姚貴昌 胡旭杰 尚延偉 卞紹順

連云港杰瑞自動(dòng)化有限公司， 江蘇 連云港 222006

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LNG裝車橇鶴管歸位鎖緊裝置設(shè)計(jì)

姚貴昌 胡旭杰 尚延偉 卞紹順

連云港杰瑞自動(dòng)化有限公司， 江蘇 連云港 222006

為了提高LNG裝車橇裝車環(huán)節(jié)的安全性，增強(qiáng)操作人員的安全意識(shí)，基于批量控制儀裝車平臺(tái)，利用自鎖緊插銷和行程開關(guān)等設(shè)備，運(yùn)用DCS控制系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)技術(shù)對(duì)LNG裝車橇鶴管歸位鎖緊裝置進(jìn)行總體設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用。該裝置能夠通過(guò)DCS控制系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)LNG裝車橇鶴管歸位鎖緊裝置的信號(hào)檢測(cè)與反饋。應(yīng)用結(jié)果表明：通過(guò)對(duì)LNG裝車橇鶴管歸位鎖緊裝置的設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)鶴管歸位狀態(tài)的信號(hào)檢測(cè)與反饋，操作流程得到了有效控制，大大減少了誤操作和其它因素的干擾，有助于保障操作人員的安全。該裝置在LNG裝車站得到了安全應(yīng)用，充分證明了該裝置的安全性和實(shí)用性。本設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)用，滿足防爆安全性能的相關(guān)要求，有助于推動(dòng)操作流程的安全設(shè)計(jì)，降低因裝車后鶴管不歸位及其它因素帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，提高LNG罐裝現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的安全性，防止天然氣泄漏。

LNG裝車橇；鶴管；歸位鎖緊；行程開關(guān)；信號(hào)檢測(cè)

0 前言

鶴管歸位是完成LNG橇裝裝車的一個(gè)重要環(huán)節(jié)[1-3]，橇裝設(shè)備的安全使用是罐裝站安全生產(chǎn)的主要保證[4-5]。目前，大部分LNG橇裝裝車僅能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)易歸位，基本思路是利用繩子扣住或其他簡(jiǎn)易歸位裝置完成歸位[6-7]。但因歸位環(huán)節(jié)無(wú)鶴管歸位信號(hào)反饋和鎖緊措施[8]，無(wú)法確定鶴管歸位狀態(tài)，尤其是接受站中心控制室內(nèi)無(wú)鶴管歸位狀態(tài)顯示，安全控制難度大[9-10]。而LNG是一種無(wú)色無(wú)臭的可燃?xì)怏w，現(xiàn)場(chǎng)一旦發(fā)生泄漏則將帶來(lái)極大的安全隱患[11-15]。

本文基于批量控制儀裝車平臺(tái)，利用自鎖緊插銷和行程開關(guān)等設(shè)備，運(yùn)用DCS控制系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)技術(shù)對(duì)LNG裝車橇鶴管歸位鎖緊裝置進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)對(duì)鶴管的安全應(yīng)用，為L(zhǎng)NG裝車橇裝車環(huán)節(jié)提供了安全保障，并為控制系統(tǒng)管理者提供了反饋信息，有利于提高LNG裝車過(guò)程的安全性[16]。

1 結(jié)構(gòu)組成及原理

LNG裝車橇鶴管歸位鎖緊裝置組成結(jié)構(gòu)及工程現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用見圖1。該裝置由鶴管臂歸位固定座、鎖緊裝置保護(hù)罩、鎖緊固定座、銷桿、鎖緊螺母、圓柱頭把手、限位螺釘、壓縮彈簧、行程開關(guān)等組成。在LNG橇裝設(shè)備上安裝鶴管臂歸位固定座，在鶴管臂歸位固定座上再安裝行程開關(guān)和自鎖緊插銷。而自鎖緊插銷由鎖緊固定座、銷桿、鎖緊螺母、圓柱頭把手、限位螺釘、壓縮彈簧等組成，在鎖緊固定座上先安裝銷桿，在銷桿上先安裝限位螺釘，壓縮彈簧安裝在銷桿上，通過(guò)安裝在鎖緊固定座的鎖緊螺母將壓縮彈簧封閉在鎖緊固定座的腔體內(nèi)，再在銷桿尾部安裝圓柱頭把手。最后在鶴管臂歸位固定座上安裝鎖緊裝置保護(hù)罩。

在LNG裝車操作開始時(shí)，鶴管臂鎖緊在鶴管臂歸位固定座的防脫落歸位槽內(nèi)，行程開關(guān)處于閉合狀態(tài)，裝車流程處于禁止?fàn)顟B(tài)。拉出自鎖緊插銷的銷桿，鶴管從鶴管臂歸位固定座的防脫落歸位槽內(nèi)脫離，行程開關(guān)斷開，提示操作員進(jìn)入裝車操作流程。

完成裝車操作后鶴管歸位，隨著鶴管的進(jìn)入，自鎖緊插銷的銷桿受壓收縮后自行縮回，當(dāng)鶴管臂處于鶴管臂歸位固定座的防脫落歸位槽內(nèi)后，銷桿在壓縮彈簧的作用下再次伸出，鎖緊鶴管臂，行程開關(guān)閉合，并向批量控制儀發(fā)出檢測(cè)信號(hào)，提示鶴管臂歸位，槽車離開。

a)組成結(jié)構(gòu)

b)工程現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用圖1 鶴管歸位鎖緊裝置組成結(jié)構(gòu)及工程現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2 功能描述

2.1 防爆行程開關(guān)

防爆行程開關(guān)與工業(yè)自動(dòng)化中應(yīng)用的行程開關(guān)功能一致，都是利用生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的碰撞使其觸頭動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)接通或分?jǐn)嗫刂齐娐罚_(dá)到一定的控制目的[17]。但應(yīng)用在LNG裝車環(huán)境下的行程開關(guān)應(yīng)滿足防爆安全性能的相關(guān)要求[18]。此生產(chǎn)應(yīng)用中選用的是新黎明LX 5系列防爆行程開關(guān)，型號(hào)為L(zhǎng)X 5-Z，其外形尺寸見圖2。

防爆行程開關(guān)通過(guò)批量控制儀的DCS控制系統(tǒng)對(duì)LNG裝車橇鶴管歸位鎖緊裝置的行程開關(guān)進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)鶴管臂歸位信號(hào)的反饋，有效避免因人為疏忽拉斷鶴管而導(dǎo)致的操作失誤，確保罐裝現(xiàn)場(chǎng)的安全運(yùn)行，減少天然氣泄漏的危險(xiǎn)[7]。

圖2 LX 5-Z防爆行程開關(guān)外形尺寸

2.2 自鎖緊插銷

自鎖緊插銷由鎖緊固定座、銷桿、鎖緊螺母、圓柱頭把手、限位螺釘、壓縮彈簧等組成，安裝在鶴管歸位鎖緊裝置的入口處，見圖1。自鎖緊插銷結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 自鎖緊插銷結(jié)構(gòu)

自鎖緊插銷通過(guò)帶舌頭的銷桿能夠?qū)⑺酵屏D(zhuǎn)換為向上的推力，從而使得銷桿向上縮進(jìn)；在不受推力的狀態(tài)下，壓縮彈簧為銷桿提供了伸出力，使得銷桿向下伸出。限位螺釘使帶舌頭的銷桿具有一定方向性，并將銷桿限定在一定行程范圍內(nèi)進(jìn)行伸縮。自鎖緊插銷在受鶴管推力的作用下能夠自由伸縮，實(shí)現(xiàn)鎖緊功能。

3 流程控制

3.1 控制流程

基于工程項(xiàng)目的控制流程見圖4。

3.2 具體過(guò)程描述

初始化裝車準(zhǔn)備及裝車流程由駕駛員和庫(kù)區(qū)操作員共同完成，駕駛員和操作員按照《槽車裝車規(guī)程》步驟進(jìn)行操作。

首先，將槽車停入裝車臺(tái)位置，檢查槽車?？课恢檬欠窈线m，停止槽車引擎，將手閥放置于正確位置，將阻滑器置于車輪下，并將鑰匙交由操作員保管；操作員在刷卡器上刷卡，核對(duì)信息；駕駛員將靜電接地夾連接到槽車上，操作員在批量控制儀上確認(rèn)收到接地信號(hào)，初步完成初始化裝車準(zhǔn)備工作。

圖4 控制流程

鶴管歸位鎖緊裝置的開關(guān)信號(hào)控制著啟動(dòng)操作流程的關(guān)鍵信號(hào)。取下液相臂/氣相臂進(jìn)行槽車連接，批量控制儀檢測(cè)到鶴管歸位鎖緊裝置反饋的斷開信號(hào)，裝車流程打開聯(lián)鎖，完成槽車連接。

其次，依次完成液相吹掃、氣相吹掃、壓力泄露檢查、管線預(yù)冷、槽車快速裝車、管線排凈、液相臂/氣相臂氮?dú)獯祾?，完成槽車的裝車流程。

再次，鶴管歸位是完成鎖定操作流程的另一關(guān)鍵步驟。裝車臂移除槽車，并立即進(jìn)行鶴管歸位，批量控制儀檢測(cè)到鶴管歸位鎖緊裝置反饋的閉合信號(hào)，裝車流程關(guān)閉聯(lián)鎖。

最后，由操作員取下槽車靜電接地夾，裝車工作全部完成。駕駛員將阻滑器擺放整齊，檢查槽車狀況，填寫《槽車充裝記錄表》，確認(rèn)正常后駛離裝車臺(tái)[19-20]。

4 結(jié)論

本研究基于批量控制儀裝車平臺(tái)，利用自鎖緊插銷和行程開關(guān)等設(shè)備，運(yùn)用DCS控制系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)技術(shù)對(duì)LNG裝車橇鶴管歸位鎖緊裝置進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用。應(yīng)用結(jié)果表明，鶴管歸位鎖緊裝置的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了與批量控制儀及DCS系統(tǒng)的聯(lián)鎖控制，提高了控制流程的工作效率及庫(kù)區(qū)的安全性，為L(zhǎng)NG裝車橇裝車環(huán)節(jié)提供了安全保障，并為控制系統(tǒng)管理者提供了可靠信息。

本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便實(shí)用，且能滿足防爆安全性能的相關(guān)要求，可大大減少裝車后鶴管不歸位帶來(lái)的安全隱患，確保罐裝現(xiàn)場(chǎng)的安全運(yùn)行，減少天然氣泄漏的危險(xiǎn)。

[1] 熊光德，毛云龍.LNG的儲(chǔ)存和運(yùn)輸[J].天然氣與石油，2005,23(2):17-20. Xiong Guangde, Mao Yunlong. LNG Storage and Transportation [J]. Natural Gas and Oil, 2005, 23 (2): 17-20.

[2] 曲順利，賈保印，趙彩云.LNG接收站的安全分析與措施[J].煤氣與熱力，2011,31(10):4-7. Qu Shunli, Jia Baoyin, Zhao Caiyun. Safety Analysis and Measures for LNG Receiving Station[J]. Gas and Heat, 2011, 31 (10): 4-7.

[3] 倪志偉.石油庫(kù)火災(zāi)的預(yù)防措施淺析[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2011,8(7)：51-53. Ni Zhiwei. Analysis on Preventive Measures of Fire in Oil Depot [J]. Journal of Yangtze University (Natural Science Edition), 2011, 8 (7)： 51-53.

[4] 胡奧林，王小明.天然氣供應(yīng)安全及其應(yīng)對(duì)策略[J].天然氣工業(yè)，2008,28(10):125-129. Hu Aolin, Wang Xiaoming. Safety of Natural Gas Supply and Countermeasures [J]. Natural Gas Industry, 2008, 28 (10): 125-129.

[5] 李紀(jì)云.石油庫(kù)危險(xiǎn)因素分析及安全對(duì)策措施探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2008,(4):49. Li Jiyun. Analysis on Risk Factors and Discussion on Safety Measures in Oil Depot [J]. Science and Technology Innovation Herald, 2008, (4)： 49.

[6] 宋 坤，衣 鵬，胡賢文.LNG槽車裝車橇應(yīng)用和國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程[J].天然氣與石油，2013,31(3):5-6. Song Kun, Yi Peng, Hu Xianwen. Application of Skid-mounted LNG Tanker Loading Facility and Its Localization Progress[J]. Natural Gas and Oil, 2013, 31 (3): 5-6.

[7] 賀 耿，王新良，張德均，等.LNG槽車裝車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].天然氣與石油，2013,31(3):66-70. He Geng, Wang Xinliang, Zhang Dejun, et al. Design of Control System in LNG Tanker Loading Facility [J]. Natural Gas and Oil, 2013, 31 (3): 66-70.

[8] 王秉成，王瑞君，高 昂.淺談LNG管線的泄漏與預(yù)防[J].科技與企業(yè)，2014,(18):106. Wang Bingcheng, Wang Ruijun, Gao Ang. Discussion on Leakage and Prevention of LNG Pipeline[J]. Science and Technology & Enterprises, 2014, (18)： 106.

[9] 李 娜，馬向陽(yáng)，鐘志良，等.基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的天然氣工業(yè)安全監(jiān)測(cè)[J].天然氣與石油，2013,31(2):79-83. Li Na, Ma Xiangyang. Zhong Zhiliang, et al. Gas Industry Safety Monitoring Based on Wireless Sensor Networks[J]. Natural Gas and Oil, 2013, 31 (2): 79-83.

[10] 牛軍鋒.LNG槽車灌裝站控制系統(tǒng)[J].化工自動(dòng)化及儀表，2013,40(4):549-551. Niu Junfeng. Control System of LNG Tanker Filling Station[J]. Control and Instruments in Chemical Industry, 2013, 40 (4): 549-551.

[11] 趙 紅.PLC控制系統(tǒng)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].油氣田地面工程，2011,30(6):61-62. Zhao Hong. Application of PLC Control System in Oilfield Production [J]. Oil-Gasfield Surface Engineering, 2011, 30 (6): 61-62.

[12] 周宇罕，徐菲菲，楊偉紅.提高LNG接收站槽車裝車速度的探討[J].石油化工自動(dòng)化，2014，50(5)：88-91. Zhou Yuhan, Xu Feifei, Yang Weihong. Discussion on Increasing Truck Loading Speed in LNG Terminal [J]. Automation in Petro-Chemical Industry, 2014, 50 (5): 88-91.

[13] 張曉瑜，蘭 濤.LNG項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)實(shí)例分析[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2011,36(3)：174-177. Zhang Xiaoyu, Lan Tao. Examples Study about Liquefied Natural Gas Project in the Environmental Risk Assessment Case [J]. Environmental Science and Management, 2011, 36 (3): 174-177.

[14] 王秉成，王瑞君，焦志華.液化天然氣生產(chǎn)的安全與消防[J].科技傳播，2014，6(18)：97,127. Wang Bingcheng, Wang Ruijun, Jiao Zhihua. Liquefied

Natural Gas (LNG) Production Safety and Fire Fighting [J]. Public Communication of Science & Technology, 2014, 6 (18): 97,127.

[15] 杜 宇，萬(wàn)相林.現(xiàn)代油品罐區(qū)儀表自動(dòng)化設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2015，(2)：158-160. Du Yu, Wan Xianglin. Modern Instrumentation and Automation Design of Oil Tank [J]. Automation & Instrumentation, 2015, (2): 158-160.

[16] 翟麗娜，檀革勤，張 杰，等.自動(dòng)化采集與控制系統(tǒng)在油田中的應(yīng)用[J].中國(guó)石油與化工，2010,1(6):60-62. Zhai Lina, Tan Geqin, Zhang Jie, et al. Application of Automate Collection and Control System in Oilfield Production[J]. China Petroleum and Chemical Industry, 2010, 1 (6): 60-62.

[17] 關(guān)詠梅，張 杰.控制系統(tǒng)在油田中的應(yīng)用[J].油氣田地面工程，2001,20(2):48-49. Guan Yongmei, Zhang Jie. Application of Control System in Oilfield [J]. Oil-Gasfield Surface Engineering, 2001, 20 (2): 48-49.

[18] 張朝暉，劉敬標(biāo).集散控制系統(tǒng)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].油氣田地面工程，1998,17(4):50-52. Zhang Chaohui, Liu Jingbiao. Application of Distributed Control System in Oilfield Production [J]. Oil-Gasfield Surface Engineering, 1998, 17 (4): 50-52.

[19] 楊建坡.LNG槽車裝車操作方式及其優(yōu)化措施[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2012,31(增刊1):41-43. Yang Jianpo. LNG Truck Loading Operation and Optimization Measures [J]. Oil & Gas Storage and Transportation, 2012, 31 (Suppl 1): 41-43.

[20] 賀 耿，王 正，包光磊.LNG槽車裝車系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)[J].天然氣與石油，2012,30(4):11-14. He Geng, Wang Zheng, Bao Guanglei. Technical Characteristics of LNG Truck Loading System [J]. Natural Gas and Oil, 2012, 30 (4):11-14.

西南油氣田高產(chǎn)頁(yè)巖氣井作業(yè)獲成功

2015年10月21日，從中國(guó)石油西南油氣田獲悉，蜀南氣礦近日首次啟用不壓井設(shè)備，采取生產(chǎn)、修井同步進(jìn)行的方式，僅用10天時(shí)間，順利完成威遠(yuǎn)國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣示范區(qū)第一口高產(chǎn)頁(yè)巖氣井——威204井修井作業(yè)。修井過(guò)程中生產(chǎn)天然氣20.6×104m3，做到生產(chǎn)、修井兩不誤。

威204井位于四川省威遠(yuǎn)縣龍會(huì)鎮(zhèn)，2014年10月29日投產(chǎn)后，11月平均套壓39.4 MPa，日產(chǎn)氣10.34×104m3，日產(chǎn)水18 m3。其后產(chǎn)量快速遞減，到2015年10月修井前，套壓已降至5 MPa，日產(chǎn)氣降至1.9×104m3，日產(chǎn)水13 m3，其間曾出現(xiàn)水淹停產(chǎn)。為延長(zhǎng)氣井自噴生產(chǎn)周期，蜀南氣礦決定對(duì)該井實(shí)施帶壓修井作業(yè)，將放噴流程與現(xiàn)有生產(chǎn)流程整改后串聯(lián)，在修井過(guò)程中由油管改到套管生產(chǎn)，同時(shí)將修井放噴流程僅用于應(yīng)急情況，確保修井作業(yè)安全不影響生產(chǎn)。

(曾 妍 摘自中國(guó)石油新聞中心)

2015-06-13

天津液化天然氣(LNG)項(xiàng)目接收站工程資助(02209-01DD)

姚貴昌(1983-)，男，江蘇連云港人，工程師，碩士，主要從事LNG裝車橇橇裝研究與設(shè)計(jì)工作。

10.3969/j.issn.1006-5539.2015.06.008