CNG加氣標準站儀表自控系統(tǒng)設計總結.

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 - - 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)?；瘧锰烊粴獾?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)岀重要作用。車用 CNGCNG 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 CNGCNG 加氣站在全國迅猛發(fā)展，車用 CNGCNG 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

2、認可。 1 1 CNGCNG 加氣站概述 CNGCNG 加氣站包括 CNGCNG 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)。 CNGCNG 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 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 222225MPa25MPa，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 CNGCNG 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

3、城市中壓管網(wǎng)。 冋收 城山中圧作網(wǎng) 圖1 CNG加氣標準站工藝流程 2 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 4 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。I - ZL 汽乍 - - 儲氣井 y - ! i F 斥編機 2.12.1 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 UPSUPS

4、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 2 2。 圖2嚮推雄顯儀表校制系統(tǒng)功驛就譽威用 系統(tǒng)控制邏輯 a.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 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

5、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，啟動軸流風機；達到二 級報警值時，聲光報警，停止所有壓縮機。 b.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 PIAC005PIAC005、PIAC004PIAC004、PIAC003PIAC003;控制柜緊急 切斷按鈕 EST EST ;可燃氣體報警控制器聯(lián)動模塊 HJ1825HJ1825， 繼電器位號 J1J1J7J7;壓縮機和軸流風機的控制點為 無源常開觸點、Hut 卩。 w / 賞化散爪位A 眾卅，檯制； r b I I i. u I 2J h I比 c.c. 邏輯分析 連鎖設備

6、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.d. 控制原理圖 壓縮機、軸流風機連鎖控制原理見圖 3 3。以 PIAC005PIAC005 為例，該智能數(shù)顯儀表到高報高控值，其輸岀觸點 閉合，繼電器 J2J2 上電。J2J2 的 1 1、5 5 常開觸點閉合則 J5J5 上電，J5J5 的 1 1、5 5 和 2 2、6 6 常開觸點閉合，信號分別輸 入到 1 1 號和 2 2 號壓縮機控制系統(tǒng)，停止 1 1 號、2 2 號壓縮機，實現(xiàn) PIAC005PIAC005 的高控功能。J2J2 的 2

7、 2、6 6 常開觸 點接多路聲光報警器的 1 1 報警回路，該觸點閉合，1BJ1BJ- -1 1 回路報警，實現(xiàn) PIAC005PIAC005 的高報功能。PIAC004 PIAC004 和 PIAC003PIAC003 連鎖及報警功能同 PIAC005PIAC005 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，J7J7 上電，J7J7 的 1 1、5 5 和 2 2、6 6 常開觸點閉合，啟動 1 1 號、2 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， J6J6 上電，J6J6 的 1 1、5 5 和 2 2、6 6 常開觸點閉合，連鎖停止

8、 1 1 號、2 2 號壓縮機。緊 急狀況按下 ESTEST 按鈕時，J1J1 上電，J1J1 的 1 1、5 5 和 2 2、6 6 常開觸點閉合，停止 1 1 號、2 2 號壓縮機。 圈3 壓餡機.軸it風機達鎖桂制廉理Pi剛咖 馬整扃控握售| IBJ-I 片 !汕1：爲呂血津蠱魯IBJ-J - 7. 6 rm u 旌換門動軸盪鳳燦 J7 L 旳 接2牛軸L i瑞機輸人仏 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.

9、a. 信號回路接地 1 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 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 4 4Q3。 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 3 部分對感應雷防護進行闡述?？刂剖医拥叵到y(tǒng)見圖 4 4

10、。 接自J8制帀內萌靜電i iri動地板的龍竹龍掠 癥門悴制家內的令屈電纜橋柬和保滬計山堆 其他礙萎廉護按地的nieflirwj設備按首備餾中妊酸儀衣的自控 設備I：的保護接Jtnzfli接FI&集屮左裝仗 I作搖尼丁疏用堆 J 保護播地分F錢 1 K 猙 電 接 地 分線 保護播地分十線 保護援地總樁 rfrtt 地 ffJ 1 匱護按地is 總收地板（零電位連接板】 怨地總線 /|盤地做 圖4控制室接地系統(tǒng) a.a. 共用接地 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、 SPDSPD（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

11、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.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 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 6。要確保所有控制電纜敷設時遠 離強電電纜，間距不少于

12、250mm250mm;與電壓 220V220V 以上、電流 10A10A 以上動力線間距不少于 600mm600mm?？刂齐娎| 不得與油類、天然氣、熱力管道同溝敷設 3。 圖5 屏蔽層控就室單端接地 圖6 鎧裝底、保護鋼管兩端接地 c. SPD c. SPD 保護3 所有信號回路和控制柜電源應安裝 SPDSPDo信號 SPDSPD 串聯(lián)在回路中起泄流作用， 安裝時應將 SPDSPD 接地端用 截面積不小于 1.5mm1.5mm2, ,的銅芯導線直接與接地板連接，接地線應短直。電源 SPDSPD 與保護設備并聯(lián)，起泄流、 鉗位、穩(wěn)壓作用。 2.22.2 可燃氣體報警控制系統(tǒng) 標準站可燃氣體報警控

13、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 SH 3063 3063 199919994，探測器室內有效檢測半徑宜為 7.5m7.5m，室外為 15m15m。設計中壓縮機間探測器的間 距設置為 6m6m，室外為 12m12m。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 機間探測器環(huán)墻壁四周和距頂棚 0.3m0.3m 處設置，每臺加氣機、儲氣井組處設置探測器，其高度為 2.5m2.5m，且 保證探測器周圍不小于 0.3m0.

14、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 HJ1825HJ1825 模塊停止所有壓縮機。 3 3 CNGCNG 加氣站自控系統(tǒng)安全措施 為確保 CNGCNG 加氣站的安全生產(chǎn)和正常運行，除加氣站的 4 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、安全設計方面采取以下措施，見表 1 1。 表 1 1 CNGCNG 加氣站自控系統(tǒng)安全措施 序號 安

15、全措施 說明 備注 1 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 HG/T 20507 20507 2000 2000 o 2 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 UPSUPS 電源，對其電壓、頻率、紋波電壓、 瞬斷時間提岀要求，延時供電時間 2h2ho 滿足儀表供電設計規(guī)定 HG/THG/T 205092050920002000o 電源側加裝三 級 SPDSPD 保護。 3 3 采用銅芯鎧裝屏蔽電纜， 直埋敷設， 在信號回路 加設 SPDSPD保護。出入地面穿套管保護，與儀表及 套管

16、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 HG/T 2020512 512 20002000 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 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 HG/T 20511 20511 20002000 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 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 HG/T 20507 20507 20002000、儀表系統(tǒng)接 地設計規(guī)定HG/T HG/T 20513 20513 2000