LNG液化工厂电气自动化的设计相关分析

新地能源工程技术有限公司 刘 凯

LNG液化工厂电气自动化的设计相关分析

新地能源工程技术有限公司 刘 凯

在清洁能源中，LNG是重要的组成部分，在全球范围内得到了广泛应用。而LNG液化工厂在进行LNG生产运营时，则可以通过实现电气自动化设计提高自身生产运营效率，从而更好的满足日益增长的LNG需求。基于这种认识，本文对LNG液化工厂电气自动化的设计相关问题展开了分析，以期为关注这一话题的人们提供参考。

LNG液化工厂；电气自动化；设计

0　引言

在现代社会，电气自动化发展水平反映了工业生产的现代化水平。所以，LNG液化工厂想要取得现代化发展，还要结合先进的电气自动化技术加强电气自动化设计，以便利用新技术降低工厂的生产运营成本，并且提高LNG的生产运营效率，继而为工厂带来更多的生产效益。

1　LNG液化工厂的电气自动化设计需求

所谓的LNG，其实就是对气田开采出的天然气采取脱水、脱酸、压缩和液化等方式进行处理而得到低温液体。之所以进行LNG的生产加工，则是为了给天然气的运输和存储提供便利，不仅能够降低天然气的回收和储存成本，还有利于天然气应用中的调峰，获得的天然气也相对洁净。而LNG液化工厂则是利用LNG装置进行LNG生产的工厂，需要使用大量电气设备进行天然气的工艺加工。在电气设备管理方面，由于不同设备的管理维护要求不同，操作方法也具有不同的复杂程度，所以采取人工管理方式将导致工程承担过多的生产成本，也不利于实现电气设备与生产装置的协调管理。实现电气自动化设计，则能够利用电气自动化系统实现电气设备的统一管理，可以通过简单操作实现电气设备的运行管理，并且也能够更好的协调电气设备和生产装置关系，因此能够增强电气设备的可靠性和安全性，并且在提高设备运行效率的同时，降低LNG的生产成本。

2　LNG液化工厂的电气自动化设计相关分析

2.1设计思路

在进行电气自动化设计时，需要确保LNG液化工厂的基本生产要求能够得到满足，并且确保自动化系统具有操作便利、安全耐用和经济实用等特点。为满足设计标准，还要科学完成电器元件的选型，并且充分考虑生产工艺要求和设备管理维护等问题。根据这些内容，还应该利用以太网和现场总线等网络实现电气自动化设计。随着相关技术的发展，这类网络已经得到的广泛应用，所以应用这类网络实现自动化设计能够提高系统的实用性。采取该种设计方法，即便电气自动化系统中有部分设备出现问题，也不会影响整个系统的运行，因此能够增强LNG生产的安全性。在电气自动化系统的维护管理方面，可以采取集中控制的方式进行系统运行控制，从而使系统的运行效率得到提升。采取该种控制方法，只需要满足简单的设计要求，并且花费的成本较低，所以具有一定的经济性和实用性。但是，采取该种设计方法将导致系统因需要完成多个任务的集中处理而出现处理速度低的问题。而LNG液化工厂在生产运营的过程中将产生大量的信息，因此使用远程监控方式无法为大量信息的运行提供支撑，继而不适合在液化工厂的电气自动化设计中应用。

2.2先进控制设计

LNG液化工厂在进行LNG生产的过程中，将遭遇工艺复杂和生产难度大的问题。如果采取数学建模方式，将难以实现LNG生产过程的有效管理。因为，使用传统控制方法，将无法完成模型的准确预测和推断。针对这一问题，可以使用先进控制技术实现数学模型的预测，以便在系统自动化过程中完成控制时间的有效推断。随着自动化技术的智能化发展，先进控制技术逐渐取代了传统控制技术，在大时滞和变量耦合等方面更够实现有效处理和控制。使用该技术进行液化工厂的电气自动化设计，需要使用辨别技术进行变量关系的确定，然后完成动态数学模型的建立。建立该模型，则能够在电气设备安装过程中发挥重要的控制作用，并且也能够实现输入变量的有效约束。在收集数据时，电气自动化系统容易受到噪声和声波等干扰［1］。为确保收集数据的准确性，还要完成数据的精确筛选和过滤，从而完成有效和可靠的数据收集。针对无法测量或难以测量的数据，则可以使用实时计算方法，并且使用软测量方式完成指标性数据的获取。此外，使用先进控制技术还能够完成变结构控制、自适应控制和模糊控制等多种控制技术的交叉运用。而将不同控制技术结合起来应用，则能够完成技术故障的自行诊断和修复，因此能够使电气自动化系统的全局能力得到优化。

2.3现场总线设计

在进行LNG生产工艺技术的现场控制时，还要使用现场总线完成电气自动化设计。具体来讲，就是利用计算机网络实现现场和设备仪器的连接，从而使现场智能化设备和整个自动化系统得到有机结合。而在现场总线系统中，机网络自动化技术得到了广泛应用。使用该技术，能够实现对现场变送器、可编程控制器、单回路调节器等生产设备的数字信息化管理，并且能够使这些设备之间实现双向串行和对变量。相较于可编程逻辑控制器和分布式系统，使用现场总线控制系统更能实现现场设备的有效控制。近年来，随着天然气生产的自动化发展，现场总线控制技术在该行业得到了广泛应用［2］。首先，使用该技术能够使LNG生产装置和安装费用得到节省，从而为液化工厂带来更多的生产利润。因为，现场总线控制系统的结构较为简单，建设该系统只需要完成较少设备的安装，不需要进行厂房的大面积安置。在设备与设备之间，则可以采用双绞线进行设备链接，所以节省了大量的硬件投资。而随着设备数量的减少，系统的安装费用也得到了降低。在前期基础性建设中，随着系统安装程序的减少，工作人员的工作量也得到了减少，系统的工作流程也得到了简化，因此能够使液化工厂的礼仪空间得到增加。在自动化设备的运行使用过程中，一旦生产现场发生变化，使用现场总线控制系统只需要进行相应变化就可以满足液化工厂的生产使用需求。而无需进行系统重新布局，只是采用就近连接电缆的方式进行系统变化，则能够使系统运行成本得到节约，并能加强现场的全局控制［3］。因此，使用现场总线技术进行液化工厂生产现场的生产情况检查和预测，能够使电气自动化系统运行的可靠性和安全性得到提升。

2.4信息管理设计

LNG生产运营将产生大量的信息，所以电气自动化系统需要完成数据、报表和图像等各类信息的及时处理。为实现信息管理，还要建立综合信息集成平台，然后对LNG生产过程进行有效监控。从平台的主要功能上来看，就是对全厂装置的自动化控制系统进行监控、数据记录和管理维护，能够利用冗余光纤和星形连接方式完成数据信息的汇总。所以，该平台为能够实现生产信息和功能集成管控的平台，能够为管理人员实现生产计划优化、电气设备操作管理、数据生产分析和生产信息展示提供技术支持［4］。因此，使用该平台能够使LNG液化工厂的生产管理和操作水平得到提高，能够通过实现综合信息管理提高LNG生产效率，继而为工厂带来更多的效益。

3　结论

随着科学技术的发展，LNG液化工厂的生产管理也开始向着自动化的方向发展。而实现电气自动化设计，则能够使系统运行失误得到减少，从而避免工厂承受不必要的经济损失。所以，LNG液化工厂还应该将网络技术和自动化设备结合起来实现电气自动化设计，以便在市场竞争日益激烈的情况下保持自身的生产运营优势，继而取得更好的发展。

［1］孙永福.如何加强天然气场站电气自动化设备的可靠性［J］.硅谷，2013，24：120+139.

［2］铉科.LNG液化工厂电气自动化的设计及应用研究［J］.科技风，2016，14：157.

［3］曾硕巍.ABB一体化的自动化及电气解决方案在Sn hvit LNG项目的应用［J］.中国仪器仪表，2010，01：30-35.

［4］谭瀚茗，于枫.LNG工厂自控安全设施设计［J］.辽宁化工，2013，04：379-382.

刘凯（1979—）男，工程师（电气自动化），研究方向：石油天然气工程供配电系统及其自动化。