CNG加氣標準站儀表自控系統(tǒng)設(shè)計總結(jié)

1、CNG加氣標準站儀表自控系統(tǒng)設(shè)計總結(jié)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-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，這些將推動我國進入規(guī)?；瘧?yīng)用天然氣的新時期。天然氣作為清潔能源，在民用、工業(yè)領(lǐng)域及能源消費結(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(yīng)緊張局面及降低燃料成本起到積極作用。目前CNG加氣站在全國迅猛發(fā)展，車用CNG以技術(shù)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  

2、60; CNG加氣站包括CNG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(shè)備多，流程復(fù)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(diào)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(nèi)殘留氣體進入回收罐，經(jīng)調(diào)壓、計量后回收到進站管道或送入城市中壓管網(wǎng)。 2 標準站自控系統(tǒng)組成    自控系統(tǒng)包括壓縮機控制系統(tǒng)、加

3、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)，4套系統(tǒng)相互結(jié)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(shè)備廠家配套提供，現(xiàn)只對后兩套系統(tǒng)的設(shè)計做分析和總結(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(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)對應(yīng)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

4、。系統(tǒng)實現(xiàn)工藝生產(chǎn)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(fēng)機重要設(shè)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2。  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(chǎn)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(fēng)機；達到二級報警值時，聲光報警，停止所有壓縮機。    b. 條件設(shè)定 

5、;   設(shè)現(xiàn)場高、中、低壓儲氣井組壓力的智能數(shù)顯儀表位號為PIAC005、PIAC004、PIAC003；控制柜緊急切斷按鈕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(fēng)機的控制點為無源常開觸點。    c. 邏輯分析    連鎖設(shè)備控制點為無源常開觸點，即觸點閉合時軸流風(fēng)機啟動，壓縮機停止工作。設(shè)計需實現(xiàn)當(dāng)壓力達到高報高控值或燃氣泄漏達到設(shè)定值時，連鎖設(shè)備控制點閉合。    d. 控制原理圖    壓縮機、軸流風(fēng)機連鎖

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(dāng)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(fēng)機。當(dāng)達到二級報警值時，可燃氣體報警控

7、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。     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(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1   設(shè)計中對非隔離的信號需建立一個統(tǒng)一的信號

8、參考地，通常指直流電源的負端接地。當(dāng)某一信號回路與其他信號回路絕緣時，該隔離信號可以不接地。    b. 屏蔽接地1、2    設(shè)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43。    系統(tǒng)防雷儀表控制系統(tǒng)防雷主要為感應(yīng)雷防護，直擊雷防護由電氣專業(yè)在加氣站防雷設(shè)計中考慮，本文從以下3部分對感應(yīng)雷防護進行闡述?？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(電涌保護器)、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(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、到雷擊時為避免線路間電場、電感相互作用引起的電容、電感性耦合而采取屏蔽，設(shè)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(shè)時遠離強電電纜，間距不少于250mm；與電壓220V以上、電流10A以上動力線間距不少于600mm。控制電纜不得與油類、天然氣、熱力管道同溝敷設(shè)3。    c. SPD保護3   所有信號回路和控制柜電源應(yīng)安裝SPD。信號SPD串聯(lián)在回路中起泄流作用，安裝時應(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與保護設(shè)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(nèi)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(shè)計規(guī)范SH 306319994，探測器室內(nèi)有效檢測半徑宜為7.5m，室外為15m。設(shè)計中壓縮機間探測器的間距設(shè)置為6m，室外為12m。探測器安

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。壓縮機間探測器環(huán)墻壁四周和距頂棚0.3m處設(shè)置，每臺加氣機、儲氣井組處設(shè)置探測器，其高度為2.5m，且保證探測器周圍不小于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(shè)計，即燃氣泄漏濃度達到一級設(shè)定值時，可燃氣體報警控制器聲光報警，連鎖啟動軸流風(fēng)機；燃氣泄漏濃度達到二級設(shè)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  

13、0; 為確保CNG加氣站的安全生產(chǎn)和正常運行，除加氣站的4套控制系統(tǒng)相互補充、對生產(chǎn)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(shè)計方面采取以下措施，見表1。表1 CNG加氣站自控系統(tǒng)安全措施序號安全措施說明備注1根據(jù)站內(nèi)爆炸危險區(qū)域的劃分，正確地對站內(nèi)各檢測儀表進行選型及其防爆、防護等級配置。滿足自動化儀表選型設(shè)計規(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(shè)計規(guī)定HG/T 205092000。電源側(cè)加裝三級SPD保護。3采用銅芯鎧裝屏蔽電纜，直埋敷設(shè)，在信

14、號回路加設(shè)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(shè)計規(guī)定HG/T 205122000和石油化工自動控制設(shè)計手冊。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。實現(xiàn)各個檢測點的超限報警(聲光報警)、超限停車及壓縮機現(xiàn)場停機功能。滿足信號報警、安全連鎖系統(tǒng)設(shè)計規(guī)定HG/T 205112000和工藝專業(yè)所提委托要求。壓縮機控制系統(tǒng)具備遠程就地啟停功能。5站內(nèi)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(shè)計規(guī)定HG/T 205072000、儀表系統(tǒng)接地設(shè)計規(guī)定HG/T 205132000、汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范(2006年版