LNG液化工厂电气自动化的设计及应用研究
于泽平
(山东泰安昆仑能源有限公司 山东泰安 271000 )
摘 要：随着全球社会和经济的迅速发展，我国在消化吸收电气技术的基础上，以电气自动化技术设备的可靠性、节能性、智能性、信息化为特征不断创新, 电气自动化设备的安装使用已成为现代化生产水平的标志。本文阐述了LNG液化工厂电气自动化的设计与应用，并且分析了LNG液化工厂电气自动化的发展趋势。
Abstract: With the rapid development of the global society and economy in the digestion and absorption of electrical technology, based on the reliability of electrical equipment automation technology, energy, intelligence, and information into innovation characteristics, installation of electrical automation equipment has become a symbol of modern production levels. This paper describes the LNG liquefaction plant electrical automation design and application, and analyzes the development trend of LNG liquefaction plant electrical automation.
关键词：LNG液化工厂 电气自动化 设计
Keywords: LNG liquefaction plant electrical design automation
1 LNG液化工厂中电气自动化的设计原则及理念
1.1 设计原则
电气自动化在满足生产设备和生产工艺对电气控制要求的基础上，电气自动化的设计方案应该充分考虑简单性、经济性、安全性和可靠性；从生产装置与电气自动化的关系方面考虑，应该从生产成本、工艺要求、工艺复杂性、管理维护等方面进行妥善处理，很多生产装置都是通过机电结合控制的方式实现控制要求；科学地、合理地选用生产过程中实际需要的元器件。
1.2 设计理念
(1)现场总线监控方式。在变电站综合自动化系统中现场总线、以太网等计算机网络技术已经得到了广泛的应用，而且其运行经验相当丰富，智能化电气设备的发展也非常迅速。此外，自动化设备的功能是相对独立的，组态相当的灵活，不会导致系统的瘫痪，能够使整个系统具有相当可靠性。
(2)集中监控方式。由于系统设计简单，控制站的防护要求不高，因此集中监控有利于系统的管理和维护。但是集中控制将整个系统的功能全部集中到一个处理器进行处理，所有处理器的任务繁重，会影响到处理器的处理速度。
(3)远程监控方式。远程监控能够节约大量电缆、安装费用以及安装材料，而且远程监控还具有非常高的可靠性、灵活的组态方式。但是LNG液化工厂的电气部分通讯量很大，而远程监控现场总线的通讯速度比较低，因此远程监控适合于小系统监控，不适合LNG液化工厂的电气自动化系统。
2 电气自动化在LNG液化工厂的应用
2.1 先进控制
(1)特点。在LNG生产过程中，对自动化过程控制的时间要求严格，如果常规控制的效果不稳定、不理想，那就可以实施先进控制。其与传统的控制技术相比，能够对模型进行预测和推断，并逐渐向智能化的方向发展。此外，先进控制能够进行对变量耦合、大时滞等，对相对较复杂的对变量进行处理和控制。
(2)应用。在LNG生产过程中，可以通过辨别技术，确立变量之间的关系；通过建立动态的数学模型，表示装置实际生产过程，控制和约束输入变量之间的关系；在进行数据采集和处理的过程中，容易受到现场噪音等其他因素的干扰，所有当采集和处理数据时，对采集的变量数据进行滤波处理，保证它们的可靠性和有效性；一定要对不可测量的变量数值进行实时计算；通过软测量技术，获取指标数值。
不仅在传统的比值、串级和前馈控制等过程中应用先进控制，还应用于先进的智能控制系统、模糊控制、专家系统等内容。智能控制系统不但可以诊断自动化生产的故障，还可监控自动化生产的过程。
2.2 现场总线
（1）特点。现场总线通过运用计算机网络信息技术，连接自动化系统和智能现场设备。现场总线将现场和仪器仪表设备连接起来，并进行有机整合。现场总线对于LNG生产工艺技术控制领域具有非常大的影响。现场总线基于计算机网络自动化技术，使系统的现场变送器、现场执行器、可编程序控制器、单回路调节器、数据记录仪等生产设备实现数字信息化、双向串行等。现场总线控制系统与现有的DCS、PLC等相比，能够进行多点通信、控制现场设备状态、还具有开放性和互可操作性的特点，现场总线控制系统是目前LNG生产行业自动化系统发展的趋势。因为网络冗余性的问题，FCS的功能没有DCS完善，可靠性也没有DCS强，市场上的应用也没有DCS广泛。
（2）应用。采用现场总线控制系统，能够在LNG液化工厂电气自动化过程中，节约生产成本、生产装置的安装费用和投资费用。由于总线结构简单，一对双绞线就可以连接很多的设备和仪表，现场总线控制技术的室内设备非常少，所以硬件投资比DCS系统低，能够减少电缆和槽盒的用量及安装费用，减少前期基础性投资，减少控制系统的设计和安装程序，减少操作人员的工作量，降低操作人员的工作强度，简化工作流程。
运用现场总线控制技术，还能够节约自动化生产的后期投资。当生产现场发生变化的时候，如生产后期需要增加一定的控制设备，那么不需要重新添置新电缆，只需要在原先的旧电缆的基础上就近连接，就能够扩大规模，从而节约后期电缆投资费用和用于敷设电缆的费用。另外，现场总线控制技术能够实时掌握和控制生产现场以及自控设备的运行状态，有利于操作管理人员准确快速地了解和查询自动化生产情况，及时发现问题，解决问题。
3 LNG液化工厂电气自动化的发展趋势
从民用设备到国家航天航空设备，都有着电气自动化的影子。电气自动化的应用非常广泛，包括电气工程有关的系统运行、自动控制、电子信息处理技术、试验技术等技术领域。通过电气自动化的应用，我们可以加快现代工业的发展，节约资源，降低成本，创造更好的经济效益和社会效益。电气自动化在LNG液化工厂中的使用水平和质量的不断提高，大大缩短了我国与其他发达国家天然气利用的差距，实现自主研发，促进国民经济发发展，实现电气自动化在LNG液化工厂中的规模化应用，规范我国电气自动化技术方面的标准有着深远的影响。
现代LNG液化工厂电气自动化的发展趋势为分布式、开放式、信息化。能够分散系统的危险，在网络中建立独立的网络，确保系统的安全平稳运行属于分布式；将系统与外界相联系，能够实现各方网络的连接，提高信息处理能力属于开放式；而使网络自动化和管理控制一体化，能够将设备与网络技术结合起来属于信息化。
4 结语
当前，天然气市场竞争越来越激烈，我国应该引进国外LNG液化工厂电气自动化的先进经验，实现自主开发。同时，还应该以科学发展观为知道思想，及时根据不同工厂的实际情况总结经验，发现问题，解决问题，使电气自动化在LNG液化工厂中的应用逐步实现现代化、国际化和全球化。
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作者简介：于泽平（出生年：1985年），性别：男，民族:汉族，山东省泰安市人，助理工程师职称，2009年7月毕业于长春工艺大学自动化专业，本科学历，现主要从事液化天然气（LNG）的生产工作。
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