高 娜

本市管道煤氣是利用回收化肥廠合成氨馳放氣作為城市氣源，隨著市區(qū)煤氣用戶的不斷增加，用氣缺口很大，為解決氣源供應(yīng)問(wèn)題，經(jīng)過(guò)與中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)院充分論證、綜合比較，本著結(jié)合實(shí)際、兼顧長(zhǎng)遠(yuǎn)的原則，實(shí)施利用CNG摻混空氣后再與原有馳放氣摻混方案，作為城市補(bǔ)充過(guò)渡氣源。為保證壓縮煤層氣釋放及摻混的安全穩(wěn)定運(yùn)行，配套建設(shè)一套完整的自動(dòng)化儀表及數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)，極大地提高整個(gè)工藝流程的安全性、準(zhǔn)確性和方便性。

1 自控系統(tǒng)介紹

系統(tǒng)分為CNG摻混空氣和馳放氣與CNG混空氣摻混兩部分。

1)CNG摻混空氣。充滿壓縮天然氣(CNG)的撬車(chē)通過(guò)高壓軟管與減壓釋放裝置連接，通過(guò)高壓管路，CNG(20 MPa)進(jìn)入減壓釋放裝置，先經(jīng)過(guò)一級(jí)換熱器進(jìn)行加熱，溫度達(dá)到60℃，加熱后的CNG經(jīng)過(guò)一級(jí)調(diào)壓裝置，將CNG壓力調(diào)至1.6 MPa，此時(shí)CNG溫度降至5℃左右，再進(jìn)入二級(jí)換熱器進(jìn)行加熱，把CNG加熱至15℃，加熱后的CNG經(jīng)二級(jí)調(diào)壓至1 MPa～1.2 MPa，溫度為5℃以上。此過(guò)程通過(guò)可編程控制器PLC控制一級(jí)調(diào)壓閥開(kāi)度，從而實(shí)現(xiàn)控制流量及壓力要求。最后經(jīng)過(guò)增熱減壓(二次換熱、二次減壓)的CNG通過(guò)文丘里引射裝置與空氣相混合，摻混成CNG混空氣，混空氣壓力為0.03 MPa～0.05 MPa，文丘里引射裝置的結(jié)構(gòu)和尺寸大小基本是固定不變的，混合比例也是基本穩(wěn)定的，為 CNG∶空氣 =0.583∶0.417，整個(gè)過(guò)程通過(guò) PLC 對(duì)調(diào)壓裝置和其他輔助系統(tǒng)進(jìn)行控制、顯示、記錄，可全自動(dòng)運(yùn)行。

2)CNG混合空氣摻混馳放氣。CNG混空氣摻混馳放氣采用等壓靜態(tài)混合器混合，即將CNG混空氣和馳放氣經(jīng)調(diào)壓至相同壓力0.03 MPa～0.05 MPa，計(jì)量后，通過(guò)靜態(tài)混合器進(jìn)行混合，摻混過(guò)程通過(guò)PLC系統(tǒng)控制氣動(dòng)閥開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)按比例混合均勻。

2 主要設(shè)備及監(jiān)控參數(shù)

2.1 主要設(shè)備

在此工藝流程中，最關(guān)鍵設(shè)備是減壓釋放裝置中的第一級(jí)調(diào)壓器和控制馳放氣與CNG比例的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，這兩處設(shè)備全部選用自帶安全切斷的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥。它在無(wú)氣、無(wú)電的情況下，可手動(dòng)調(diào)壓;在有氣(儀表風(fēng))、有電的情況下，可控制進(jìn)氣量控制調(diào)壓閥開(kāi)啟達(dá)到調(diào)壓和控制流量的目的，流量范圍可從0到滿量程，既可在小流量工作，也可在大流量工作?？筛鶕?jù)出口壓力自動(dòng)打開(kāi)和關(guān)閉，也可根據(jù)出口壓力要求PLC(置于控制室操作臺(tái)內(nèi))自動(dòng)調(diào)節(jié)調(diào)壓閥開(kāi)啟，達(dá)到調(diào)壓目的。

壓力變送器PT與壓力開(kāi)關(guān)PS，同時(shí)測(cè)量同一點(diǎn)壓力信號(hào)，一個(gè)遠(yuǎn)傳，一個(gè)就地，保證測(cè)量準(zhǔn)確和可靠。

選用智能渦輪流量計(jì)，該表內(nèi)置溫度、壓力傳感器，自帶溫壓補(bǔ)償，將工況流量直接轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)流量。

2.2 主要監(jiān)控內(nèi)容

入口壓力、第一級(jí)調(diào)壓后壓力、第二級(jí)調(diào)壓后壓力;出口壓力、出口天然氣溫度;第二級(jí)調(diào)壓后的壓力開(kāi)關(guān)、出口壓力開(kāi)關(guān)狀態(tài);報(bào)警情況;控制第一級(jí)調(diào)壓閥的調(diào)壓過(guò)程;控制入口系統(tǒng)切斷閥、第一級(jí)調(diào)壓閥的開(kāi)關(guān);控制各路的啟停;入混合器CNG混空氣壓力、流量;入混合氣馳放氣壓力、流量;混合氣出口調(diào)壓后壓力。

現(xiàn)場(chǎng)所有模擬量及數(shù)字量參數(shù)全部遠(yuǎn)傳至控制室PLC內(nèi)，在控制室內(nèi)可監(jiān)視控制整個(gè)調(diào)壓摻混過(guò)程，PLC對(duì)各類參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，記錄，并輸出用于控制站內(nèi)設(shè)備啟停的控制信號(hào)，人工操作少，可做到無(wú)人堅(jiān)守。

3 自動(dòng)系統(tǒng)主要功能

3.1 數(shù)據(jù)采集與傳輸功能

采集站內(nèi)工藝運(yùn)行參數(shù)。

3.2 控制功能

全站的啟動(dòng)、停止控制，包括ESD緊急停車(chē);減壓釋放裝置、混氣裝置、熱水鍋爐等設(shè)備的安全運(yùn)行監(jiān)護(hù);工藝參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)控制;壓力、溫度等參數(shù)超限報(bào)警及取鎖保護(hù)控制。

3.3 顯示功能

動(dòng)態(tài)流程顯示(包括實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)及設(shè)備狀態(tài));運(yùn)行參數(shù)的動(dòng)態(tài)顯示，參數(shù)的實(shí)時(shí)歷史趨勢(shì)圖顯示;報(bào)警畫(huà)面顯示。

3.4 打印功能

報(bào)表打印;故障記錄打印。

3.5 其他功能

站內(nèi)數(shù)據(jù)管理;自診斷自恢復(fù);控制數(shù)限及訪問(wèn)數(shù)限的限定;數(shù)據(jù)的安全處理功能。

4 系統(tǒng)特點(diǎn)

4.1 專用性

本控制系統(tǒng)專用于壓縮天然氣調(diào)壓站的監(jiān)測(cè)和控制，由常規(guī)儀表顯示系統(tǒng)和可編程控制器(PLC采集控制)組成，采用西門(mén)子PLC對(duì)全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，整套設(shè)備可全自動(dòng)、半自動(dòng)和手動(dòng)控制，可根據(jù)入口、出口壓力設(shè)定范圍分別自動(dòng)啟停，根據(jù)出口壓力或流量自動(dòng)啟停運(yùn)行。

4.2 安全性

由于壓縮天然氣調(diào)壓裝置工作壓力高，且壓力變化范圍寬，因此，不僅要求調(diào)壓設(shè)備的安全性，也在自控系統(tǒng)上采取冗余測(cè)量并設(shè)計(jì)多重自保聯(lián)鎖控制，以保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。對(duì)于第二級(jí)調(diào)壓出口壓力，由壓力變送器PT和壓力開(kāi)關(guān)PS同時(shí)測(cè)量，PT信號(hào)進(jìn)入PLC軟聯(lián)鎖，PS信號(hào)在裝置內(nèi)就地硬聯(lián)鎖，相互獨(dú)立的安全聯(lián)鎖控制在第一級(jí)調(diào)壓閥關(guān)閉時(shí)，停止該路工作，同時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)備用路，正常供氣。

5 結(jié)語(yǔ)

該項(xiàng)目采用CNG、馳放氣、空氣三種氣體進(jìn)行混合，這三種氣體氣質(zhì)差別大，壓力變化范圍寬，自控系統(tǒng)的實(shí)施，成功地實(shí)現(xiàn)了各氣源摻混比例的精確和自動(dòng)調(diào)節(jié)，保證CNG釋放及混氣的正常運(yùn)行、降低能耗、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善勞動(dòng)條件，同時(shí)加強(qiáng)生產(chǎn)管理、保證安全生產(chǎn)，從而取得較好的綜合經(jīng)濟(jì)效益。

[1]過(guò)程控制技術(shù)原理與應(yīng)用[M].北京:中國(guó)電力出版社，2005.

[2]咸慶信，類延法.PLC技術(shù)與應(yīng)用——專業(yè)技能入門(mén)與精通[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

[3]GB 50028-2006，城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范[S].