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lng气化站仪表自动化控制系统设计

制造业自动化 2010年第1期32卷 36-38页

作者：余青青曾繁涛马学民汕头市楠洋职业安全事务有限公司技术部汕头515041

仪表自动控制系统是lng气化站的一个重要组成部分,合理设置仪表自控系统,不仅能保证整个工艺系统正常工作、安全运行,还可改善劳动条件、提高劳动生产率。本文根据国家现行有关标准、规范,结合lng气化站的工艺特点,提出其仪表自动化控... 详细信息

仪表自动控制系统是lng气化站的一个重要组成部分,合理设置仪表自控系统,不仅能保证整个工艺系统正常工作、安全运行,还可改善劳动条件、提高劳动生产率。本文根据国家现行有关标准、规范,结合lng气化站的工艺特点,提出其仪表自动化控制系统的具体设计方案。

关键词： lng气化站自动化控制仪表设计

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lng气化站的风险评价及预警系统的构建

LNG气化站的风险评价及预警系统的构建

作者：史文文哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着我国经济的快速发展,居民生活水平的提高,天然气将在我国能源结构中占有重要地位。lng因其运输和储存十分方便,在国际上已有久远的历史。lng贸易是天然气国际贸易的一个重要部分,近10年来lng产量和lng气化站的建设增长很快,然而相... 详细信息

随着我国经济的快速发展,居民生活水平的提高,天然气将在我国能源结构中占有重要地位。lng因其运输和储存十分方便,在国际上已有久远的历史。lng贸易是天然气国际贸易的一个重要部分,近10年来lng产量和lng气化站的建设增长很快,然而相关的安全规范还不够完善,因此我们必须高度重视lng气化站潜在的泄漏、火灾和爆炸危险性。尽管这些事件发生的概率比较低,但是一旦发生,易造成灾难性的后果,同时随着lng的普及和运用,其事故风险率也随之增加,因此本文针对lng气化站进行风险评价研究。首先从lng自身危害、lng储罐和管道设施有害因素、人力和安全管理危险因素和环境因素四个方面分析得出了lng气化站可能存在的风险因素。利用故障树分析法,建立了lng气化站内各关键设备的故障树系统,并进行了故障树分析,求得了各自的最小割集,提出了一些避免事故产生的措施;在对气化站内关键设备建立故障树的基础上,本文还建立了lng气化站模糊综合评价体系,针对各评价单元进行了模糊评价,并得出了模糊综合评价结果,最后得出整个lng气化站的安全等级;归纳总结出了lng气化站各类事故的危害模型:lng和气态天然气的泄漏量、天然气扩散模型、火灾热辐射模型以及爆炸冲击波模型,针对每种危险事故归纳出了其后果模型,并以某气化站为研究对象,采用实际调研数据,着重分析了蒸气云爆炸、沸腾液体扩展蒸气爆炸和池火火灾的事故后果;最后是lng气化站安全预警模型的建立,包括建立预警指标管理系统、构建综合安全风险预警模型、设计警情演示系统和制定应急救援体系。本文初步完成了lng气化站的风险评价,并构建了预警体系,为控制lng气化站的风险、制定风险管理措施提供决策依据,提高lng气化站的运行管理安全性,有利于保护城市安全,促进国民经济和社会发展。

关键词： lng气化站风险评价故障树模糊综合评价火灾与爆炸风险预警

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lng气化站橇装化研究

LNG气化站橇装化研究

作者：杨雯婷西南石油大学

学位级别：硕士

液化天然气(Liquefied Natural Gas)气化站是液化天然气产业链中十分重要的一环,在要求站场建设保证安全与经济性的现在,如何在达到lng气化站运营质量、安全要求的前提下缩短气化站建设周期,减小站场规模是亟待解决的问题；橇装技术是... 详细信息

液化天然气(Liquefied Natural Gas)气化站是液化天然气产业链中十分重要的一环,在要求站场建设保证安全与经济性的现在,如何在达到lng气化站运营质量、安全要求的前提下缩短气化站建设周期,减小站场规模是亟待解决的问题；橇装技术是一种普遍使用的站场建造手段,具有有提前实现设备预制化、模块化、缩短建设周期等优点,广泛应用于石油、农业等领域；将橇装技术与lng气化站建站相结合能够明显减小气化站规模,缩短建设周期,势必能够提高lng气化站的竞争力和利用率,但目前橇装式气化站的研究鲜有人涉足,且橇装化技术与气化站建站的结合还面临着一些问题,比如传统的气化站设备配置方式不适用于橇装化建站要求、主流的整体橇装站中底座一旦损坏可能会造成橇上所有设备的失效等。针对以上问题,本文以非线性规划方程、罚函数法、模糊数学综合评价法、净现值比选法等基本理论为基础,优化了不同供气量下气化站内的设备配置；按照橇块划分思想设计了三种不同橇装方案并分析对比选择出最适合的橇装方案；验证了橇装气化站的经济优越性以及运营的安全性；建立了气化站的三维模型并借此优化了站内管线空间布置；开发了基于C@语言的橇装方案设计软件,实现了lng气化站橇装化设计的通用化和智能化。本文主要开展了一下几个方面的工作：(1)对目前lng气化站通用工艺流程进行了分析研究,结合橇装化技术的要求确定了适合橇装站的工艺流程。(2)针对气化站内设备配置不合理的情况,以投资费用最省为目标函数建立了非线性规划方程的数学模型,利用罚函数法求解站内设备配置的优化方案。(3)以供气规模为500m3/h和1000m3/h的气化站为研究对象,按照目前主流的橇块划分思想各设计了三种橇装化方案,结合实际生产要求与气化站所处地理位置,以适用性与经济性为指标,综合对比各个方案综合并选择最适合的橇装方案。(4)采用Solid Works三维建模软件建立橇装式气化站的三维模型,在管线设置互不影响的前提下,以充分利用三维空间、最大限度缩小气化站规模为目的,对站内管线布局进行空间上的设置改进。(5)运用基于层次分析法的模糊综合评价法对lng橇装式气化站进行安全性评价,采用二级评价法,以橇装气化站内划分的各个橇块、管线、人员、安全管理等为评价单元得出安全评价结果后,以此评价结果为基础数据对橇装气化站进行整体安全性评价,验证橇装式气化站运行的安全性。(6)采用净现值对比法分析相同条件下橇装气化站与传统气化站的投资,设定气化站的运营周期为20年,根据每年的投资额与营业额计算两种气化站的净现值,对比了同等供气条件下橇装式气化站与非橇装式气化站的投资效益,验证橇装式气化站建设投产的经济性。(7)开发基于C#语言的气化站橇装化设计软件,软件能够实现气化站内设备配置优化设置、设备选型、橇装化具体方案的确定以及站场平面布置等五项功能,将计算机软件和工程实际有机结合起来,推动橇装式气化站场设计的通用化和智能化。整体研究结果表明：与传统气化站相比,橇装式气化站的站场规模可缩小30%,建设总投资比非橇装站场提高4.3%,投资效益的净现值提高120左右,橇装式气化站的安全状态为良好,说明本文中按照确定的橇装方案所建设的气化站有很好的安全性与经济性,能够满足工程建设要求。

关键词：橇装化 lng气化站配置优化安全评价经济分析三维建模软件开发

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lng气化站设计优化及相关问题的研究

LNG气化站设计优化及相关问题的研究

作者：王杨北京建筑大学

学位级别：硕士

随着全球和我国液化天然气(lng)市场的蓬勃发展,我国对lng的需求正在迅速增加,仅2017年进口约3800万吨之巨。预计2019年我国将成为全球最大的天然气(lng+管道进口)进口国。2016年,国家《能源发展“十三五”规划》明确提出:“十三五”时... 详细信息

随着全球和我国液化天然气(lng)市场的蓬勃发展,我国对lng的需求正在迅速增加,仅2017年进口约3800万吨之巨。预计2019年我国将成为全球最大的天然气(lng+管道进口)进口国。2016年,国家《能源发展“十三五”规划》明确提出:“十三五”时期,天然气消费比重力争达到10%。2017年,国家能源局又提出“到2030年,力争将天然气在一次能源消费中的占比提高到15%左右”。由此可见,lng将在我国能源革命中发挥越来越重要的作用。为此,本文重点开展了lng气化站设计及优化研究工作。(1)本文研究了天然气及lng特性,阐述了lng气化站概况和类别,分析了气化站工艺流程和主要设备,对lng气化站基本要求进行了初步研究。(2)对lng气化站基本设计进行了深入研究,从设计规模、设计规范选取等基本要求开始,重点对气化站设备布局、管道布局进行计算和优化,在保证安全间距的前提下优化工艺设计。(3)根据lng气化站设备特点,对低温储罐、储罐自增压气化器、卸车增压气化器、BOG空温式加热器、水浴式天然气加热器、阀门、管材等主要设备以及其他辅助材料设备进行了优化选型设计,提升了优化了设备选型,提升了设备利用率,节约了设备成本。(4)从后期施工安装和运营维护角度,进一步提出了材料设备、安装、焊接、运行等环节出现的问题,并提出了相关管理建议。最后,本文从技术、管理的角度提出了设计优化建议。通过本文的研究,提高了lng气化站工艺流程和设备选型的设计水平,优化了工艺布局,提升了设备使用效率,具有较好的经济与环境效益,对lng气化站设计及建设具有较好的指导作用。

关键词： lng气化站工艺流程设备选型设计优化

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lng气化站关键设备与管道应力分析

LNG气化站关键设备与管道应力分析

作者：李晓婷西南石油大学

学位级别：硕士

我国城镇天然气供应由天然气管网和lng气化站相互配合以解决城市燃气调峰和应急问题。lng气化站通常建在城镇中,lng是-162℃的低温液体,具有可燃性、扩散性,储存和运输lng的设备或管道失效将引起lng泄漏,造成火灾、爆炸等事故,危及工作... 详细信息

我国城镇天然气供应由天然气管网和lng气化站相互配合以解决城市燃气调峰和应急问题。lng气化站通常建在城镇中,lng是-162℃的低温液体,具有可燃性、扩散性,储存和运输lng的设备或管道失效将引起lng泄漏,造成火灾、爆炸等事故,危及工作人员的人身安全。因此,为了减少lng气化站在投产运营后的安全隐患,本文针对lng气化站关键设备与管道进行应力分析,主要开展了以下工作:(1)对lng气化站直接压缩工艺流程及站场管道受力情况进行研究,包括站场关键设备与管道、管道所受的载荷、应力及其力学模型,分析lng气化站关键设备与管道应力分析的特点,确定lng气化站站场管道应力和压缩机管口的校核标准。(2)根据站场实际情况确定lng储罐出口管道所受的约束与边界条件,采用CAESAR Ⅱ软件建立管道模型,对管道中的法兰进行校核,优化管线防止法兰泄漏,分析安装、试压、预冷、运行等常规工况下管道应力与位移分布特点,确定应重点校核的工况和应力危险截面,并研究补偿器类型、补偿器安装位置与尺寸、lng密度、管道压力、低温应力等因素对应力的影响。(3)研究BOG压缩机管道系统特点与振动原因,从管内流体引起的压力脉动出发,基于平面波动理论对压力脉动和不平衡激振力进行计算,并编制压力脉动和不平衡激振力辅助计算程序。建立BOG压缩机管道系统的数值模型,通过静力分析研究压缩机进口管道、压缩机出口管道、吸气主管及排气主管应力及位移的分布特点,确定需重点关注的管道,并校核压缩机管口受力。(4)对BOG压缩机管道系统进行谐波分析与模态分析,研究压力脉动和管系机械固有频率对压缩机管道系统应力的影响,对比单台压缩机和双台压缩机运行时管道的应力分布情况,并研究支架间距、支点地基沉降、管道压力、弯管角度等因素对应力及压力脉动的影响。(5)对lng气化站关键设备与管道提出应力降低措施,主要包括添加约束、设置弹簧支吊架与冷紧单元、增设膨胀节与缓冲器等方面。并提出了应力变化系数的概念作为衡量管道应力降低效果的参数。目前国内外针对lng气化站关键设备与管道应力分析所做的研究较少,本文的研究方法、所得认识与结论能为lng气化站站场管道的精细化设计提供参考,压力脉动对BOG压缩机管道系统的影响研究及辅助计算程序也可用于其他含BOG压缩机站场的应力分析中。

关键词： lng气化站应力分析 lng管道压力脉动 BOG压缩机

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lng气化站橇装式冷能发电装置可行性研究

LNG气化站橇装式冷能发电装置可行性研究

作者：蔡子璇中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

lng接收站等大型气化站的lng冷能发电技术已经比较成熟,通常在建站之初便对其进行lng冷能利用规划,小型lng气化站由于受到处理规模和投资成本等限制,因此针对lng气化站的冷能发电的研究较少。本文基于小型lng气化站的特点,设计了直接膨... 详细信息

lng接收站等大型气化站的lng冷能发电技术已经比较成熟,通常在建站之初便对其进行lng冷能利用规划,小型lng气化站由于受到处理规模和投资成本等限制,因此针对lng气化站的冷能发电的研究较少。本文基于小型lng气化站的特点,设计了直接膨胀发电、朗肯循环发电和联合循环发电的方案,并利用Aspen Hysys软件进行模拟,根据模拟结果研究了lng温度、压力等对发电功率的影响,并对有机朗肯循环及联合膨胀循环进行丙烷、混合工质为中间介质的相关研究。针对直接膨胀、有机朗肯循环、联合循环综合分析了环境温度,lng组分、压力和流量等参数对气化站发电功率的影响,分析了lng气化站冷能发电装置的可行性。根据橇装化冷能发电装置的设计方案及冷能发电主要设备进行初步选型。按照装置运行8年内回收投资成本的标准,衡量所选用的一级、二级朗肯循环发电方案的可行性,最终选择一级朗肯循环发电设计方案,该方案冷(火用)利用率为14.6%,年发电功率约为2105640k W·h,折合年发电收益为52万元,前期设备投资753万元,装置运行第7年可全部回收投资成本。

关键词： lng气化站冷能发电有机朗肯循环可行性分析

lng气化站安全仪表系统功能安全评价方法研究

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LNG气化站安全仪表系统功能安全评价方法研究

作者：涂昆西南石油大学

学位级别：硕士

lng气化站作为城镇天然气供应工程中的重要组成部分,承担着气源供应、应急调峰等重要作用,储存有大量lng,一般属于重大危险源,一旦发生泄漏气化并扩散,极易造成火灾、爆炸等各类灾难性后果,安全仪表系统是保障气化站安全可靠运行的有效... 详细信息

lng气化站作为城镇天然气供应工程中的重要组成部分,承担着气源供应、应急调峰等重要作用,储存有大量lng,一般属于重大危险源,一旦发生泄漏气化并扩散,极易造成火灾、爆炸等各类灾难性后果,安全仪表系统是保障气化站安全可靠运行的有效措施之一。目前,国内针对lng气化站安全仪表系统的功能安全评价尚处于起步阶段,还没有一套系统的功能安全评价方法,在实际应用中存在安全仪表功能是否足够、冗余结构是否合适、安全完整性等级是否满足实际要求等一系列问题。因此,调研lng气化站安全仪表系统设置现状,分析存在的突出问题,建立适用于lng气化站的安全完整性等级定级和验证方法,形成系统的lng气化站安全仪表系统功能安全评价方法,对于lng气化站的安全功能辨识、完整性等级定级与验证、冗余结构确定、仪表选型、功能测试周期确定及保障安全运行具有重要指导意义。对此,本文开展了以下研究工作：(1)通过对lng气化站设计规范和资料的详细调研,归纳分析了各规范对气化站安全仪表系统的要求,实际站场中安全仪表的配置情况和联锁逻辑关系,以及存在的突出问题：1)相关设计规范关于安全仪表只有一些原则性、指导性的条款,安全仪表系统应该采用何种冗余结构、SIL等级达到什么等级并未涉及;2)虽然设计人员基本遵循规范设计安全仪表系统,但是现有安全仪表功能基本都只采用了1ool冗余结构,能否达到目标SIL等级要求,是否还需要新增其他安全仪表功能并未得到验证。(2)为了保证后续SIL定级工作的高效进行,不同等级的气化站使用相适应的定级方法,针对lng气化站无分级的问题,参照石油天然气站场分级标准,提出了lng气化站的分级方法,将lng气化站按照储存总容量划分为五个等级：总容量V1>5000 m3为一级;2000 m3

关键词： lng气化站安全仪表系统功能安全评价安全仪表功能辨识安全完整性等级定级安全完整性等级验证

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lng气化站监控系统的研究与设计

LNG气化站监控系统的研究与设计

作者：李强西南石油大学

学位级别：硕士

在lng产业中,lng气化站是lng供应链非常重要的环节,担任lng存储,气化以及将天然气送入用户应用管网的任务。目前,国内外都采用SCADA系统对lng气化站进行控制,国内大多数采用国外设备和技术,虽然这些设备可靠性较高,但普遍存在价格高和... 详细信息

在lng产业中,lng气化站是lng供应链非常重要的环节,担任lng存储,气化以及将天然气送入用户应用管网的任务。目前,国内外都采用SCADA系统对lng气化站进行控制,国内大多数采用国外设备和技术,虽然这些设备可靠性较高,但普遍存在价格高和无自主知识产权的缺点,进而导致整个系统的建设和运营成本较高。因此,自主研发lng气化站监控系统,提高系统灵活性,丰富系统监控功能,最大程度减少气化站的建设及运营成本,对我国lng产业的发展具有很强的现实意义。在本文中,研究设计了一套lng气化站监控系统。硬件方面,为了提高系统的安全性,现场设备均采用本安型仪表。系统控制器采用西门子S7-200系列CPU224可编程逻辑控制器采集储罐压力、储罐液位、天然气温度、管道流量、现场甲烷浓度以及接近开关状态等现场数据,经过分析处理后,对储罐进/出气阀门和循环水加热炉进行控制;软件方面,系统设计采用STEP-7编程软件对PLC控制器进行编程控制,采用WinCC组态软件开发监控软件。采用PC Access搭建PLC控制器与监控软件的数据通信,使监控软件顺利完成监控系统的工艺流程组态、实时数据显示、历史数据显示、系统报表显示以及报警参数设置等功能。监控系统在调试过程中运行稳定、可靠、响应速度快,满足lng气化站监控的各项要求。同时,该系统成本低,且具有良好的扩展性。将系统稍加修改可使用于住宅小区燃气应用监控、安全管理以及石油化工的其他过程控制领域。

关键词： lng气化站监控系统 WinCC CPU224 STEP-7

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lng气化站安全评价技术分析与研究

LNG气化站安全评价技术分析与研究

作者：贺焕婷西南石油大学

学位级别：硕士

液化天然气(lng)作为一种新型的清洁能源,已经在世界各国的很多领域得到了广泛应用。近年来,随着我国lng行业的快速发展,大量lng气化站相继建成并投产运行。但是由于lng本身存在着低温、易燃、易爆等特性,使lng气化站运行管理潜在着很... 详细信息

液化天然气(lng)作为一种新型的清洁能源,已经在世界各国的很多领域得到了广泛应用。近年来,随着我国lng行业的快速发展,大量lng气化站相继建成并投产运行。但是由于lng本身存在着低温、易燃、易爆等特性,使lng气化站运行管理潜在着很多安全事故隐患,如泄漏、火灾、爆炸等。因此,对lng气化站进行安全评价具有非常重要的现实意义。本文在借鉴国内外关于lng相关企业安全评价研究成果以及行业标准的基础上根据体系建立原则,结合lng气化站企业现状,建立了lng气化站安全评价体系,并将模糊综合评价和可拓综合评价法应用到工程实例——某lng气化站的安全评价中。本文简要介绍了模糊综合评价和可拓综合评价的评价原理、评价模型和评价流程,重点分析了在2种传统方法的基础上对其进行改进。其中改进模糊综合评价方法的权重确值采用了改进层次分析法,改进可拓综合评价方法中对经典域与评价物元进行了规格化,通过对2种方法的改进使其评价结果更加准确。采用2种不同的改进方法对某lng气化站进行安全评价,通过比较2种不同方法的严谨性、客观性、计算量等因素,分析了其各自的优缺点以及适用范围,为lng气化站的安全评价提供了有效的参考价值。本文重点总结分析了lng气化站的事故后果,通过对lng泄漏、扩展、蒸发、火灾和爆炸的事故模型分析,用计算机软件对某lng气化站进行事故后果模拟。并提出lng气化站的安全防范措施,为站内管理者和决策者制定安全管理制度提供了科学的依据。

关键词： lng气化站安全评价模糊可拓事故后果