天然氣液化生產(chǎn)控制系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u10832天然氣液化生產(chǎn)控制系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)案例 1222411.1液化裝置系統(tǒng)功能 119691.1.1儀器檢查點(diǎn) 12351.1.2閥門控制點(diǎn) 193901.2儲(chǔ)罐系統(tǒng)功能 2132461.2.1LNG儲(chǔ)氣罐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作原理 2239241.2.2儀表檢測(cè)點(diǎn) 3188971.3預(yù)處理系統(tǒng)功能 3157891.4系統(tǒng)控制回路設(shè)計(jì) 458691.4.1單回路控制的設(shè)計(jì) 434901.4.2壓縮機(jī)負(fù)荷控制 41.1液化裝置系統(tǒng)功能天然氣液化裝置作為核心工藝中的設(shè)備，有助于天然氣物理形態(tài)的轉(zhuǎn)化，研究系統(tǒng)液化裝置的工作效率達(dá)到1.5至h。1.1.1儀器檢查點(diǎn)天然氣液化設(shè)備檢測(cè)信號(hào)包括PT100鉑檢測(cè)信號(hào)（10通道）、4–20mA檢測(cè)信號(hào)（7通道）、無源接觸檢測(cè)信號(hào)（4通道）和RS485檢測(cè)信號(hào)（3通道）。鉑檢測(cè)信號(hào)PT100和4-20mA電氣信號(hào)首先由避雷器和分離器處理，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后與過程控制站（ALL）0~9、16~22通道的第一個(gè)模擬輸入面板連接。每個(gè)電阻信號(hào)都配有避雷器和信號(hào)分離器。保護(hù)兩個(gè)4-20mA電流信號(hào)，每個(gè)4-20mA電流信號(hào)都有一個(gè)絕緣子。被動(dòng)接觸信號(hào)首先由避雷針處理，然后由連接到指定控制中心的第一個(gè)開關(guān)輸入卡（DII）的通道0-3處理。每個(gè)4被動(dòng)接觸信號(hào)都配有連接到RS485的避雷針。在避雷針的作用下，第一個(gè)Modbus通信（RSM1）連接到過程控制中心，每個(gè)RS485信號(hào)都使用ModbusRTU設(shè)備作為Modbus輔助站安裝避雷針通信協(xié)議。檢查點(diǎn)統(tǒng)計(jì)如下：在實(shí)現(xiàn)雙向處理時(shí)，電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換為4-20mA電流信號(hào)：一是分離器，二是防雷保險(xiǎn)絲。最后，0-9通道連接到過程控制站的第一個(gè)模擬輸入面板（ALL）。1.1.2閥門控制點(diǎn)天然氣液化裝置中的閥門以電動(dòng)為主，是氣壓開關(guān)閥和氣壓調(diào)節(jié)閥3中的型式，這三種閥門的個(gè)數(shù)分別為一個(gè)、四個(gè)和五個(gè)，每個(gè)閥門在設(shè)計(jì)上只有自動(dòng)和手動(dòng)兩種功能。電動(dòng)開關(guān)閥的切換采用380V電機(jī)供電，控制方式通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)編程完成：人工狀態(tài)時(shí)，操作員可通過計(jì)算機(jī)軟件商的開關(guān)鍵人工切換，在自動(dòng)狀態(tài)下，軟件根據(jù)設(shè)置的保護(hù)條件和過程設(shè)置條件執(zhí)行打開/關(guān)閉動(dòng)作。電動(dòng)開關(guān)閥通過通道0和通道1之間的連接，并由控制中心的第一數(shù)字輸出板（DOl）控制。輸出板首先使繼電器工作，然后移動(dòng)避雷器后面的電氣開關(guān)閥以執(zhí)行開關(guān)操作。同時(shí)電動(dòng)開關(guān)閥反饋開關(guān)具有兩個(gè)無源觸點(diǎn)，并與避雷器連接。過程控制站的第一開關(guān)輸入面板（DI1）的8-9個(gè)通道。閥是全開或全閉的，對(duì)于氣壓開閉閥來說，實(shí)際上氮?dú)饣驂嚎s空氣是指動(dòng)力。1.2儲(chǔ)罐系統(tǒng)功能1.2.1LNG儲(chǔ)氣罐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作原理液化裝置液化后的LNG經(jīng)過PV2處理、V12或V11的閥流入特殊容器，入口和外容器用高真空絕緣層連接。同時(shí)，LNG容器上安裝了增壓系統(tǒng)，壓縮機(jī)V1閥門，V4循環(huán)閥門通過計(jì)算機(jī)軟件工作。為了自動(dòng)控制內(nèi)襯壓力，壓縮機(jī)前部配備了控制閥（TPCVI），殼體上方安裝了排氣閥（TPCV2）。兩個(gè)閥門控制內(nèi)裝物的壓力。在兩個(gè)油箱中使用PCV1。PCV1閥門打開壓力低于0.05MPa。PCV2閥門在0.4MPa的存儲(chǔ)壓力下打開，四個(gè)容器分為兩組，每個(gè)組35個(gè)備用容器。氣動(dòng)控制閥可手動(dòng)或電動(dòng)操作。閥門前面有一個(gè)關(guān)閉閥，可以在修理過程中打開或關(guān)閉。液體儲(chǔ)罐上方有一個(gè)V8閥門，在緊急情況下可以手動(dòng)打開。為了方便操作員使用，儲(chǔ)罐配有液位計(jì)、壓力表等。D.可以直接觀察和閱讀。儲(chǔ)罐上還有差壓、壓力傳感器等。D.將縱傾和壓力信號(hào)發(fā)送到DCS控制室系統(tǒng)，以監(jiān)控儲(chǔ)罐液位、壓力。當(dāng)容器內(nèi)液位高度達(dá)到13570mm（容器滿載率為90%）時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)會(huì)觸發(fā)。液位達(dá)到1544米，并啟動(dòng)警報(bào)。在任何情況下，內(nèi)容設(shè)備的占用率不得超過95%。除了PCV1，PCV2和PIAS，自動(dòng)壓力控制閥還包括兩個(gè)安全閥S1和S2，它們由V9打開或關(guān)閉以避免過壓。自動(dòng)控制閥A調(diào)節(jié)中間層的壓力，以將中間層轉(zhuǎn)換為1.0Kpa內(nèi)的過壓。本實(shí)用新型可以防止絕緣層滲入潮濕空氣中，保持絕緣財(cái)產(chǎn)。此外，外部容器設(shè)備還配有S3放氣閥和M1緊急泄壓裝置，以防止超壓引發(fā)安全事故。在管道系統(tǒng)敷設(shè)過程中，安裝適當(dāng)?shù)陌踩y，安全閥的出口與集中氣管對(duì)齊，并使用滅火器進(jìn)行疏散。為了確保設(shè)備操作的安全，在每個(gè)容器的上部安裝了溫度測(cè)量點(diǎn)，在中間板和底部板之間設(shè)置了溫度測(cè)量點(diǎn)?？刂茊卧试S在容器裝貨時(shí)實(shí)時(shí)確定容器內(nèi)的溫度，并在外容器的底部面板上設(shè)置溫度控制點(diǎn)，用于檢測(cè)設(shè)備操作期間容器底部的異常情況，然后確定容器內(nèi)是否泄漏。1.2.2儀表檢測(cè)點(diǎn)溫度控制：每個(gè)內(nèi)管儲(chǔ)罐有4個(gè)控制點(diǎn)，共4個(gè)內(nèi)管和16個(gè)控制點(diǎn)，控制單元采用防爆鉑熱電阻。壓力檢查：每個(gè)儲(chǔ)罐組配備一個(gè)測(cè)量點(diǎn)，共兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)。測(cè)量元件采用4至20mA輸出壓力轉(zhuǎn)換器。壓力控制點(diǎn)分布：A組PTA罐，B組PTB罐。氣動(dòng)閥控制：（1）緊急空氣壓力截止閥配有兩個(gè)PV1閥，氣源壓力為0.3-0.6MPa的PV2閥分布在吸入和排出管線中。在緊急情況下，PV1和PV2可以自動(dòng)終止。（2）有兩種類型的壓力低溫隔膜控制閥，PCV1和PCV2，數(shù)量為一個(gè)或多個(gè)。二PCV1閥用于對(duì)兩組儲(chǔ)罐加壓。如果儲(chǔ)罐壓力低于0.05MPa，PCV1將自動(dòng)打開。如果壓力大于0.3MPa，PCV1在空氣動(dòng)力作用下關(guān)閉。如果儲(chǔ)罐壓力低于0.4MPa，PCV2將自動(dòng)啟動(dòng)。如果壓力大于0.3MPa，PCV2會(huì)因空氣動(dòng)力的影響而停止。在PTA和PTB壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集PCV1和PCV2壓力檢測(cè)信號(hào)。PCV1設(shè)置在壓縮機(jī)進(jìn)氣管上，PCV2設(shè)置在儲(chǔ)罐頂部。1.3預(yù)處理系統(tǒng)功能（1）脫碳網(wǎng)絡(luò)通信使用Modbus協(xié)議進(jìn)行，該協(xié)議對(duì)應(yīng)于在PLC脫碳發(fā)現(xiàn)點(diǎn)收集的數(shù)據(jù)。手動(dòng)單擊設(shè)置控制按鈕設(shè)置開關(guān)信號(hào)量，然后切換脫碳裝置控制。（2）干燥器網(wǎng)絡(luò)通信模式使用Modbus協(xié)議執(zhí)行，該協(xié)議對(duì)應(yīng)于從烘干機(jī)PLC檢測(cè)點(diǎn)收集的信息。單擊手動(dòng)設(shè)置按鈕設(shè)置開關(guān)信號(hào)量，然后控制烘干機(jī)開關(guān)。（3）壓縮機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模式使用Modbus協(xié)議執(zhí)行，Modbus協(xié)議與Press設(shè)備的PLC發(fā)現(xiàn)點(diǎn)匹配以獲取數(shù)據(jù)。單擊手動(dòng)調(diào)整按鈕設(shè)置開關(guān)信號(hào)量，然后控制壓力機(jī)設(shè)備開關(guān)。1.4系統(tǒng)控制回路設(shè)計(jì)1.4.1單回路控制的設(shè)計(jì)從字面上講，電路系統(tǒng)的控制方案僅包括控制對(duì)象-控制器、探測(cè)器和驅(qū)動(dòng)（氣動(dòng)或電動(dòng)）。作為控制系統(tǒng)之一，是最容易獲得和使用的控制方案之一，這種實(shí)用模型的有益效果是結(jié)構(gòu)簡單，易于配置，可以滿足大多數(shù)技術(shù)要求等優(yōu)點(diǎn)和效果。對(duì)于低帶寬和短清理延遲等控制條件，這種控制選項(xiàng)要求較低。此控制將實(shí)際PV值與對(duì)象的初始SV值進(jìn)行比較，PID控制器計(jì)算閥門位置的輸出MV值以執(zhí)行任務(wù)。新的輸出值將影響下一個(gè)PV測(cè)量，因此測(cè)量值再次與指定的SV值匹配，直到達(dá)到最終指定值。本項(xiàng)目以T101液位調(diào)節(jié)為例，如圖1.1所示，在自動(dòng)控制模式下，LV-1317閥門開啟度越小，通過DCS實(shí)現(xiàn)PID控制輸出的自動(dòng)化。圖1.1T01液位流程圖1.4.2壓縮機(jī)負(fù)荷控制壓縮機(jī)負(fù)載控制通過分流法、電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、直流扼流圈等控制方法調(diào)節(jié)壓縮機(jī)輸出壓力。該設(shè)計(jì)采用直接節(jié)流模式電路，壓縮機(jī)輸出安裝控制閥，調(diào)節(jié)輸出電流，控制壓縮機(jī)負(fù)載?？刂品桨溉鐖D1.2所示。圖1.2壓縮機(jī)負(fù)荷控制方案連鎖控制在壓縮機(jī)控制中占有重要地位，它與產(chǎn)品質(zhì)量、壓縮機(jī)性能、使用壽命等密切相關(guān)。壓縮機(jī)有許多測(cè)量點(diǎn)。如果某些重要參數(shù)超出范圍，會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，造成壓縮機(jī)磨損，也會(huì)造成損害。由于大型生產(chǎn)事故多，爆炸參數(shù)重要，危及生命安全，壓縮機(jī)必須由鏈條控制。