LNG液化工廠電氣自動化的設計相關分析

新地能源工程技術有限公司 劉 凱

LNG液化工廠電氣自動化的設計相關分析

新地能源工程技術有限公司 劉 凱

在清潔能源中，LNG是重要的組成部分，在全球范圍內得到了廣泛應用。而LNG液化工廠在進行LNG生產運營時，則可以通過實現電氣自動化設計提高自身生產運營效率，從而更好的滿足日益增長的LNG需求。基于這種認識，本文對LNG液化工廠電氣自動化的設計相關問題展開了分析，以期為關注這一話題的人們提供參考。

LNG液化工廠；電氣自動化；設計

0　引言

在現代社會，電氣自動化發展水平反映了工業生產的現代化水平。所以，LNG液化工廠想要取得現代化發展，還要結合先進的電氣自動化技術加強電氣自動化設計，以便利用新技術降低工廠的生產運營成本，并且提高LNG的生產運營效率，繼而為工廠帶來更多的生產效益。

1　LNG液化工廠的電氣自動化設計需求

所謂的LNG，其實就是對氣田開采出的天然氣采取脫水、脫酸、壓縮和液化等方式進行處理而得到低溫液體。之所以進行LNG的生產加工，則是為了給天然氣的運輸和存儲提供便利，不僅能夠降低天然氣的回收和儲存成本，還有利于天然氣應用中的調峰，獲得的天然氣也相對潔凈。而LNG液化工廠則是利用LNG裝置進行LNG生產的工廠，需要使用大量電氣設備進行天然氣的工藝加工。在電氣設備管理方面，由于不同設備的管理維護要求不同，操作方法也具有不同的復雜程度，所以采取人工管理方式將導致工程承擔過多的生產成本，也不利于實現電氣設備與生產裝置的協調管理。實現電氣自動化設計，則能夠利用電氣自動化系統實現電氣設備的統一管理，可以通過簡單操作實現電氣設備的運行管理，并且也能夠更好的協調電氣設備和生產裝置關系，因此能夠增強電氣設備的可靠性和安全性，并且在提高設備運行效率的同時，降低LNG的生產成本。

2　LNG液化工廠的電氣自動化設計相關分析

2.1設計思路

在進行電氣自動化設計時，需要確保LNG液化工廠的基本生產要求能夠得到滿足，并且確保自動化系統具有操作便利、安全耐用和經濟實用等特點。為滿足設計標準，還要科學完成電器元件的選型，并且充分考慮生產工藝要求和設備管理維護等問題。根據這些內容，還應該利用以太網和現場總線等網絡實現電氣自動化設計。隨著相關技術的發展，這類網絡已經得到的廣泛應用，所以應用這類網絡實現自動化設計能夠提高系統的實用性。采取該種設計方法，即便電氣自動化系統中有部分設備出現問題，也不會影響整個系統的運行，因此能夠增強LNG生產的安全性。在電氣自動化系統的維護管理方面，可以采取集中控制的方式進行系統運行控制，從而使系統的運行效率得到提升。采取該種控制方法，只需要滿足簡單的設計要求，并且花費的成本較低，所以具有一定的經濟性和實用性。但是，采取該種設計方法將導致系統因需要完成多個任務的集中處理而出現處理速度低的問題。而LNG液化工廠在生產運營的過程中將產生大量的信息，因此使用遠程監控方式無法為大量信息的運行提供支撐，繼而不適合在液化工廠的電氣自動化設計中應用。

2.2先進控制設計

LNG液化工廠在進行LNG生產的過程中，將遭遇工藝復雜和生產難度大的問題。如果采取數學建模方式，將難以實現LNG生產過程的有效管理。因為，使用傳統控制方法，將無法完成模型的準確預測和推斷。針對這一問題，可以使用先進控制技術實現數學模型的預測，以便在系統自動化過程中完成控制時間的有效推斷。隨著自動化技術的智能化發展，先進控制技術逐漸取代了傳統控制技術，在大時滯和變量耦合等方面更夠實現有效處理和控制。使用該技術進行液化工廠的電氣自動化設計，需要使用辨別技術進行變量關系的確定，然后完成動態數學模型的建立。建立該模型，則能夠在電氣設備安裝過程中發揮重要的控制作用，并且也能夠實現輸入變量的有效約束。在收集數據時，電氣自動化系統容易受到噪聲和聲波等干擾［1］。為確保收集數據的準確性，還要完成數據的精確篩選和過濾，從而完成有效和可靠的數據收集。針對無法測量或難以測量的數據，則可以使用實時計算方法，并且使用軟測量方式完成指標性數據的獲取。此外，使用先進控制技術還能夠完成變結構控制、自適應控制和模糊控制等多種控制技術的交叉運用。而將不同控制技術結合起來應用，則能夠完成技術故障的自行診斷和修復，因此能夠使電氣自動化系統的全局能力得到優化。

2.3現場總線設計

在進行LNG生產工藝技術的現場控制時，還要使用現場總線完成電氣自動化設計。具體來講，就是利用計算機網絡實現現場和設備儀器的連接，從而使現場智能化設備和整個自動化系統得到有機結合。而在現場總線系統中，機網絡自動化技術得到了廣泛應用。使用該技術，能夠實現對現場變送器、可編程控制器、單回路調節器等生產設備的數字信息化管理，并且能夠使這些設備之間實現雙向串行和對變量。相較于可編程邏輯控制器和分布式系統，使用現場總線控制系統更能實現現場設備的有效控制。近年來，隨著天然氣生產的自動化發展，現場總線控制技術在該行業得到了廣泛應用［2］。首先，使用該技術能夠使LNG生產裝置和安裝費用得到節省，從而為液化工廠帶來更多的生產利潤。因為，現場總線控制系統的結構較為簡單，建設該系統只需要完成較少設備的安裝，不需要進行廠房的大面積安置。在設備與設備之間，則可以采用雙絞線進行設備鏈接，所以節省了大量的硬件投資。而隨著設備數量的減少，系統的安裝費用也得到了降低。在前期基礎性建設中，隨著系統安裝程序的減少，工作人員的工作量也得到了減少，系統的工作流程也得到了簡化，因此能夠使液化工廠的禮儀空間得到增加。在自動化設備的運行使用過程中，一旦生產現場發生變化，使用現場總線控制系統只需要進行相應變化就可以滿足液化工廠的生產使用需求。而無需進行系統重新布局，只是采用就近連接電纜的方式進行系統變化，則能夠使系統運行成本得到節約，并能加強現場的全局控制［3］。因此，使用現場總線技術進行液化工廠生產現場的生產情況檢查和預測，能夠使電氣自動化系統運行的可靠性和安全性得到提升。

2.4信息管理設計

LNG生產運營將產生大量的信息，所以電氣自動化系統需要完成數據、報表和圖像等各類信息的及時處理。為實現信息管理，還要建立綜合信息集成平臺，然后對LNG生產過程進行有效監控。從平臺的主要功能上來看，就是對全廠裝置的自動化控制系統進行監控、數據記錄和管理維護，能夠利用冗余光纖和星形連接方式完成數據信息的匯總。所以，該平臺為能夠實現生產信息和功能集成管控的平臺，能夠為管理人員實現生產計劃優化、電氣設備操作管理、數據生產分析和生產信息展示提供技術支持［4］。因此，使用該平臺能夠使LNG液化工廠的生產管理和操作水平得到提高，能夠通過實現綜合信息管理提高LNG生產效率，繼而為工廠帶來更多的效益。

3　結論

隨著科學技術的發展，LNG液化工廠的生產管理也開始向著自動化的方向發展。而實現電氣自動化設計，則能夠使系統運行失誤得到減少，從而避免工廠承受不必要的經濟損失。所以，LNG液化工廠還應該將網絡技術和自動化設備結合起來實現電氣自動化設計，以便在市場競爭日益激烈的情況下保持自身的生產運營優勢，繼而取得更好的發展。

［1］孫永福.如何加強天然氣場站電氣自動化設備的可靠性［J］.硅谷，2013，24：120+139.

［2］鉉科.LNG液化工廠電氣自動化的設計及應用研究［J］.科技風，2016，14：157.

［3］曾碩巍.ABB一體化的自動化及電氣解決方案在Sn hvit LNG項目的應用［J］.中國儀器儀表，2010，01：30-35.

［4］譚瀚茗，于楓.LNG工廠自控安全設施設計［J］.遼寧化工，2013，04：379-382.

劉凱（1979—）男，工程師（電氣自動化），研究方向：石油天然氣工程供配電系統及其自動化。