LNG工厂紧急停车系统的设计

更新时间:2024-03-11 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:15590 浏览:69135

摘 要:本论文主要论述采用带预冷氮膨胀制冷液化流程的LNG工厂紧急停车系统的设计,研究了紧急停车系统在LNG液化工厂中的应用及保护方案.

关 键 词:LNGESD保护方案

一、概述

LNG(LiquefiedNaturalGas),即液化天然气的英文缩写.天然气是在气田中自然开采出来的可燃气体,主要成分由甲烷组成.LNG是通过在常压下气态的天然气冷却至-162℃,使之凝结成液体.天然气液化后可以大大节约储运空间,而且具有热值大、性能高等特点.LNG是一种清洁、高效的能源.由于进口LNG有助于能源消费国实现能源供应多元化、保障能源安全,而出口LNG有助于天然气生产国有效开发天然气资源、增加外汇收入、促进国民经济发展,因而LNG贸易正成为全球能源市场的新热点.迄今为止,在天然气液化领域中成熟的液化工艺主要有以下三种:阶式制冷循环工艺、混合制冷循环工艺和膨胀机制冷循环工艺.本装置采用带预冷的氮膨胀制冷天然气液化流程,包括原料气预处理、脱碳、脱硫脱汞、脱水、冷箱、制冷压缩机、氮压机、预冷系统、制氮系统、导热油炉等工艺单元.

本论文主要针对ESD技术在LNG装置中的应用做简单的论述.

二、ESD技术的简介

ESD紧急停车系统是对石油化工中的生产装置可能发生的危险或不采取措施将继续恶化的状态进行响应和保护,使生产装置进入一个预定义的安全停车工况,从而使危险降低到可以接受的最低程度,以保证人员、设备、生产和装置或工厂周边社区的安全.当生产装置出现异常情况时,安全联锁装置能继续运行,但自动转入另一种运行模式.

三、ESD技术在本装置中的应用

在装置发生紧急状况时ESD紧急停车系统开启,用于隔离和关断LNG或其它设备,并关闭那些如果继续运行可能维持或增加灾情、危险性的设备.以确保装置的人员安全、设备安全、环境安全,ESD系统的安全性和整体性符合以下原则:

单个组件故障不给整个系统造成损失.

单个组件故障不给整个系统造成直接风险或系统跳闸.

单个组件故障不造成整个系统完全瘫痪.

LNG装置属易燃易爆、高危险、连续生产的重要化工装置,必须配置先进的、高可靠的设备,ESD系统采用冗余容错自诊断技术,整个系统及部件是故障安全型,ESD系统采用先进的、可靠的软件及硬件,保证工厂及装置有效、可靠的运行,防止发生人员伤害、环境污染以及经济损失,ESD系统符合IEC61508SIL3、DINV19250TUV6标准,ESD系统及各类卡件、系统软件的安全等级取得IEC61508SIL3或TUV6级认证,ESD系统控制器(CPU)、I/O设备和网络通讯部件应为二重冗余、容错或三重冗余结构.

本装置中LNG工厂紧急停车系统(以下简称ESD)的设计和制造遵循了IEC61508/61511,设计上采用西门子PLC完成对全装置的紧急停车安全联锁.控制器采用三重化(TMR)及以上技术进行冗余配置,不得采用备用形式,制造商应采用主流系统,不得采用扩展性能差的小系统.ESD系统设计满足SIL3的安全等级要求,并有TUV认证.某一冗余部件或冗余套件失效的情况,或者在单CPU运行的情况下,仍能满足SIL3的安全等级要求,并有TUV认证.采用TUV认证的冗余和容错的通讯系统,控制器与I/O卡件之间通讯1:1冗余.I/O卡件满足SIL3安全级别且1:1冗余,I/O卡件带电磁隔离或光电隔离且通道间相互隔离,所有I/O卡件均能带电插拔,而不影响系统的正常运行.本项目中控制单元与I/O卡件安装在同一机柜内,电缆从机柜下部引入,经柜内电缆槽板敷设.ESD系统设置了冗余的RS485MODBUS通讯接口.本系统有顺序事件记录功能和过程历史报告,报警及停机事件的记录有毫秒级的时间标记,并按事件发生时间记录.本系统接受2路UPS电源供电.系统遵循故障安全型设计原则,在出现停电等严重事故时,能够保证生产设备和过程的安全.


四、ESD系统在本装置中的主要联锁保护方案

1.LNG装置天然气门站入口切断阀、LNG装置入口切断阀联锁切断,用于切断门站及LNG装置原料气.

2.LNG储罐入口及出口阀联锁切断,LNG储罐出口装车泵联锁停泵.

3.BOG压缩机安全联锁停机.

4.空压机、空气预冷机组安全联锁停机.

5.冷箱出口阀联锁切断.

6.原料气压缩机安全联锁停机.

触发以上联锁及停车的条件有以下几点:

①LNG储罐液位高高报警.

②人工确认工厂有火警发生或发生火灾.

③人工确认工厂有可燃气体大量泄漏(一般性可燃气体检测器检测的气体泄漏经报警工作站报警,采取人工措施处理).

④原料气压缩机同时停机.

⑤循环氮气压缩机同时停机.

本项目共设置1面ESD机柜,1个工程师站(操作站),通过冗余的通讯方式接在各控制器的通讯接口上,用于控制器的组态、除错、修改、测试、软件装载及维护等.工程师站(操作站)具备打印组态数据和图形的能力,具有顺序事件记录功能.配置一个辅助操作台,设置报警灯屏及相应的操作开关和按钮.

五、结论

以上内容是我对采用带预冷氮膨胀制冷液化流程的LNG工厂的紧急停车系统ESD的设计方案,希望能为进行相关设计的工程人员以及设计方案提供有益的帮助.