張曉瑞 張洪磊

新地能源工程技術(shù)有限公司 河北廊坊 065001

LNG接收站在運行過程中，具有生產(chǎn)工藝比較復雜、介質(zhì)易燃易爆、設備設施多、人員初期培訓及操作難度大等特征，單純的DCS系統(tǒng)以及現(xiàn)場巡檢工作制度已經(jīng)不能滿足傳統(tǒng)LNG接收站的管理需要。通過計算機進行虛擬仿真，建立LNG接收站數(shù)字化管理體系，搭建工廠真實場景，建立主要設備設施模型，對企業(yè)信息、設備數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及業(yè)務系統(tǒng)進行綜合管理，最終實現(xiàn)對生產(chǎn)工藝的各個環(huán)節(jié)進行有效監(jiān)控和管理，培訓可視化、業(yè)務系統(tǒng)的高度集成化以及生產(chǎn)控制一體化，提高工廠的信息化水平以及管理水平。

1 LNG接收站數(shù)字化管理相關(guān)內(nèi)容概述

1.1 基礎內(nèi)容

LNG接收站的總體工藝包括LNG裝卸船、LNG儲存、LNG增壓氣化外輸、LNG裝車、BOG處理及火炬系統(tǒng)。LNG運輸船到達卸船碼頭后，LNG由運輸船上的輸送泵，經(jīng)過LNG卸船臂，并通過卸船總管輸送到LNG儲罐中儲存。然后利用LNG儲罐配套設置的罐內(nèi)LNG低壓輸送泵/LNG裝船泵加壓，分別將LNG輸送至LNG裝車系統(tǒng)、LNG裝船系統(tǒng)、LNG增壓氣化外輸系統(tǒng)。低壓LNG利用罐外LNG高壓輸送泵將壓力提升到外輸管網(wǎng)所需壓力，然后送至IFV氣化器（或ORV氣化器、浸沒燃燒式氣化器）進行氣化，再經(jīng)計量橇計量后，進入高壓外輸管網(wǎng)。LNG接收站內(nèi)產(chǎn)生的BOG經(jīng)BOG壓縮機將其壓縮到一定的壓力，與LNG低壓輸送泵送出的過冷LNG在再冷凝器中混合并冷凝。再冷凝器出口的LNG與從旁路輸送的LNG混合后進入高壓輸送泵。在檢修期間或事故工況，可隔離再冷凝器，再冷凝器的旁路系統(tǒng)可以保證LNG的輸出繼續(xù)進行。BOG壓縮機出口氣體可通過常溫高壓壓縮機再壓縮，輸出氣體去高壓外輸管網(wǎng)。火炬用于處理蒸發(fā)氣總管超壓排放的低壓氣體。

而數(shù)字化工廠是產(chǎn)品信息數(shù)字化、過程信息數(shù)字化和資源物料信息數(shù)字化三種數(shù)字化的有效結(jié)合，是真實工廠的生產(chǎn)過程在計算機上的一種映射。通過數(shù)字化工廠的實施，可以實現(xiàn)工廠全生命周期的有效管理，提升整個工廠的控制、運維水平和經(jīng)濟效益。

1.2 總體構(gòu)建要點

在數(shù)字化工廠構(gòu)建過程中，在總體構(gòu)造包括以下層次：第一，基礎設備層，包括工廠硬件管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡管理系統(tǒng)、操作管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等。第二，數(shù)據(jù)層，包括空間數(shù)據(jù)管理庫和業(yè)務數(shù)據(jù)庫，前者主要包含了工廠環(huán)境數(shù)據(jù)庫、工廠三維模型數(shù)據(jù)庫，后者則包含了工廠實時運行數(shù)據(jù)庫、設備管理數(shù)據(jù)庫、生產(chǎn)數(shù)據(jù)運營管理庫、智能巡檢數(shù)據(jù)庫等。第三，平臺層，包括數(shù)據(jù)接口平臺、SuperEarth共享平臺、數(shù)據(jù)可視化平臺，可滿足數(shù)據(jù)應用處理需求。第四，業(yè)務層，內(nèi)容包括三維數(shù)字化廠區(qū)、智能化管理系統(tǒng)、巡檢管理系統(tǒng)、設備運行管理系統(tǒng)等。

2 LNG接收站數(shù)字化管理系統(tǒng)的具體應用

2.1 三維數(shù)字化系統(tǒng)

2.1.1 基礎功能概述

從實際應用情況來看，三維數(shù)字化系統(tǒng)具備了以下應用功能：①能夠基于LNG接收站的三維模型，可以根據(jù)需求來完成對地形、應用設施、設備屬性、坐標查找等功能；②輔助人員展開空間分析活動，如基礎坐標量測、水平距離量測、投影面積測量等；③對于工廠運行展開精細化管理，包括設備位置、管線運行狀態(tài)、儀表顯示狀態(tài)、閥門開關(guān)狀態(tài)監(jiān)督等；④對于地形參數(shù)進行整理，如坡度數(shù)據(jù)、廠區(qū)周邊數(shù)據(jù)、區(qū)域環(huán)境信息等；⑤對于地下管線和隱蔽工程分布情況進行查看，并對其工作狀態(tài)起到相應的監(jiān)督作用；⑥臨時場景的補充，如吊裝車輛、消防車輛等，基于實際應用情況來調(diào)整臨時場景位置，以滿足相應的使用要求。

2.1.2 功能實施過程

在數(shù)字化管理過程中，搭建LNG接收站的三維數(shù)字化建模屬于非常重要的工作內(nèi)容，從實際應用情況來看，對于已有數(shù)據(jù)采用格式轉(zhuǎn)換的方法來導入到數(shù)值工廠當中，其內(nèi)容涉及到許多細化信息，包括管線信息、閥門信息、儀表運行信息、設備工作信息等。對于未錄入模型的數(shù)據(jù)，會使用激光掃描技術(shù)來對原有數(shù)據(jù)進行錄入，隨后建立其相應的應用模型。等待模型完成導入和建模處理后，可以對這些數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)性整理，而技術(shù)人員也可以基于此對工廠模型進行系統(tǒng)性了解，這也為后續(xù)作業(yè)活動的推行奠定了良好的應用基礎。

2.2 運營數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

2.2.1 資源梳理與分類

在LNG接收站運營過程中，涉及到了許多的運營數(shù)據(jù)，做好運營數(shù)據(jù)管理也是數(shù)字化系統(tǒng)的重要組成。基于工廠的實際情況，在應用整理中涉及到的數(shù)據(jù)包括工廠設計數(shù)據(jù)、生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)、業(yè)務運營數(shù)據(jù)、財務運行數(shù)據(jù)、存量數(shù)據(jù)、設備運營數(shù)據(jù)等，根據(jù)具體的分類信息，依次進行數(shù)據(jù)信息整理，從而提高待整理數(shù)據(jù)的完整性，這也為后續(xù)運營管理活動的順利開展奠定良好的應用基礎。

2.2.2 數(shù)據(jù)集成和轉(zhuǎn)換

進行數(shù)字化工廠建設時，也會涉及到許多的異構(gòu)系統(tǒng)，這些異構(gòu)系統(tǒng)在應用中，會使用到不同的開發(fā)平臺和數(shù)據(jù)接口。而且在數(shù)據(jù)應用中，也存在數(shù)據(jù)種類不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)維護樣式繁多、數(shù)據(jù)描述尺度不統(tǒng)一等問題，基于此，在建立數(shù)字化運營系統(tǒng)時，也會對這些內(nèi)容進行兼容性處理，并且也會對已有數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)化處理，使其可以成為便于整理和應用的統(tǒng)一格式數(shù)據(jù)，這也為后續(xù)數(shù)據(jù)應用和整理提供了良好的便利條件。

2.3 智能化巡檢系統(tǒng)

2.3.1 基礎功能概述

在以往巡視工作的開展中，多采用人工巡檢的方式來檢查工廠內(nèi)各設備運行狀態(tài)，然后人工巡查人員也會按要求填寫紙質(zhì)巡檢表，工作結(jié)束后統(tǒng)一對巡檢結(jié)果進行整理，便于后續(xù)相關(guān)工作的順利推進。借助數(shù)字化技術(shù)搭建智能化巡檢系統(tǒng)，并且也會搭建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺，對于巡檢路線進行合理規(guī)劃，采集統(tǒng)一的應用數(shù)據(jù)。而且借助建立的智能化運行系統(tǒng)，也可以對巡檢人員、巡檢狀態(tài)、巡檢線路等信息進行電子化處理，所有信息都處于實時上傳的狀態(tài)，這樣也可以提升故障問題發(fā)現(xiàn)的及時性，也為智能化系統(tǒng)的不斷完善奠定基礎。

2.3.2 功能實施分析

在智能化巡視系統(tǒng)應用過程中，會利用GPS、GPRS技術(shù)來完成相關(guān)人員作業(yè)動態(tài)的實時監(jiān)測。而此類技術(shù)的使用，也可以確保數(shù)據(jù)的實時上傳，在中心服務器中對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一整理，隨后服務器會借助通訊模塊來完成數(shù)據(jù)接收與解析，這些完成處理的數(shù)據(jù)也會存儲到系統(tǒng)當中，并且也會標記相應的關(guān)鍵詞，以便后續(xù)查詢活動的順利進行，提高所采集信息的使用價值。

2.4 設備管理系統(tǒng)

2.4.1 功能概述

在設備管理系統(tǒng)的應用中，其實現(xiàn)的系統(tǒng)功能如下：第一，確保維修改造和保養(yǎng)活動的有序進行，提升所有作業(yè)規(guī)劃推行過程的計劃性。第二，可以幫助工廠對設備存量展開透明化管理，從而確保作業(yè)活動的有序進行[1]。第三，基于建立的設備管理系統(tǒng)，也可以基于目前設備應用情況，對物質(zhì)采購、應用庫存、設備合同、供應商等情況進行管理，從而提升資源管理結(jié)果的實用性。第四，基于系統(tǒng)也可以推行設備規(guī)范化、科學化管理計劃，從而為工廠設備資產(chǎn)管理奠定基礎。

2.4.2 功能實施

基于此類集成環(huán)境，借助數(shù)字化管理系統(tǒng)可以順利完成設備巡檢，基于可靠的應用數(shù)據(jù)來梳理設備運行狀態(tài)，在發(fā)現(xiàn)故障問題后也會及時作出預警，提醒相關(guān)人員及時展開檢修，從而提升檢修活動開展過程的及時性。借助自控管理系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、一體化建設平臺、ERP系統(tǒng)來加快設備運營信息整理速度，提高故障問題發(fā)現(xiàn)的及時性和便捷性[2]。另外，對于設備故障檢修內(nèi)容進行整理，了解常見故障發(fā)生頻率和具體原因，探索故障問題的根治措施，這也提高了設備運行過程的安全性和可靠性。

2.5 智慧能源管理系統(tǒng)

在數(shù)字化管理過程中，也會建立智慧能源管理系統(tǒng)，作用是對資源使用情況進行監(jiān)測，以提升資源管理過程的實用性。在具體應用中，會借助智能傳感器對于儀表采集數(shù)據(jù)，利用通訊網(wǎng)絡來進行傳輸，在中心管理層進行集中處理。而能源管理系統(tǒng)也會和生產(chǎn)控制系統(tǒng)關(guān)聯(lián)在一起，這樣也可以提升所采集數(shù)據(jù)的及時性與有效性。而建立起的數(shù)字化檢測系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，也能夠利用這些是實時化信息來了解資源的消耗狀態(tài)，以便于后續(xù)管理工作的順利展開。除此之外，為了提升分析數(shù)據(jù)的可視化，在應用中也會在工廠控制室內(nèi)部設一個展示大屏，借助大屏幕來全方位展示目前系統(tǒng)的能耗情況，如實施監(jiān)控信息、負荷運行預警、運行曲線分析等，以便后續(xù)數(shù)字化管理活動的展開[3]。

2.6 在線監(jiān)測系統(tǒng)

2.6.1 基礎功能概述

在線監(jiān)測系統(tǒng)在運行過程中，具備了以下應用功能：①在系統(tǒng)應用過程中，可以借助智能P&lD系統(tǒng)和搭建的三維場景，對于整個工藝作業(yè)過程進行實時監(jiān)測，以提升問題發(fā)現(xiàn)過程的及時性。②在系統(tǒng)應用過程中，也會對風險等級進行分類，同時也會根據(jù)實際情況，對于報警等級、報警狀態(tài)以及報警閾值進行合理設置，以提高功能應用過程的有效性[4]。③對于整個工藝應用過程進行監(jiān)測，包括運行安全監(jiān)測、設備運維狀態(tài)監(jiān)測、故障預警監(jiān)測、報警點HAZ0P提醒等，從而確保工藝落實結(jié)果的可靠性。④在實際運行中也需要對生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)進行客觀分析，如安全運行數(shù)據(jù)、預警記錄信息、能耗分析等，技術(shù)做出生產(chǎn)過程的調(diào)整工作，提高在線監(jiān)測結(jié)果的實用性。

2.6.2 功能實施管理

從功能實施情況來看，也會借助OPC服務器來輔助數(shù)字化工廠的穩(wěn)定運行，而且也會借助DCS、FGS自控系統(tǒng)來組建集成化運行體系，以滿足在線監(jiān)測活動的順利展開[5]。LNG接收站在運行過程中，對系統(tǒng)運行過程的溫度、壓力、液體位置、流量狀態(tài)等數(shù)據(jù)進行實時采集，這樣也可以對設備管理系統(tǒng)運行狀態(tài)進行及時確定，并對故障問題進行及時響應，從而提升了故障診斷過程的及時性。

2.7 全生命周期質(zhì)量管理系統(tǒng)

除了上述提到的應用系統(tǒng)外，也需要建立全生命周期質(zhì)量管理系統(tǒng)，具體應用內(nèi)容可以細分為以下幾方面：第一，對質(zhì)量數(shù)據(jù)進行采集，搭建數(shù)字化質(zhì)量數(shù)據(jù)采集中心，所采集數(shù)據(jù)包括入庫檢驗數(shù)據(jù)、產(chǎn)品復檢數(shù)據(jù)、服務質(zhì)量數(shù)據(jù)、過程檢驗數(shù)據(jù)、試驗數(shù)據(jù)等，從而提升全生命周期管理系統(tǒng)的完善度，滿足后續(xù)的管理需求。第二，建立質(zhì)量追溯系統(tǒng)，可以根據(jù)應用數(shù)據(jù)庫來完成電子質(zhì)量檔案的搭建，從而為后續(xù)信息追溯時提供便利條件。第三，對于相關(guān)信息進行整理，確定不同階段的預警數(shù)值，提高不同生命周期階段故障問題發(fā)現(xiàn)的及時性[6-7]。

3 結(jié)語

綜上所述，借助相應管理技術(shù)，搭建LNG接收站的數(shù)字化管理系統(tǒng)，一方面，可以優(yōu)化LNG接收站生產(chǎn)管理過程，提高內(nèi)在問題故障發(fā)現(xiàn)時的及時性；另一方面，可以降低應用故障的發(fā)生幾率，提升LNG接收站運營管理過程的安全性，從而創(chuàng)造出更多的社會經(jīng)濟效益。