LNG液化工廠電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)相關(guān)分析

新地能源工程技術(shù)有限公司 劉 凱

LNG液化工廠電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)相關(guān)分析

新地能源工程技術(shù)有限公司 劉 凱

在清潔能源中，LNG是重要的組成部分，在全球范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。而LNG液化工廠在進(jìn)行LNG生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)時(shí)，則可以通過(guò)實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)提高自身生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)效率，從而更好的滿足日益增長(zhǎng)的LNG需求。基于這種認(rèn)識(shí)，本文對(duì)LNG液化工廠電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題展開(kāi)了分析，以期為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

LNG液化工廠；電氣自動(dòng)化；設(shè)計(jì)

0　引言

在現(xiàn)代社會(huì)，電氣自動(dòng)化發(fā)展水平反映了工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化水平。所以，LNG液化工廠想要取得現(xiàn)代化發(fā)展，還要結(jié)合先進(jìn)的電氣自動(dòng)化技術(shù)加強(qiáng)電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)，以便利用新技術(shù)降低工廠的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本，并且提高LNG的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)效率，繼而為工廠帶來(lái)更多的生產(chǎn)效益。

1　LNG液化工廠的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)需求

所謂的LNG，其實(shí)就是對(duì)氣田開(kāi)采出的天然氣采取脫水、脫酸、壓縮和液化等方式進(jìn)行處理而得到低溫液體。之所以進(jìn)行LNG的生產(chǎn)加工，則是為了給天然氣的運(yùn)輸和存儲(chǔ)提供便利，不僅能夠降低天然氣的回收和儲(chǔ)存成本，還有利于天然氣應(yīng)用中的調(diào)峰，獲得的天然氣也相對(duì)潔凈。而LNG液化工廠則是利用LNG裝置進(jìn)行LNG生產(chǎn)的工廠，需要使用大量電氣設(shè)備進(jìn)行天然氣的工藝加工。在電氣設(shè)備管理方面，由于不同設(shè)備的管理維護(hù)要求不同，操作方法也具有不同的復(fù)雜程度，所以采取人工管理方式將導(dǎo)致工程承擔(dān)過(guò)多的生產(chǎn)成本，也不利于實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備與生產(chǎn)裝置的協(xié)調(diào)管理。實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)，則能夠利用電氣自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的統(tǒng)一管理，可以通過(guò)簡(jiǎn)單操作實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的運(yùn)行管理，并且也能夠更好的協(xié)調(diào)電氣設(shè)備和生產(chǎn)裝置關(guān)系，因此能夠增強(qiáng)電氣設(shè)備的可靠性和安全性，并且在提高設(shè)備運(yùn)行效率的同時(shí)，降低LNG的生產(chǎn)成本。

2　LNG液化工廠的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)相關(guān)分析

2.1設(shè)計(jì)思路

在進(jìn)行電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)時(shí)，需要確保LNG液化工廠的基本生產(chǎn)要求能夠得到滿足，并且確保自動(dòng)化系統(tǒng)具有操作便利、安全耐用和經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)。為滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，還要科學(xué)完成電器元件的選型，并且充分考慮生產(chǎn)工藝要求和設(shè)備管理維護(hù)等問(wèn)題。根據(jù)這些內(nèi)容，還應(yīng)該利用以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線等網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，這類網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)得到的廣泛應(yīng)用，所以應(yīng)用這類網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)計(jì)能夠提高系統(tǒng)的實(shí)用性。采取該種設(shè)計(jì)方法，即便電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中有部分設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，也不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，因此能夠增強(qiáng)LNG生產(chǎn)的安全性。在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的維護(hù)管理方面，可以采取集中控制的方式進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行控制，從而使系統(tǒng)的運(yùn)行效率得到提升。采取該種控制方法，只需要滿足簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)要求，并且花費(fèi)的成本較低，所以具有一定的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。但是，采取該種設(shè)計(jì)方法將導(dǎo)致系統(tǒng)因需要完成多個(gè)任務(wù)的集中處理而出現(xiàn)處理速度低的問(wèn)題。而LNG液化工廠在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中將產(chǎn)生大量的信息，因此使用遠(yuǎn)程監(jiān)控方式無(wú)法為大量信息的運(yùn)行提供支撐，繼而不適合在液化工廠的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)中應(yīng)用。

2.2先進(jìn)控制設(shè)計(jì)

LNG液化工廠在進(jìn)行LNG生產(chǎn)的過(guò)程中，將遭遇工藝復(fù)雜和生產(chǎn)難度大的問(wèn)題。如果采取數(shù)學(xué)建模方式，將難以實(shí)現(xiàn)LNG生產(chǎn)過(guò)程的有效管理。因?yàn)?，使用傳統(tǒng)控制方法，將無(wú)法完成模型的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和推斷。針對(duì)這一問(wèn)題，可以使用先進(jìn)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)模型的預(yù)測(cè)，以便在系統(tǒng)自動(dòng)化過(guò)程中完成控制時(shí)間的有效推斷。隨著自動(dòng)化技術(shù)的智能化發(fā)展，先進(jìn)控制技術(shù)逐漸取代了傳統(tǒng)控制技術(shù)，在大時(shí)滯和變量耦合等方面更夠?qū)崿F(xiàn)有效處理和控制。使用該技術(shù)進(jìn)行液化工廠的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)，需要使用辨別技術(shù)進(jìn)行變量關(guān)系的確定，然后完成動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的建立。建立該模型，則能夠在電氣設(shè)備安裝過(guò)程中發(fā)揮重要的控制作用，并且也能夠?qū)崿F(xiàn)輸入變量的有效約束。在收集數(shù)據(jù)時(shí)，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)容易受到噪聲和聲波等干擾［1］。為確保收集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，還要完成數(shù)據(jù)的精確篩選和過(guò)濾，從而完成有效和可靠的數(shù)據(jù)收集。針對(duì)無(wú)法測(cè)量或難以測(cè)量的數(shù)據(jù)，則可以使用實(shí)時(shí)計(jì)算方法，并且使用軟測(cè)量方式完成指標(biāo)性數(shù)據(jù)的獲取。此外，使用先進(jìn)控制技術(shù)還能夠完成變結(jié)構(gòu)控制、自適應(yīng)控制和模糊控制等多種控制技術(shù)的交叉運(yùn)用。而將不同控制技術(shù)結(jié)合起來(lái)應(yīng)用，則能夠完成技術(shù)故障的自行診斷和修復(fù)，因此能夠使電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的全局能力得到優(yōu)化。

2.3現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)計(jì)

在進(jìn)行LNG生產(chǎn)工藝技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)控制時(shí)，還要使用現(xiàn)場(chǎng)總線完成電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)。具體來(lái)講，就是利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)和設(shè)備儀器的連接，從而使現(xiàn)場(chǎng)智能化設(shè)備和整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)得到有機(jī)結(jié)合。而在現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)中，機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。使用該技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)變送器、可編程控制器、單回路調(diào)節(jié)器等生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)字信息化管理，并且能夠使這些設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行和對(duì)變量。相較于可編程邏輯控制器和分布式系統(tǒng)，使用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)更能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的有效控制。近年來(lái)，隨著天然氣生產(chǎn)的自動(dòng)化發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)在該行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用［2］。首先，使用該技術(shù)能夠使LNG生產(chǎn)裝置和安裝費(fèi)用得到節(jié)省，從而為液化工廠帶來(lái)更多的生產(chǎn)利潤(rùn)。因?yàn)?，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，建設(shè)該系統(tǒng)只需要完成較少設(shè)備的安裝，不需要進(jìn)行廠房的大面積安置。在設(shè)備與設(shè)備之間，則可以采用雙絞線進(jìn)行設(shè)備鏈接，所以節(jié)省了大量的硬件投資。而隨著設(shè)備數(shù)量的減少，系統(tǒng)的安裝費(fèi)用也得到了降低。在前期基礎(chǔ)性建設(shè)中，隨著系統(tǒng)安裝程序的減少，工作人員的工作量也得到了減少，系統(tǒng)的工作流程也得到了簡(jiǎn)化，因此能夠使液化工廠的禮儀空間得到增加。在自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行使用過(guò)程中，一旦生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生變化，使用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)只需要進(jìn)行相應(yīng)變化就可以滿足液化工廠的生產(chǎn)使用需求。而無(wú)需進(jìn)行系統(tǒng)重新布局，只是采用就近連接電纜的方式進(jìn)行系統(tǒng)變化，則能夠使系統(tǒng)運(yùn)行成本得到節(jié)約，并能加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的全局控制［3］。因此，使用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)進(jìn)行液化工廠生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)情況檢查和預(yù)測(cè)，能夠使電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性得到提升。

2.4信息管理設(shè)計(jì)

LNG生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)將產(chǎn)生大量的信息，所以電氣自動(dòng)化系統(tǒng)需要完成數(shù)據(jù)、報(bào)表和圖像等各類信息的及時(shí)處理。為實(shí)現(xiàn)信息管理，還要建立綜合信息集成平臺(tái)，然后對(duì)LNG生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行有效監(jiān)控。從平臺(tái)的主要功能上來(lái)看，就是對(duì)全廠裝置的自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控、數(shù)據(jù)記錄和管理維護(hù)，能夠利用冗余光纖和星形連接方式完成數(shù)據(jù)信息的匯總。所以，該平臺(tái)為能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)信息和功能集成管控的平臺(tái)，能夠?yàn)楣芾砣藛T實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化、電氣設(shè)備操作管理、數(shù)據(jù)生產(chǎn)分析和生產(chǎn)信息展示提供技術(shù)支持［4］。因此，使用該平臺(tái)能夠使LNG液化工廠的生產(chǎn)管理和操作水平得到提高，能夠通過(guò)實(shí)現(xiàn)綜合信息管理提高LNG生產(chǎn)效率，繼而為工廠帶來(lái)更多的效益。

3　結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，LNG液化工廠的生產(chǎn)管理也開(kāi)始向著自動(dòng)化的方向發(fā)展。而實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)，則能夠使系統(tǒng)運(yùn)行失誤得到減少，從而避免工廠承受不必要的經(jīng)濟(jì)損失。所以，LNG液化工廠還應(yīng)該將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動(dòng)化設(shè)備結(jié)合起來(lái)實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)，以便在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的情況下保持自身的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)優(yōu)勢(shì)，繼而取得更好的發(fā)展。

［1］孫永福.如何加強(qiáng)天然氣場(chǎng)站電氣自動(dòng)化設(shè)備的可靠性［J］.硅谷，2013，24：120+139.

［2］鉉科.LNG液化工廠電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究［J］.科技風(fēng)，2016，14：157.

［3］曾碩巍.ABB一體化的自動(dòng)化及電氣解決方案在Sn hvit LNG項(xiàng)目的應(yīng)用［J］.中國(guó)儀器儀表，2010，01：30-35.

［4］譚瀚茗，于楓.LNG工廠自控安全設(shè)施設(shè)計(jì)［J］.遼寧化工，2013，04：379-382.

劉凱（1979—）男，工程師（電氣自動(dòng)化），研究方向：石油天然氣工程供配電系統(tǒng)及其自動(dòng)化。