摘要：為了更好的優(yōu)化LNG(Liquefied Natural Gas)氣化站的自控系統(tǒng)設計，從而解決城市供氣不均衡的問題，本文特從LNG氣化站的發(fā)展現(xiàn)狀，LNG氣化站的各個組成設備和簡述LNG氣化站自控系統(tǒng)三方面進行探析。為LNG氣化站自控系統(tǒng)的優(yōu)化提出了新的構想。

　　關鍵字:LNG氣化站,液化天然氣,自控系統(tǒng)

　　引言：隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，天然氣的使用越來越廣泛，在能源中的地位也日趨重要。現(xiàn)今，我國施行可持續(xù)發(fā)展的倡議方針，要求要在不破壞生態(tài)環(huán)境的前提下發(fā)展經(jīng)濟，于是像天然氣這樣的清潔能源的開發(fā)和利用就受到了格外的重視，而液化后的天然氣能將自身體積縮小為原先的六百分之一，并且具有穩(wěn)定好、安全性高、便于儲存等諸多優(yōu)點。液化天然氣便于運輸使用，因此，只有不斷優(yōu)化LNG氣化站自控系統(tǒng)，才能更好的提高能源的利用率，減少天然氣在液化過程的流失。

　　一、LNG氣化站的利用及其發(fā)展趨勢

　　在LNG生產(chǎn)上，我國中國科學院等單位在上世紀90年代初期在四川和吉林分別建有LNG中試裝置。到了上世紀90年代中期，在陜北，長慶石油勘探局建立一LNG工廠，處理LNG的能力與初期相比有了非常大的提高。 到2003年，吐哈油田的LNG工廠處理能力可達到150× d，十年之間LNG發(fā)展迅速，LNG生產(chǎn)技術逐漸走向成熟。LNG的利用主要在以下幾個方面：

　　(一)LNG冷能的開發(fā)

　　LNG主要成分是甲烷常溫狀態(tài)下的存儲溫度為-162℃,無色無味無腐蝕性，罐儲體積約為常溫體積的1/600，而重量約為同體積水的質(zhì)量的45%，這樣的性質(zhì)使得LNG在氣化時具有巨大的冷能。這種冷能被直接或間接地利用在冷能發(fā)電、制造干冰( )、淡化海水、空調(diào)制冷、低溫破碎、低溫干燥、冷凍食品等方面。雖LNG的利用很廣，但開發(fā)使用其發(fā)電的效率不是很高，其在液化過程中需要消耗的電能遠遠超出本身釋放的能量，因此應避免直接將LNG用于冷能發(fā)電項目中，同時考慮集成優(yōu)化使用LNG冷能，以實現(xiàn)LNG冷能使用效率的提高。

　　(二)LNG燃料

　　天然氣燃燒后的硫氧化物、硝氧化物和碳氧化物的含量較低，燃燒較煤和石油較為安全、清潔、高效，同時也有助于空氣質(zhì)量的改善。因其在安全效益、經(jīng)濟效益、計環(huán)境效益等方面具有顯著地優(yōu)越性，因而在歐美等國家，LNG被作為主要的燃料廣泛使用。同時，以天然氣燃燒原料的火電發(fā)電機組可聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，對天然氣的使用效率可達60%，減少了硫化物、硝化物等的排放。綠色環(huán)保、小面積的發(fā)電站大大減少了建站發(fā)電的投資。

　　(三)LNG化工原料

　　目前，天然氣已經(jīng)形成了獨具特色的甲烷化工，廣泛普及在國民經(jīng)濟的各個領域。以甲烷為主要原料的合成氨和甲醇的產(chǎn)量分別約為兩種產(chǎn)品年總產(chǎn)量的85%和90%，是LNG化工的核心項目，在未來具有廣闊的前景。

　　(四)LNG的發(fā)展前景

　　中國對天然氣的使用極為不均衡，天然氣在中國的能源使用中所占的比重較小。為保證我國經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，改善能源動力極度緊缺的狀況，必須引進LNG，改變煤炭作為傳統(tǒng)能源結構。

　　1、以LNG 熱電冷三聯(lián)產(chǎn)發(fā)電和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，可滿足局域用電需求，區(qū)域供電制冷、制熱，緩解城區(qū)用電高峰壓力。

　　2、以LNG作為備用氣源和車用燃料，以對民用燃料系統(tǒng)進行調(diào)峰，減小對原油的需求，保證中小城鎮(zhèn)用氣的平穩(wěn)、安全，緩解用氣峰期壓力，保證LNG作為一種新型的清潔能源能充分發(fā)揮其在經(jīng)濟效益、環(huán)境效益上的顯著優(yōu)勢，以確保我國經(jīng)濟又快又好發(fā)展。

　　二、LN氣化站重要組成設備

　　在LNG的運輸上，我過已具備適合汽車、鐵路、海運等不同裝置的罐式集裝箱，運輸效率得到了很大的提高，先進的運輸設備也減少了在運輸過程中能源的流失。LNG氣化站設備主要是由儲罐、LNG泵、汽化器、連接器等組成。現(xiàn)今的LNG儲罐主要有金屬儲罐和鋼筋混凝土儲罐兩種。其中金屬儲罐多為兩層，和LNG直接接觸的內(nèi)層一般是由不銹鋼制成的，外層則是由碳鋼制成，中間空隙里放有膨脹珍珠巖，起到了很好的絕熱作用。儲罐要選取保溫絕熱性能好的，這樣可以降低LNG的氣化率，降低成本，縮短工期。

　　汽化器。汽化器是LNG氣化站中最為重要的一部分。汽化器的選取要根據(jù)當?shù)氐沫h(huán)境溫度來選擇，目前而言有加熱汽化器和環(huán)境溫度汽化器可供選擇。

　　LNG泵。LNG泵是實現(xiàn)站內(nèi)LNG運輸?shù)闹匾b置，由于LNG處于低溫，容易液化，并且易燃易爆，因此對汽化器的要求就比較高，要求其軸封在低溫下仍緊密，將LNG氣化的氣體外溢可能降到最低。同時為了降低LNG的氣化率仍盡可能使汽化器與LNG保持一個溫度。

　　連接器。連接器是用來給LNG汽車加氣的裝置，它使加氣過程變得快捷方便。連接器可以加快加氣效率，節(jié)省時間，這對商業(yè)性質(zhì)的運輸車是非常重要的。

　　三、LNG氣化站自控系統(tǒng)的設計探究

　　(一)LNG氣化站的硬件結構設計

　　PLC運用的是Step 7-Micro/win完成程序設計的。PLC控制級按照功能的不同將LNG氣化站數(shù)據(jù)模塊分為了數(shù)據(jù)儲存及采集、切斷控制、連鎖保護和流量控制。

　　(二)LNG出口壓力程序設計探究

　　LNG出口壓力程序的設計將運用西門子公司的WinCC 6.0中的VB語言進行編寫的。監(jiān)控系統(tǒng)大體上可以分為系統(tǒng)監(jiān)控的畫面與LNG出口壓力廣義預測控制兩部分。LNG出口壓力程序設計是由主程序調(diào)用子程序來完成控制的，即在控制實行的整個過程中，由LNG出口壓力控制程序調(diào)用子程序而實現(xiàn)對整個壓力系統(tǒng)的控制。

　　LNG出口壓力控制程序為整個控制程序的主程序。這個主程序的實施步驟：

　　實施步驟主要能完成一下任務：

　　1.隨時從PLC變量中實現(xiàn)壓力數(shù)據(jù)的提前與儲存

　　2.按照設定時間調(diào)用子程序

　　3.將預測控制子程序處理好的數(shù)據(jù)重新傳給PLC變量。

　　通過LNG出口壓力控制程序，預測控制子程序可以收到每一時間LNG壓力改變的有關變量和一些相關的參數(shù)。經(jīng)過子程序對數(shù)據(jù)的處理與計算，再將數(shù)據(jù)處理的結果重新返回給主程序。控制預測子程序的實施步驟：

　　實施子程序的步驟主要能完成一下任務：

　　1.實時對LNG壓力進行監(jiān)控，實時收集相關參數(shù)和有關信號變量。

　　2.由接收到的信息與數(shù)據(jù)，可以在線辨別出控制參數(shù)。

　　3.計算處理控制量。

　　4.將處理結果重新返回給LNG出口壓力控制程序。

　　(三)LNG氣化站監(jiān)測系統(tǒng)設計

　　根據(jù)LNG氣化站監(jiān)測系統(tǒng)的總體要求，選取西門子公司的WinCC V6.0軟件來作為整體LNG氣化站監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)設計工具。WinCC V6.0與Microsoft公司聯(lián)系緊密，為Microsoft用戶提供最新的技術。運用這種程序開發(fā)軟件可以大大提高工作效率，提高工作質(zhì)量，最大可能的滿足用戶的需求。利用WinCC V6.0的功能特點，在LNG氣化站的監(jiān)測系統(tǒng)中設計出歷史趨勢曲線、流程總圖、報表查詢、參數(shù)設置、用戶管理、報警記錄等。流程總圖是系統(tǒng)界面最為重要的組成部分，它幾乎涵蓋了所有的用戶信息和監(jiān)測項目，例如LNG儲罐的壓力信息、儲罐內(nèi)液面高度信息、管道內(nèi)的溫度信息，同時它還監(jiān)測燃氣和聲光。參數(shù)設置頁面的功能主要就是設置儲罐液位上下限的警戒值與燃氣上下限警報值以及LNG出口壓力控制參考曲線。

　　結語：作為生活及企業(yè)用燃料，LNG的使用越來越廣泛，發(fā)展前景也越來越好在未來的10-20年，LNG將成為中國能源市場的主要力量。LNG的相關工藝技術的發(fā)展也日益成熟日益完善。如何優(yōu)化資源結構以及如何實現(xiàn)資源的綜合使用仍然是當今國際能源使用的一大難題。為了提高能源利用效率以及減少建設在生產(chǎn)運輸中LNG的流失，本文特別以LNG氣化站發(fā)展現(xiàn)狀為切入點，在了解LNG氣化站主要設備的前提下，探究了LNG氣化站自控系統(tǒng)的設計，這為優(yōu)化能源結構與優(yōu)化LNG氣化站結構提出了新的思路。LNG氣化站在人們生活生產(chǎn)中起著重要作用，對環(huán)境保護也有著重大的意義，因此，要大力發(fā)展LNG氣化站以及LNG氣化站的自控系統(tǒng)，這樣才符合我國可持續(xù)發(fā)展的方針，才能最終實現(xiàn)共同富裕。

　　參考文獻：

　　[1] 許物王.LNG氣化站冷能利用技術的冷庫技術設計[J].福建建筑,2011(05);87-88.

　　[2] 張殿星. 液化天然氣(LNG)氣化站設計優(yōu)化[J].價值工程.2010(16);23-24.

　　[3] 邊海軍.液化天然氣冷能利用技術研究及其過程分析[D].華南理工大學.2011

　　[4] 孫能，劉蘭慧，陳進，張明明.LNG氣化站控制系統(tǒng)[J].煤氣與熱力學.10-13