CNG加氣規(guī)范標準站儀表自控系統(tǒng)設計情況分析總結

1、CNG加氣標準站儀表自控系統(tǒng)設計總結為保護環(huán)境，合理利用能源，我國積極推進城鎮(zhèn)使用天然氣。國家建成了西氣東輸管道、陜京管道、澀CNG寧-蘭管道、忠-武管道等天然氣管道，正在建設西氣東輸二線，這些將推動我國進入規(guī)模化應用天然氣的 新時期。天然氣作為清潔能源，在民用、工業(yè)領域及能源消費結構調整等方面凸現(xiàn)出重要作用。車用 作為城市燃氣重要組成部分，發(fā)展天然氣汽車，對治理汽車尾氣污染、緩解成品油供應緊張局面及降低燃 料成本起到積極作用。目前 CNG加氣站在全國迅猛發(fā)展，車用 CNG以技術成熟、經(jīng)濟的優(yōu)勢步入了社會生活，以其顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益得到廣泛認可。1 CNG加氣站概述CNG加氣站包括CNG

2、加氣母站、標準站和子站。母站給氣瓶車加氣，站址多選在郊區(qū)；標準站和子站給汽車加氣，站址多選在市區(qū)。 CNG加氣標準站（以下簡稱標準站）設備多，流程復雜，本文以此進行分析,工藝流程見圖1。天然氣來自輸氣管道，經(jīng)過濾、調壓、計量后進入干燥裝置，干燥后的氣體經(jīng)緩沖罐進 壓縮機壓縮至2225MPa,經(jīng)順序控制盤輸送至儲氣井組儲存，再輸送至加氣機，或從順序控制盤直接送至加氣機為CNG汽車加氣。壓縮機停機時氣缸內殘留氣體進入回收罐，經(jīng)調壓、計量后回收到進站管道或 送入城市中壓管網(wǎng)。輸'怦進!哥律養(yǎng)關''T流ht舊T燥裝丫卄I訊收圖1 CNG加氣標準站工藝流程2標準站自控系統(tǒng)組成自控

3、系統(tǒng)包括壓縮機控制系統(tǒng)、加氣機收費管理系統(tǒng)、工藝管道控制系統(tǒng)、可燃氣體報警控制系統(tǒng), 套系統(tǒng)相互結合以實現(xiàn)標準站安全運營、平穩(wěn)加氣。前兩套系統(tǒng)由設備廠家配套提供，現(xiàn)只對后兩套系統(tǒng) 的設計做分析和總結。2.1工藝管道控制系統(tǒng)系統(tǒng)配置及功能標準站控制點少、控制精度低，以實用、經(jīng)濟考慮，宜選智能數(shù)顯儀表控制系統(tǒng)（以下簡稱智能儀表系統(tǒng)），建設方有特殊要求的除外。智能儀表系統(tǒng)安裝在控制室控制柜中，主要由UPS電源、開關電源、智能數(shù)顯儀表、多路聲光報警器、繼電器及相應的控制元件組成?？刂乒癖P面鑲嵌壓力、溫度及流量各種參數(shù)對應的智能數(shù)顯儀表、可燃氣體報警控制器、多路聲光報警器及控制按鈕、指示燈等。系統(tǒng)實現(xiàn)工

4、藝生產所需參數(shù)的實時檢測、采集、顯示、報警和控制功能，并對壓縮機、軸流風機重要設備進行連鎖控制。智能數(shù)顯儀表控制系統(tǒng)功能配置原理見圖 系統(tǒng)控制邏輯a. 控制邏輯每個功能都由控制邏輯實現(xiàn)，以標準站最常用的3條邏輯說明實現(xiàn)過程。第一，事故或緊急狀況下，控制室可緊急停止所有壓縮機。第二，高、中、低壓儲氣井組壓力達到高報高控值時，控制室聲光報警，停 止所有壓縮機。第三，生產區(qū)燃氣泄漏濃度達到一級報警值時，控制室聲光報警，啟動軸流風機；達到二 級報警值時，聲光報警，停止所有壓縮機。PIAC005、PIAC004、PIAC003;控制柜緊急b. 條件設定設現(xiàn)場高、中、低壓儲氣井組壓力的智能數(shù)顯儀表位號為切

5、斷按鈕EST ;可燃氣體報警控制器聯(lián)動模塊HJ1825，繼電器位號J1J7;壓縮機和軸流風機的控制點為無源常開觸點。c. 邏輯分析連鎖設備控制點為無源常開觸點，即觸點閉合時軸流風機啟動，壓縮機停止工作。設計需實現(xiàn)當壓力達 到高報高控值或燃氣泄漏達到設定值時，連鎖設備控制點閉合。d. 控制原理圖壓縮機、軸流風機連鎖控制原理見圖3。以PIAC005為例，該智能數(shù)顯儀表到高報高控值，其輸出觸點閉合，繼電器J2上電。J2的1、5常開觸點閉合則J5上電，J5的1、5和2、6常開觸點閉合，信號分別輸 入到1號和2號壓縮機控制系統(tǒng)，停止 1號、2號壓縮機，實現(xiàn)PIAC005的高控功能。J2的2、6常開觸點接

6、多路聲光報警器的 1報警回路，該觸點閉合，1BJ-1回路報警，實現(xiàn) PIAC005的高報功能。PIAC004和PIAC003連鎖及報警功能同 PIAC005所述。當燃氣泄漏濃度達到一級報警值時，可燃氣體報警控制器聲 光報警，J7上電，J7的1、5和2、6常開觸點閉合，啟動1號、2號軸流風機。當達到二級報警值時，可燃氣體報警控制器聲光報警，J6上電，J6的1、5和2、6常開觸點閉合，連鎖停止 1號、2號壓縮機。緊急狀況按下EST按鈕時，J1上電，J1的1、5和2、6常開觸點閉合，停止 1號、2號壓縮機。t汀PE Amii必犧島用，一3 tPI 1 'CW5也爲檢機轉整1HJ-116擢 i

7、iy-526J2r- -1 連謹侔4m S1>:115,述領停止1Lji ?1；!機«人曲“II %夕爪播HI1沖M錄號Iltl-KJbH三一 Fk端楓瞥心TJ7J7堆I號軸施啟甜冋路 援m I；軸涎泌佻扣腫Hffl3 IE跚軌、軸壺鳳機連鎖控制原理 系統(tǒng)接地包括保護接地和工作接地。保護接地主要為保護設備和人身安全將用電設備、儀表外殼及金屬部分與大 地進行可靠連接的一種接地方式；工作接地為保證儀表精確、可靠工作所做的接地。標準站中主要采用以 下兩種接地方法。a.信號回路接地設計中對非隔離的信號需建立一個統(tǒng)一的信號參考地，通常指直流電源的負端接地。當某一信號回路與 其他信號回路絕

8、緣時，該隔離信號可以不接地。b.屏蔽接地1、2設計中為降低電磁干擾、電容性耦合干擾所采取的有效措施。包括電纜屏蔽層、未作保護接地而起屏蔽4Q3作用的金屬保護管、匯線槽和儀表金屬外殼的屏蔽接地。此外，儀表控制系統(tǒng)接地與電氣防雷防靜電接地 采用共用接地裝置，最終與接地網(wǎng)連接，接地電阻不大于 系統(tǒng)防雷儀表控制系統(tǒng)防雷主要為感應雷防護，直擊雷防護由電氣專業(yè)在加氣站防雷設計中考慮，本文從以下3部分對感應雷防護進行闡述?？刂剖医拥叵到y(tǒng)見圖4。擅r 1擰制蘋內紡悔f I!活動地板的施if i寸黑搖1并UHt出址佗缶的門控 謖備心的保滬桜地匯涼排摳門捋制家內的金圈電憶橋鄂和愎滬rr丄矩H他緒ffi保護抿地的【

9、1用ffl勣設fttr-r卜傑護撞血分十線;胖電崔曲竹十錢JW護接，線保護按地匯總化接地I：線息接地板（雪電個程挾扳！驗地總線a.共用接地地徴圖A控制室接地系統(tǒng)將儀表控制系統(tǒng)的各類接地，如儀表設備外殼、防爆接線箱、屏蔽層、鎧裝層、SPD（電涌保護器卜保護鋼管及控制柜等，按其所屬類別采用分類匯總方式分別接至保護接地匯總板和工作接地匯總板.匯總后與總接地板連接以實現(xiàn)等電位連接?？偨拥匕迮c防雷防靜電接地共用一個接地裝置，最終與電氣接地網(wǎng)連接實現(xiàn)共用接地。共用接地可防止站區(qū)遭到雷擊時，感應雷抬高地電位后與控制系統(tǒng)的接地形成電位差而造成反擊或放電。b.屏蔽及合理布線站區(qū)遭到雷擊時為避免線路間電場、電感相

10、互作用引起的電容、電感性耦合而采取屏蔽，設計中常選用屏蔽電纜。所有電纜屏蔽層、多芯電纜備用芯在控制室單端接地2、3，見圖5,虛線表示接地。鎧裝層、保護鋼管及雙層屏蔽電纜的外屏蔽層在現(xiàn)場和控制室兩端接地3，見圖6。要確保所有控制電纜敷設時遠10A以上動力線間距不少于 600mm?？刂齐娎|離強電電纜，間距不少于 250mm;與電壓220V以上、電流不得與油類、天然氣、熱力管道同溝敷設3。圖5 層桂制室單端接地圖6鎧裝層、保護調管兩端接地c. SPD 保護3所有信號回路和控制柜電源應安裝 SPDo信號SPD串聯(lián)在回路中起泄流作用， 安裝時應將SPD接地端用 截面積不小于1.5mm2,的銅芯導線直接與

11、接地板連接，接地線應短直。電源SPD與保護設備并聯(lián)，起泄流、 鉗位、穩(wěn)壓作用。2.2可燃氣體報警控制系統(tǒng)標準站可燃氣體報警控制系統(tǒng)為獨立系統(tǒng)，系統(tǒng)對站內燃氣泄漏實時檢測，并實現(xiàn)必要的連鎖控制。系統(tǒng)配置及要求系統(tǒng)主要由可燃氣體報警控制器和探測器組成。根據(jù)石油化工企業(yè)可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規(guī)范SH 3063 19994，探測器室內有效檢測半徑宜為7.5m，室外為15m。設計中壓縮機間探測器的間距設置為6m,室外為12m。探測器安裝位置宜設在用氣設備附近、法蘭連接處、閥門組和泄漏源處。壓縮2.5m，且機間探測器環(huán)墻壁四周和距頂棚0.3m處設置，每臺加氣機、儲氣井組處設置探測器，其高度為保證探

12、測器周圍不小于 0.3m的凈空。系統(tǒng)功能及連鎖可燃氣體報警控制器顯示探測器的報警位置、時間和濃度。標準站中宜以二級報警系統(tǒng)設計，即燃氣泄漏濃度達到一級設定值時，可燃氣體報警控制器聲光報警，連鎖啟動軸流風機；燃氣泄漏濃度達到二級設定值時，可燃氣體報警控制器聲光報警，通過HJ1825模塊停止所有壓縮機。3 CNG加氣站自控系統(tǒng)安全措施1。為確保CNG加氣站的安全生產和正常運行，除加氣站的4套控制系統(tǒng)相互補充、對生產運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控外，在儀表選型、布線、消防、安全設計方面采取以下措施，見表表1 CNG加氣站自控系統(tǒng)安全措施序號安全措施說明備注1根據(jù)站內爆炸危險區(qū)域的劃分，正確地對站內各滿足自動化

13、儀表選型設計規(guī)定檢測儀表進行選型及其防爆、防護等級配置。HG/T 20507 2000。2儀表系統(tǒng)供電需要提供可靠電源， 并配置在線式、長效型UPS電源，對其電壓、頻率、紋波電壓、瞬斷時間提出要求，延時供電時間2h。滿足儀表供電設計規(guī)定HG/T205092000。電源側加裝三級SPD保護。3采用銅芯鎧裝屏蔽電纜，直埋敷設，在信號回路 加設SPD保護。出入地面穿套管保護，與儀表及 套管等接口采用防爆撓性管連接，穿越不同區(qū)域 采取密封和防爆措施。滿足儀表配管配線設計規(guī)定HG/T 20512 2000和石油化工自動控制設計手冊。控制室設置緊急切斷按鈕，緊急或事故狀況下關滿足信號報警、安全連鎖系統(tǒng)設壓縮機控制系4閉壓縮機。實現(xiàn)各個檢測點的超限報警（聲光報計規(guī)定HG/T 20511 2000和工藝統(tǒng)具備遠程就警）、超限停車及壓縮機現(xiàn)場停機功能。專業(yè)所提委托要求。地啟停功能。5站內各遠傳儀表配置防雷模塊，所有變送器外殼 采用單獨防雷接地線，并與接地網(wǎng)可靠連接。控 制系統(tǒng)及電纜屏蔽層、鎧裝層、現(xiàn)場防爆接線箱、 保護套管等與電氣接地網(wǎng)可靠連接。滿足自動化儀表選型設計規(guī)定HG/T 20507 2000、儀表系統(tǒng)接地設計規(guī)定HG/T 20513 2000、汽車加油加氣站