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)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(yīng)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(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

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(shè)備多，流程復(fù)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(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 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(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

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(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)。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(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 UPSUPS

4、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。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 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(fēng)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(shè)定 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 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(fēng)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(shè)備

6、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.d. 控制原理圖 壓縮機、軸流風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(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.

9、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(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 4 4Q3。 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 3 部分對感應(yīng)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(nèi)萌靜電i iri動地板的龍竹龍掠 癥門悴制家內(nèi)的令屈電纜橋柬和保滬計山堆 其他礙萎廉護按地的nieflirwj設(shè)備按首備餾中妊酸儀衣的自控 設(shè)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(shè)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(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.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(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 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(shè)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。控制電纜 不得與油類、天然氣、熱力管道同溝敷設(shè) 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(yīng)安裝 SPDSPDo信號 SPDSPD 串聯(lián)在回路中起泄流作用， 安裝時應(yīng)將 SPDSPD 接地端用 截面積不小于 1.5mm1.5mm2, ,的銅芯導(dǎo)線直接與接地板連接，接地線應(yīng)短直。電源 SPDSPD 與保護設(shè)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(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 SH 3063 3063 199919994，探測器室內(nèi)有效檢測半徑宜為 7.5m7.5m，室外為 15m15m。設(shè)計中壓縮機間探測器的間 距設(shè)置為 6m6m，室外為 12m12m。探測器安裝位置宜設(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 0.3m0.3m 處設(shè)置，每臺加氣機、儲氣井組處設(shè)置探測器，其高度為 2.5m2.5m，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(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 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(shè)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(nèi)爆炸危險區(qū)域的劃分，正確地對站內(nèi)各 滿足自動化儀表選型設(shè)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(shè)計規(guī)定 HG/THG/T 205092050920002000o 電源側(cè)加裝三 級 SPDSPD 保護。 3 3 采用銅芯鎧裝屏蔽電纜， 直埋敷設(shè)， 在信號回路 加設(shè) 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(shè)計規(guī)定 HG/T HG/T 2020512 512 20002000 和石油化工自 動控制設(shè)計手冊。 控制室設(shè)置緊急切斷按鈕，緊急或事故狀況下關(guān) 滿足信號報警、安全連鎖系統(tǒng)設(shè) 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(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?？?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 HG/T 20507 20507 20002000、儀表系統(tǒng)接 地設(shè)計規(guī)定HG/T HG/T 20513 20513 2000