CNG加氣標(biāo)準(zhǔn)站儀表自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)總結(jié)

1、CNG加氣標(biāo)準(zhǔn)站儀表自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)總結(jié)為保護(hù)環(huán)境，合理利用能源，我國(guó)積極推進(jìn)城鎮(zhèn)使用天然氣。國(guó)家建成了西氣東輸管道、陜京管道、澀-寧-蘭管道、忠-武管道等天然氣管道，正在建設(shè)西氣東輸二線，這些將推動(dòng)我國(guó)進(jìn)入規(guī)模化應(yīng)用天然氣的新時(shí)期。天然氣作為清潔能源，在民用、工業(yè)領(lǐng)域及能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整等方面凸現(xiàn)出重要作用。車用CNG作為城市燃?xì)庵匾M成部分，發(fā)展天然氣汽車，對(duì)治理汽車尾氣污染、緩解成品油供應(yīng)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(guó)迅猛發(fā)展，車用CNG以技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)步入了社會(huì)生活，以其顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益得到廣泛認(rèn)可。1 CNG加氣站概述  

2、60; CNG加氣站包括CNG加氣母站、標(biāo)準(zhǔn)站和子站。母站給氣瓶車加氣，站址多選在郊區(qū)；標(biāo)準(zhǔn)站和子站給汽車加氣，站址多選在市區(qū)。CNG加氣標(biāo)準(zhǔn)站(以下簡(jiǎn)稱標(biāo)準(zhǔn)站)設(shè)備多，流程復(fù)雜，本文以此進(jìn)行分析，工藝流程見圖1。天然氣來自輸氣管道，經(jīng)過濾、調(diào)壓、計(jì)量后進(jìn)入干燥裝置，干燥后的氣體經(jīng)緩沖罐進(jìn)壓縮機(jī)壓縮至2225MPa，經(jīng)順序控制盤輸送至儲(chǔ)氣井組儲(chǔ)存，再輸送至加氣機(jī)，或從順序控制盤直接送至加氣機(jī)為CNG汽車加氣。壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)氣缸內(nèi)殘留氣體進(jìn)入回收罐，經(jīng)調(diào)壓、計(jì)量后回收到進(jìn)站管道或送入城市中壓管網(wǎng)。 2 標(biāo)準(zhǔn)站自控系統(tǒng)組成    自控系統(tǒng)包括壓縮機(jī)控制系統(tǒng)、加

3、氣機(jī)收費(fèi)管理系統(tǒng)、工藝管道控制系統(tǒng)、可燃?xì)怏w報(bào)警控制系統(tǒng)，4套系統(tǒng)相互結(jié)合以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)站安全運(yùn)營(yíng)、平穩(wěn)加氣。前兩套系統(tǒng)由設(shè)備廠家配套提供，現(xiàn)只對(duì)后兩套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做分析和總結(jié)。2.1 工藝管道控制系統(tǒng)    系統(tǒng)配置及功能標(biāo)準(zhǔn)站控制點(diǎn)少、控制精度低，以實(shí)用、經(jīng)濟(jì)考慮，宜選智能數(shù)顯儀表控制系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱智能儀表系統(tǒng))，建設(shè)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(guān)電源、智能數(shù)顯儀表、多路聲光報(bào)警器、繼電器及相應(yīng)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(duì)應(yīng)的智能數(shù)顯儀表、可燃?xì)怏w報(bào)警控制器、多路聲光報(bào)警器及控制按鈕、指示燈等

4、。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工藝生產(chǎn)所需參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測(cè)、采集、顯示、報(bào)警和控制功能，并對(duì)壓縮機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)重要設(shè)備進(jìn)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2。  系統(tǒng)控制邏輯a. 控制邏輯    每個(gè)功能都由控制邏輯實(shí)現(xiàn)，以標(biāo)準(zhǔn)站最常用的3條邏輯說明實(shí)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(jī)。第二，高、中、低壓儲(chǔ)氣井組壓力達(dá)到高報(bào)高控值時(shí)，控制室聲光報(bào)警，停止所有壓縮機(jī)。第三，生產(chǎn)區(qū)燃?xì)庑孤舛冗_(dá)到一級(jí)報(bào)警值時(shí)，控制室聲光報(bào)警，啟動(dòng)軸流風(fēng)機(jī)；達(dá)到二級(jí)報(bào)警值時(shí)，聲光報(bào)警，停止所有壓縮機(jī)。    b. 條件設(shè)定 

5、;   設(shè)現(xiàn)場(chǎng)高、中、低壓儲(chǔ)氣井組壓力的智能數(shù)顯儀表位號(hào)為PIAC005、PIAC004、PIAC003；控制柜緊急切斷按鈕EST；可燃?xì)怏w報(bào)警控制器聯(lián)動(dòng)模塊HJ1825，繼電器位號(hào)J1J7；壓縮機(jī)和軸流風(fēng)機(jī)的控制點(diǎn)為無源常開觸點(diǎn)。    c. 邏輯分析    連鎖設(shè)備控制點(diǎn)為無源常開觸點(diǎn)，即觸點(diǎn)閉合時(shí)軸流風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，壓縮機(jī)停止工作。設(shè)計(jì)需實(shí)現(xiàn)當(dāng)壓力達(dá)到高報(bào)高控值或燃?xì)庑孤┻_(dá)到設(shè)定值時(shí)，連鎖設(shè)備控制點(diǎn)閉合。    d. 控制原理圖    壓縮機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)連鎖

6、控制原理見圖3。以PIAC005為例，該智能數(shù)顯儀表到高報(bào)高控值，其輸出觸點(diǎn)閉合，繼電器J2上電。J2的1、5常開觸點(diǎn)閉合則J5上電，J5的1、5和2、6常開觸點(diǎn)閉合，信號(hào)分別輸入到1號(hào)和2號(hào)壓縮機(jī)控制系統(tǒng)，停止1號(hào)、2號(hào)壓縮機(jī)，實(shí)現(xiàn)PIAC005的高控功能。J2的2、6常開觸點(diǎn)接多路聲光報(bào)警器的1報(bào)警回路，該觸點(diǎn)閉合，1BJ-1回路報(bào)警，實(shí)現(xiàn)PIAC005的高報(bào)功能。PIAC004和PIAC003連鎖及報(bào)警功能同PIAC005所述。當(dāng)燃?xì)庑孤舛冗_(dá)到一級(jí)報(bào)警值時(shí)，可燃?xì)怏w報(bào)警控制器聲光報(bào)警，J7上電，J7的1、5和2、6常開觸點(diǎn)閉合，啟動(dòng)1號(hào)、2號(hào)軸流風(fēng)機(jī)。當(dāng)達(dá)到二級(jí)報(bào)警值時(shí)，可燃?xì)怏w報(bào)警控

7、制器聲光報(bào)警，J6上電，J6的1、5和2、6常開觸點(diǎn)閉合，連鎖停止1號(hào)、2號(hào)壓縮機(jī)。緊急狀況按下EST按鈕時(shí)，J1上電，J1的1、5和2、6常開觸點(diǎn)閉合，停止1號(hào)、2號(hào)壓縮機(jī)。     系統(tǒng)接地   包括保護(hù)接地和工作接地。保護(hù)接地主要為保護(hù)設(shè)備和人身安全將用電設(shè)備、儀表外殼及金屬部分與大地進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)站中主要采用以下兩種接地方法。   a. 信號(hào)回路接地1   設(shè)計(jì)中對(duì)非隔離的信號(hào)需建立一個(gè)統(tǒng)一的信號(hào)

8、參考地，通常指直流電源的負(fù)端接地。當(dāng)某一信號(hào)回路與其他信號(hào)回路絕緣時(shí)，該隔離信號(hào)可以不接地。    b. 屏蔽接地1、2    設(shè)計(jì)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(hù)接地而起屏蔽作用的金屬保護(hù)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43。    系統(tǒng)防雷儀表控制系統(tǒng)防雷主要為感應(yīng)雷防護(hù)，直擊雷防護(hù)由電氣專業(yè)在加氣站防雷設(shè)計(jì)中考慮，本文從以下3部分對(duì)感應(yīng)雷防護(hù)進(jìn)行闡述?？刂剖医拥叵?/p>

9、統(tǒng)見圖4。     a. 共用接地    將儀表控制系統(tǒng)的各類接地，如儀表設(shè)備外殼、防爆接線箱、屏蔽層、鎧裝層、SPD(電涌保護(hù)器)、保護(hù)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(hù)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(shí)現(xiàn)等電位連接?？偨拥匕迮c防雷防靜電接地共用一個(gè)接地裝置，最終與電氣接地網(wǎng)連接實(shí)現(xiàn)共用接地。共用接地可防止站區(qū)遭到雷擊時(shí)，感應(yīng)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

10、到雷擊時(shí)為避免線路間電場(chǎng)、電感相互作用引起的電容、電感性耦合而采取屏蔽，設(shè)計(jì)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(hù)鋼管及雙層屏蔽電纜的外屏蔽層在現(xiàn)場(chǎng)和控制室兩端接地3，見圖6。要確保所有控制電纜敷設(shè)時(shí)遠(yuǎn)離強(qiáng)電電纜，間距不少于250mm；與電壓220V以上、電流10A以上動(dòng)力線間距不少于600mm?？刂齐娎|不得與油類、天然氣、熱力管道同溝敷設(shè)3。    c. SPD保護(hù)3   所有信號(hào)回路和控制柜電源應(yīng)安裝SPD。信號(hào)SPD串聯(lián)在回路中起泄流作用，安裝時(shí)應(yīng)將S

11、PD接地端用截面積不小于1.5mm2,的銅芯導(dǎo)線直接與接地板連接，接地線應(yīng)短直。電源SPD與保護(hù)設(shè)備并聯(lián)，起泄流、鉗位、穩(wěn)壓作用。2.2 可燃?xì)怏w報(bào)警控制系統(tǒng)    標(biāo)準(zhǔn)站可燃?xì)怏w報(bào)警控制系統(tǒng)為獨(dú)立系統(tǒng)，系統(tǒng)對(duì)站內(nèi)燃?xì)庑孤?shí)時(shí)檢測(cè)，并實(shí)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?xì)怏w報(bào)警控制器和探測(cè)器組成。根據(jù)石油化工企業(yè)可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范SH 306319994，探測(cè)器室內(nèi)有效檢測(cè)半徑宜為7.5m，室外為15m。設(shè)計(jì)中壓縮機(jī)間探測(cè)器的間距設(shè)置為6m，室外為12m。探測(cè)器安

12、裝位置宜設(shè)在用氣設(shè)備附近、法蘭連接處、閥門組和泄漏源處。壓縮機(jī)間探測(cè)器環(huán)墻壁四周和距頂棚0.3m處設(shè)置，每臺(tái)加氣機(jī)、儲(chǔ)氣井組處設(shè)置探測(cè)器，其高度為2.5m，且保證探測(cè)器周圍不小于0.3m的凈空。    系統(tǒng)功能及連鎖   可燃?xì)怏w報(bào)警控制器顯示探測(cè)器的報(bào)警位置、時(shí)間和濃度。標(biāo)準(zhǔn)站中宜以二級(jí)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)，即燃?xì)庑孤舛冗_(dá)到一級(jí)設(shè)定值時(shí)，可燃?xì)怏w報(bào)警控制器聲光報(bào)警，連鎖啟動(dòng)軸流風(fēng)機(jī)；燃?xì)庑孤舛冗_(dá)到二級(jí)設(shè)定值時(shí)，可燃?xì)怏w報(bào)警控制器聲光報(bào)警，通過HJ1825模塊停止所有壓縮機(jī)。3 CNG加氣站自控系統(tǒng)安全措施  

13、0; 為確保CNG加氣站的安全生產(chǎn)和正常運(yùn)行，除加氣站的4套控制系統(tǒng)相互補(bǔ)充、對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控外，在儀表選型、布線、消防、安全設(shè)計(jì)方面采取以下措施，見表1。表1 CNG加氣站自控系統(tǒng)安全措施序號(hào)安全措施說明備注1根據(jù)站內(nèi)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的劃分，正確地對(duì)站內(nèi)各檢測(cè)儀表進(jìn)行選型及其防爆、防護(hù)等級(jí)配置。滿足自動(dòng)化儀表選型設(shè)計(jì)規(guī)定HG/T 205072000。2儀表系統(tǒng)供電需要提供可靠電源，并配置在線式、長(zhǎng)效型UPS電源，對(duì)其電壓、頻率、紋波電壓、瞬斷時(shí)間提出要求，延時(shí)供電時(shí)間2h。滿足儀表供電設(shè)計(jì)規(guī)定HG/T 205092000。電源側(cè)加裝三級(jí)SPD保護(hù)。3采用銅芯鎧裝屏蔽電纜，直埋敷設(shè)，在信

14、號(hào)回路加設(shè)SPD保護(hù)。出入地面穿套管保護(hù)，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(shè)計(jì)規(guī)定HG/T 205122000和石油化工自動(dòng)控制設(shè)計(jì)手冊(cè)。4控制室設(shè)置緊急切斷按鈕，緊急或事故狀況下關(guān)閉壓縮機(jī)。實(shí)現(xiàn)各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的超限報(bào)警(聲光報(bào)警)、超限停車及壓縮機(jī)現(xiàn)場(chǎng)停機(jī)功能。滿足信號(hào)報(bào)警、安全連鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定HG/T 205112000和工藝專業(yè)所提委托要求。壓縮機(jī)控制系統(tǒng)具備遠(yuǎn)程就地啟停功能。5站內(nèi)各遠(yuǎn)傳儀表配置防雷模塊，所有變送器外殼采用單獨(dú)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(chǎng)防爆接線箱、保護(hù)套管等與電氣接地網(wǎng)可靠連接。滿足自動(dòng)化儀表選型設(shè)計(jì)規(guī)定HG/T 205072000、儀表系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)規(guī)定HG/T 205132000、汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范(2006年版