，产生的联锁结果为发生卸料 臂 ESD1、码头区域的紧急停车、触发 船方的联锁。当 HS103A/B 触发，产生 的联锁结果为发生卸料臂 ESD2、码头 区域的紧急停车、触发船方的联锁。 （3）当 LNG 船舶发生联锁，经 由 UA101 触发码头区域紧急停车、卸 料臂 ESD1。 其中出于卸料臂系统更为安全的 运行考虑，既卸料臂 PLC 系统、码头 SIS 系统发生断电或线路断开等故障时， 将 UA103 和 XS107 信号设置为“1”时， 触发联锁发生。 （4）其他联锁：当气相返回臂 压力发生高高报时（PSHH003 大于 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 25kPa） ，将联锁关闭 XV001/002，以保 证 LNG 船舱及排凝罐的安全；当排凝 罐液位发生高高报时（LSHH002 大于 76%） ，将联锁关闭 XV001/102/202/302/402，以保证不会有 LNG 进入气相管线。 3.3 辅助靠泊系统（BMS）及船 岸连接系统（SSL） 辅助靠泊系统（BMS）：为了保 证 LNG 船舶的靠泊及装卸作业安全， 码头设置靠泊辅助系统和相应的监控系 统，其控制中心设置在码头控制室，包 括激光靠泊系统、缆绳张力监测系统、 环境监测系统，并将数据通过 MODBUS 485 通讯至 DCS。 缆绳张力监测系统分为缆绳张力 监测及快速脱缆钩控制二个部分。缆绳 张力监测系统主要对 LNG 码头船舶系 泊时的所有缆绳的受力状况进行实时监 测，并具有缆绳张力超限报警的功能。 快速脱缆钩控制系统可现场手动脱钩， 也可在码头控制室远程操作。激光靠泊 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 系统用于检测靠船速度、角度及距离， 将数据显示于设置在码头的一套大屏幕 上并设有报警喇叭。环境监测系统：主 要包括风速、风向、温湿度、大气压、 能见度、浪高、海流方向等数据的监测。 船岸连接系统（SSL）：山东 LNG 的船岸连接系统包括光纤连接和 电动连接，两者之间互为备用。SSL 系 统实现了 LNG 船舶与 LNG 接收站之间 的通讯，其主要功能是保证船岸两侧安 全仪表系统同时触发紧急切断阀门，避 免损坏卸料臂和降低 LNG 泄露的风险。 另还具备语音通讯及数据通讯功能，船 岸之间可以进行电话联系及将船舶缆绳 信息通讯至船方，以便船方及时了解缆 绳信息，及时调整船舶。 4 结语 在实际的生产运行中，DCS 控制 系统可靠安全运行。而 SIS 系统存在一 个问题，就是由卸料臂或是码头区域触 发联锁发生时，整套紧急 SIS 系统无法 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 复位。原因是岸方发生联锁后经 XS105 通过 SSL 系统送至 LNG 船舶，触发 LNG 船舶联锁之后再经 UA101 通过 SSL 系统返回至岸方，形成循环，致使 联锁无法复位。但是当由 LNG 船舶触 发联锁时，整套紧急 SI