枫叶绕城
课 程 设 计
电子工程 学院 自动化 专业 班
题 目 天然气城市门站监控
指导老师
二?一三年六月
目录
1.1任务
书(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((3
2.1工艺流
程(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((4
3.1控制回路方框
图(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((4
3.2所选控制规
律(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((4
3.3参数整定方
法(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((5
4.1组态软
件(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((5
5.1模拟画
面(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((7
6.1设计总
结(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((8
6.2参考资
料(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((8
《自动化仪表与过程控制》
课程设计任务书
2
2.1工艺流程
天然气城市门站需要将天然气分输站送来的天然气加入臭剂经调压后送往城市网，基本流程如图，天然气压力调节采用2条路并联运行，两级减压(:图中只画出了一调节)，压力调节采用控制阀。(注:实际生产中一般采用自力式调压阀，
3
设某城市门站的年用气量为 3000 万标准方，天然气
3.1控制回路方框图
3.2所选控制规律
比例调节作用，是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用减少偏差。例作用大，可以加快调节，减误差。b)积调节作用，是使系统消除稳态误差，提高无差度。因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常。c)微分调节作用，微分作用反映系偏差号的变化率，具有见性，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。考
3.3参数整定方法
采用实验凑试法，通过模拟，观察系统响应曲线，然后根据各参数对系统的影
整定步骤
(1)整定比例控制
4
将比例控制作用由小变到大，观察各次响应，直至得到反应快、超调小的响
(2)整定积分环节
若在比例控制下稳态误差不能满足要求，需加入积分
先将步骤(1)中选择的比例系数减小为原来的50,80,，再将分时间置一个较大值，观测响应曲线。然后减小积分间，加大积分作，并相应调整比例系数，反复试凑至得到较满意的响应，确定
4.1组态软件
组态软件，又称组态监控软件系统软件。译自英文SCADA,即 Supervisory
Control and Data Acquisition(数据采集与监视控制)。它是指一数据采集与过程控制的专用件。它们处自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监功能的、通用层次的软件工具。组软件应用领域很广，以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。在
A)组态软件历史
“组态”的念是伴随着集散型控制系统(Distributed Control System简称DCS)出现才开始被广的生产过程自动化技术人员所熟知的。在工业控制技术断发展和应用的过程中，PC(包括工控)相比以前的专用系统具有的优势日趋明显。这些优势要体现在:PC技术保持了较快的发展速度，各种相关术已经成熟;由PC构建的工业控制系统具有相对低的有成本;PC的软件资硬件资源丰富，软件之间的互操作性强;基于PC的控制系统易于学习和使用，可以容易地得到技术方面的支持。在PC技术向工业控制领
B)国外现状
1.InTouch:Wonderware(万维公司) 是 Invensys plc“生产管理”部的一个运营单位，是全球工业自动化软件
Wonderware的InTouch软件是最早进入中国的组态软件。在80年代末、90年代初，基于Windows3.1的InTouch软件曾让我们耳目一新，并且InTouch提供了丰富的图库。但，早期的InTouch软件用DDE方式与驱动
2.IFix:GE Fanuc 智能设备公司由美通电气公司(GE)和日本Fanuc公司合资组，提供自动化硬件和软件解决方案，帮助用户降低成本，提高效率并
3.Citech:悉雅特集团(Citect)是世界领先的提供工业自动化系统、设施自动化系统、实时智能信息和新一代 MES
4.WinCC:西门子自动化与驱集团(A&D)是西门子股公司中最大的集团之一，是西门子工业领域的重
Siemens的WinCC也是一套完备的组态开发环境，Simens提供类C语言的脚本，包
调试环境。WinCC内嵌OPC支持，并对分布式系统进行组态。但WinCC的结
5.ASPEN-tech (艾斯苯公
InfoPlus.21
艾斯苯公司(AspenTechnology,Inc.)是一个为过程工业(包括化工、石化、炼
油、造纸、电力、制药、半导体、日用化工、食品饮料等业)提供企业优化软件及服务的领先
6.Movicon:是意大利自动化软件供应商PROGEA公司开发。该公司1990年开始开发基于Windows平台的自动化控软件，可在同一开发平完成不同运行环境的需
7.GENESIS 64:美国著名独立组态软供
7年推出了业内首金牌合作伙伴，其产品是建立在开放的工业标准之上
款集传统SCADA、3D、GIS于一体的组态软件GENESIS 64。
GENESIS64 作为基于.NET 64bit 平台全新设计的产，为客户提供一个360 三维操作视景。产
三位一体:HMI/SCADA系统、三维 (3D)虚拟现实系统、和GIS SCADA 统一在一个平台 多维度集成:过程数据外，支持视频、地理信息、管理数据、IT/Web信息集成 高度模块化:支持界面展现、数据管理、报警管理
技术领先:原生64位应用、基于微软.NET Framework 4.0，基于WPF/WCF
开放架构:基于SOA，全面支持OPC UA架构、移动、跨平台
产品线丰富:64位/32位HMI/SCADA, Historian, OPC/UA产品，生产智能和MES/EMS软件
C)国内现状
1.世纪星:由北京世纪长秋科技有限公司开发。产品自1999年开
2.三维力控:由北京三维力控科技有限公司开
3.组态王KingView:由北京亚控科技发展有限公司开发，该公司成立于1997年。1991年开始创业，1995年推出组态王1.0版本，目前在市场上广推广KingView6.53、KingView6.55版本，每年销量在10,000套以上，在国产
4.紫金桥Realinfo:由紫金桥软件技术有限公司发，该公司是由中石油大庆石化总厂
5.MCGS:由北京昆仑通态自动化软件科技有公司开发，市场上主要是搭配硬
6.态神:态神是由南京新迪生软件技术有限公司开发，核
D)发展趋势
a. 监控组态软件日益成为自动化硬件厂商争夺的重;b. 集成化、定制化;c. 纵
功能向上、向下延伸;d. 横向:监控、管理范围及应用领域扩大。例如:城市危险源实时监测:对放危险源场所、危险源行踪的监测。避免放射性物质和剧毒物质失地流通。国土资源立体污染监控:对土壤、大气中与农业生产有的染物含量进
5.1模拟画面
a)趋势画面
b)工艺画面
7
C)报警画面
6.1设计总结
对组态软件的历史、发展及国 网络
8
3 1城市天然气门站
主讲人王若男二?一一年三月天津石油职业技术学院?31城市天然气门?32天然气储配站?33清管设?34天然气的流量计量1.门站平面布置与工艺流程2.输气管道的清管工艺设3.除尘设4.自动加臭系门站是长输管线终点配气站门站是长输管线终点配站任务任务是接受长输管道来气并进行净化接受长输管道来气并进行净化调压调存存储储计量计量分分配分量分配气质检查和加臭。气质检查和加臭。一门站站址的选择1门站与周围建筑的防火间距必须符合现国家标准《建筑设计防火规范》的规定2门站站址应具有适宜的地形工程地质供排水和通信等条3门站站址宜靠近城镇用气负荷中心地区。二门站工艺流天然气由高压管道输送到门站总进阀进天然气由高压管道输送到门站总口阀进入汇管再三两一备过滤计量计量入汇管再经三路两开一备过滤计量计量后通过两并联调压统一开一备将压后通过路并联调压系统一开一备将压力由力6.0MPa6.0MPa调到调到4.0MPa4.0MPa后经加臭装置进入下经加臭装置进入地下输气管道输管道进入加气站。入加气站。清管的目的管的目的清扫管道杂物清扫管道内杂物积液积液积污提高管道输污提高管道输送效率减少摩阻损失减少管道内壁腐蚀延送效率减摩阻损失减少管道内壁腐蚀延长管道使用寿命。长管道使用寿命。清管球??清管设施应设在分输站城市门站内清管设施应设置在分输站或城市门站内??采用不停气密清管流程采用不停气密闭清管流程??清管器的通过指示器应安装在进出站的管段上将指示清管器的通过指示器应安装在进出站的管上将指示信号传至站内信号至站内??清管器收发筒的结构应满足通过清管器或检测器要求清管器收发的结构应满足通过清管器或检测器要求??清作业清除的污应进行收集处理不得随意排放清管作业清除的污物应进行收集处理不得随意排放??清管器收发筒上的快速开关盲板不应正对间距不大于清管器收发筒上的速开关盲板不应正对间距不大于6060米的居住区域或建筑物。米的居住域或建筑物。清管扫线规定管扫线规定11输气管道试压前应采用清管器进清管输气管道试压前应采用管器进行清管并应不少于两次并应不少于两次22清管扫线应设临时清管器收发设施和放空清管扫线应设临时管器收发设施和放空口口33输气管道在投入使用前应进行干燥清管输气管道在投入使用应进行干燥清管必要时可以注入吸湿剂。必要可以注入吸湿剂。除尘的目去除天然气中的固体杂质以免增加管道阻力降低管道输送效率加速管道设备的腐蚀以达到国家对天然气杂制的要求。除尘设备有两分别是旋风除器和过滤器。一般分输站采用旋风除尘器城市门站采用过滤器。一旋风除尘器工作原理1含尘天然气进气管进入旋风除尘器后做螺旋向下运动称外。2由于尘粒质量较大在离心力作用下被甩到器壁并在重力作用下沿壁下滑落排灰管。3而外旋流气体达到锥体时其切向速度逐渐提高并由底向上以同样的螺旋方向形成内旋流最后经排气管排出。二旋风尘器结构尺寸1进口管形式与尺寸切向进口渐开线进口切线进口螺旋进口轴向进口1进口管式与尺寸1进口管形式与尺寸进口管有圆形和矩形两种平口管位置与旋风除尘器顶盖相平或与顶盖有一段距离。1进管形式与尺寸有利于除上旋流。有利于细粉集于顶盖下面的上旋中并通过旁室进悬而进一步分离。1进口管形与尺寸进口截面积qv/abApT86400/TZqvpqvooo2圆筒结构尺寸工程上常用除尘器筒体直径大于200mm一般应Do满足b/Do0.20.25a/Do0.40.75筒体高度:h1.52.0Do3圆锥体结构尺寸满足h’2.0 2.5DoD10.15 0.4Do半锥角取:13?15?4排气结构尺
de0.30.5Dohe0.30.75Do5灰斗6除尘压力损失计算gv2108.9p262edabk加的目的为安全使用天然气当天然气从管道和设备中泄漏出来时由于加臭使人马上察觉到同时也是一种管道检的方法。一燃气气味添加剂—四噻五色透明有饿味。TNT C4H8S抗氧化性能强化学性质稳定气味存留时间久烧后无残留物不污染环
城市天然气门站消防设计探讨
檲檲檲檲檲檲檲檲檲殘 檲檲
燃气输配与储运殘 檲檲
城市天然气门站消防设计探讨
， ， ， 邴守启王峥
( )， 100032北京市煤气热力工程
，、 : 分析了以往天然气门站消防设计中存在的误区从社会消防力
，3 。。 灭火器配置 个方面对规范进行解读结合实例对城市天然门站的消防设计进
; : ; 消防依托; ; 关键词天然气门站消防给
:文献标识码 , 4416( 2011) 05 , 0A31 , 031000 : TU996 B : 中图分类号
Discussion on Fire Control Design of City Natural Gas Gate Station
BING Shouqi， WANG Zheng， XIAO Wei， MA WeiSome misconceptions in previous fire control design of natural gas city gate staiotn are Abstract:
analyzed, The code is interpreted in termsof social fire support，fire water uspply and fire extinguisher
distribution, The fire control design of natural gas city gate stiaotn is discussed with an example,
ey wods: natura gas cty gate staotn;fre support;fre water usppy;Krliiiilfire extinguisher
distribution;fire control design
，。 力量灭火因此门站选址时应调研附近的社会消1 概述，。防设施保证门站在其责任区内 ，、门站市天然气输配管网的起点有
2006,42, 《按照建标 号城市消防站建设标准 、、。加臭分配等能由于输送介质天然气的易扩 量,1,( ) 》，5 min 修订 内 消防队一般应在到出动命令后、、，压缩性易燃烧性和易爆炸性站的消 散性—2004，GB 50183《到达而在 石油天然气工程设计 ，防系统建设显得尤为重要对保障城市供气系统安 ，、、、》中考虑到气厂站点多线面广布 防火规范。 全平稳运行具有重要的意义，、30 min 人口密度小的特点将 内到达的消 局分散，，由于门站的建设规模一般不设置储罐消防 。in 30 m而 的界限是根据气体 防力量均计算在内，，工往得不到重视且规范要求不明确导致门站 ，储罐的泡沫灭火时间到的对于没有储的门站 : ?门站选址未考虑社会 ,2,，。因此在现行规范条件 的消防设计存在以误区还需规范做一步完善 防力量依托条件。?门站一律不设置消防给水。in ，30 m下可将出警
。 市天然气门站的消防设计进行探讨
3 2 社会消防力量依托 消防给水系统
GB 50183—2004 8, 1, 2 “，、 中 条规定集输气工程 门站站址般是结合长输管道位置
， 、、、、、、工程地质供电给水排水和通信等条件综合确定配气站输气站清管计量站及五级 中
，。、由于门站建设规模 注气站采出水处理站可不设消防给水设 对于消依托条件却很少考虑
”。GB 50028—2006《》, 5,6城镇燃气设计规范中 ，，施小不可能单设消防站和消防车需依托
19 “条规定门站的工艺装置区可不
?A 31?
煤 气 与 热 力www, watergahseat, com 31 5 第 卷 第 期
，，”。 Q———B 统因此不在门站设置消防给水的现象比较普计算元的最小需配灭火级
，，K( K———遍笔者认为这并不一定恰当应从门站的实际情况 修正系按可燃气体储罐区
。 = 0, 3) ，考虑不
GB 50016—2006( S———( 《》建筑设计防火规范以下简 计算单元的保护面积按装置区的基 2， 《》) , 1, 2 “8建规中 条规耐火等级不低于二) ，m 称底面积确定3 3 000 m且建筑物积于等于 的戊类厂房或居 U———B、C 类火灾场所单位
2 500 住区人数不超过 人且建筑物层数不超过两层的 / B，, 5 m0 积 严 重 危 级 取 按护面2 ”，即只有在符合该条的 ，居住区可不设置消防给水m/ B 。GB 50183—2004 是从 ，情况下才
，、、，规模小人员少大多数 、 灭火器的设置点一般布置在工艺装置区周，长输管道工程考
，、《》、。配气站能满足建规的条件且这类厂站距 靠近道路位置明显和便取用的地点按严重
，9 m 险级的最大保护距离 进行设置保证整个计算 ，，离城市远没有市政水设施如果都单独建
。 ，2 ，、。单元在灭火器保护范围内且灭火器不得少于 具加压设备及配套管网造价高城市天然气 水池—2005 ( 7, 3, 4 ) ，GB 50140最后根据 中的确定 ，，站与之不同办公区人员较多除负责门
( 2) 。; 并 ，每个设置点的最小需配灭火级别见式，外还负责整个输系统的监控管理和
，， 且门站靠近城市用气负荷区一般
Q ( 2)，， = Q 如果只设置低压室外消防给水系统造价增加很少c N 。 门的消防安全则会提高很 Q———计算单元中每个灭火器设置点的最式中 GB 50028—2006 c 规定工艺装置区
小需配灭火级别，B，给水统办公区建筑规模就成为是否设置消防给 N———，，。算单元中灭火器设置点数 因此应以办公区为保护对象符合 水决定因素，，《》8, 1, 2 建规条规定的可不设置防给水否则需 ，GB 50028—2006 8 对于灭火器的类型中选用 , 2, 2 , 2 《》8建规表 规定的消防水量设置室外消 ，kg 手提式干粉灭火器并根据场
，，防给水系统采用低压制利用市政供水的水量和水 。 GB 50160—200835 kg 部分 推车式干粉灭火器 3 ，; 5 10 000 m办公楼超过 层体积大于 时还应 《》石油化工企业设计防火规范规定扑救可燃气体 压。由于以公为保护对 ，设置室内消防给水系统火灾宜选用钠盐干粉灭火器手
，，2 h 象消防给水系统应以火灾延续时间为 计算而 g 6 kg 8 kg，20 k 或 推车式干粉灭火器格为 格为—2004 8, 6, 1 —g。—2005，GB 50183GB 5002850 kGB 50140不以 的 条 和 或 根据 碳
， B、C ，A 2006 6, 5, 19 3 h 。火器可扑灭 类火灾但不适合 类灾场所的 条规定的 进
，、B、C A而磷酸铵盐干粉灭火器可扑灭 类火灾适用 4 移动灭火器配置
。 ，，、、，，灭火器轻便灵活机动使用方法易于掌握可 性更广且可以与公区的灭火剂统一
，对于严重危险级场所单具灭火器的最小配置级别 ，，扑救初起火灾防止火灾蔓延是工作人员灭火自救 ，89 B，5 kg 填充量为 以上的均可满足要求建 。 的主要消防器材，8 kg 填充量在重量和体积适成人使 议选用，C ( ) 工艺装置区的火灾属于
，B 没有气体类灭火定级标准国外标
,4, ( ) C 。GB 50140—2005《液体和 类归为一类建筑灭 ，。 用有利于要场所迅速操作 对于
，，GB 50140—2005 35 kg 火器中没有 规格建议设计 》C B 中 火灾依据 类火灾的 火器配置设计规范,3,50 kg 。 填充量 ，B 时选用准配置灭火器因此可按照 类火灾
，( 1) 。Q B B 其中的单位 是灭火器扑灭 5 应用实例，计算见式4 3 × 10m/ h， ，13 某市天然气门站设计能力为 类灾效能的基本单位。2 6 653 m。、、 工艺装置区设置加臭过滤计和 占地2 ，724 m，1 3 调压装置基底面积为 座
，1 1 办公楼和 座地上 层的辅助用
2 2 1 173, 11 m 188, 56 m 。 为 和 该门站消防设计方S Q = K ( 1):案如
?A 32?
，www, watergahseat, com : 31 5 邴守启等城市天然气门消防设计探讨第 卷
，， ,2,, ? 经调研该门站附近有某消防中队可以依郭俊周晖天然集输管道工程的消防
， ，5 ，27 托该消防中队配备有消防车 辆消防人员 人 ，J,200826( 6) : 65 , 69, ,,，天然
, 5 km，10 min。7消防中队距门站 出警时间约为 TM ,3,，，, NFPA1 《》 刘静程远平高宇飞从通用消规范，3 ? 门站办公楼为地上 层建筑体积约为 ,J,, 《》看我
,， L / s，。, J,, 水源为附近市政自来水聂世全石油库存储区灭火器配置探讨油气 采用低压消防系统 ,4,，2002，21( 9) : 41 , 45,DN 100 mm接管管径为 日用消防合用室外
， 道和枝状供水管网在办公楼周围设
, 0 m2 ，2， 个消火栓距道路边缘不大于 距建 消火栓, 0 m。5筑物外墙不小
: ? 工艺装置区灭火器配置为
, 4 B，9 m 434配灭火级别为 根
，，6 的规定灭火器设置点为 个每个
, 4 B，728 kg 配灭火级别为 填充
，144 B，酸铵盐干粉灭火器单具灭火
2 。18 m 置点设置 具按最大保护距
3 ，50 kg 式灭火器 处选用 填充量
B，，297 盐干粉灭火器单具灭火级别
1 。 具 设置: ( 1980 , ) ，，， 作者简介邴启男黑龙江尚志人
( ) ，， 给水排水专业注册公用设
、。事供热燃气行业厂站的给排
: ( 010) 66017776 3041 电话转: 参考文献E ,m ail: bshqi@ gasheat, com, cn “” ，，,1,, 城市燃气消防工作中消唐素珊雪敏郑中华: 2010 , 06 , 20; : 2010 , 07 , 12收稿日修回
櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵
? ?信息
我国启动对可燃冰成矿规律的新一轮研究
。。 973 ，3 我国已启动了对可燃冰成矿规律的新一轮研究该专项是国家 计划重点项目执行
，，20 可燃冰是天然气水合物的俗称是近 年来在海洋和冻土带发现的新型净能源可以作为传
，、。、煤炭等的替代品据估算世界上可燃冰所含有机碳的总资源量相当于全球
。2 倍 的
，、尽管我国的可燃冰勘探研究起步较晚但我国在海域可燃冰勘探实验合成领域已经与世界保
。 ，步在某些方面已形成了自
2015 俄罗斯计划 年底开始向
，2015 ，2011 7 据悉俄罗斯已确定在 年底开始向中国出口天然气并计划 年 月与中国石油天
，。公司签署天然气供应合同有可能在中国增加融资来建造旨在向中国出口然气的阿尔泰天然气
2015 3% ，2020 9% ， 俄罗斯计划将其在全球液化天然气产量中所占份额在 年前提高到 在 年前
% % 。2025 132030 14 年前提高到 以
( 本刊通讯员 供稿)
?A 33?
城市天然气门站流量计量系统设计
城市天然气门站流量计量系统设计
流量计量系统是城市门站的重要设施,用于与上游气源供应商的贸易结校 对、城市输配
行调度以及城市多气源采购成本核算分析。 1天然气流量计量系统设计原则 ①采用先的流量计算机系统,实
系统的数据交换、 多种流量计量单位的自动转换, 建立流量历史数据库, 日』 进行历史数据检索分
流量数据上传,纳入城市输配运
②采用稳定可靠的流量计,其计量精度、计量形式应与七游匹配,保证上 游流量校对的
件一致。
③流量计量程比应与城市输配系统运行工况特性相匹配, 保证在流量变化范 围内流
④在防爆区运行的流量计量装置应具有可
⑤流量计量系统具有较好的故障自诊
⑥考虑可不停产维修以及远期扩容等因素。
2天然气流量计量系统设计方案 , 天然气流量计量系统基本方案见图 l 。 涡流量计 A 涡轮流
气体涡轮流量计检测天然气流速,向流量计算机提供高频脉冲信号;流量计 算机 (FLC)进
运算以及多种计量单位换算与显示; 在线气体成分分析仪向流量计算机提 实时气体成分,以
积流量、质量流量的计算精度;压力变送器 (frr)、温度变送器 ('IT)向流计 算机提供燃气压
数据,使流量计算机将工况流量转化为标准状态流量;远程终端单元 (RTU)对流量计量通道
数据进行采集、逻辑顺序控制和数据通信控制。 3天然气流量计选用
为保证与西气东输郑州分输站流量计量系统在计量原理和精度上具有较 的一致性,以达
贸易结算数据校对的目的,郑州燃气门站流量计选用气体涡轮流量计,计量 精度为 O . 5%。
①流量计口径和量程比校核计算
门站工艺设计参数如下:高峰小时流量为 17. 0×104 mS/h ,平均小时流 量为 7. O ×104 m3/h ,低峰
小时流量为 2. 1×104 mS/h ; 气体涡轮流量计进口压力为 2. 5— 3. 5 MPa。 选配 G4000 TRZ D荷 300 mm气体涡轮流量计,品大标定流量为 6 500 m3/h ,最
320 mS/h 。
按照该设备的选型计算,选用 G4000 TRZ DN300 mm涡轮流量计可满足输 气能力 (2. 1~17. O) ×104 mS/h 的要求。
②气体涡轮流量计性能及特点
m 气体涡轮流量计相对误差为±0. 5%。
b 采用双径向轴承及止推轴承结构,具有特强过载能力,可长时间过载 1. 2倍最大流量,
载 1. 6倍最大流量。
c .压力损失低,当最大流量时其压力损失仅
d .采用强制润滑形式,在正确使用情况下可连续
e .具有自诊断功能。涡轮叶片端部切割磁力线 (径向 ) 发出脉冲信号,涡轮平 面孔洞切
(轴向 ) 也发出脉冲信号。 在正常情况下, 两组脉冲的比值应该保持恒定, ·旦 涡轮内部发生故
片打坏、轴承损坏等情况,两组脉冲的比值偏离恒定值,流量计算可立即 识别并
4流量计算机选用
选用 F1流量计算机来完成天然气流量计算和显示。 F1流量计算机是功能 流量计算机,
的模块、组态软件繁多,在实际设计过程中,要密切结合计量系统的结构、 运算标准等要素
①流量计算机配置
信号处理采用 1块 EXMFE4输入卡和 1块 MFA6输出卡, 4路脉冲和开关 量防信号输入, 其中 2用于输入气体涡轮流量计高频脉冲信号, 另外 2路 展备用; 2路 HART — bus 协
几,用于采集压力和温度变送器信号; 2路 RS-232接口,其中 1路向 RTU 传送流量数据,另 1路扩展
备用; 1路 RS-485接口,预留与其他
流量计算机组态软件选用 GAS — WORKS 软件进行计量系统的调试和置 系统参数,并
数据存储、归档和重组。
②流量计算机性能及特点
a .计算精度为 0. 01%。
b .日』根据所选用的标准状态,完成标准体积流量、质量流量和能量流 等瞬时流量及天然
因子的计算。
c . 存储器对数据归档间隔从 1 s至 1 h可编程调整。 若每 1 Inl’ n 存储 1次, 可存储 30 d
d . 采用带背光的 LCD 显示方式, 可显示标准状态 F 的瞬时流量、 累流量、 质量流量和能
同时也能显示工作压力、 温度、 仪表状态等信息。 根据显示不同参数的要求, 显示位数达小数点前 l 。 12位和小数点后 l 一 6位,通过面板上的键盘操 ,町查阅归档的资料,包括带有时间标签的
e .具有多种诊断功能,包括通道诊断、卡板诊断和系统诊断等,这些信息 都可上传站控系统,供管理
和操作人员及时进行维护。
f 连接现场的输入信号通道均为 [EEx ih]IIc防爆等级。
5压力变送器和温度变送器选用
①压力变送器
选用 Smart3051S 压力变送器。测量精度为 0. 5%,满足系统综合误差设
内;呵承受工作压力为 6 MPa,工艺设计压力为 3. 3MPa ;可承受环境温度 为 -40— 80℃,满足
一 10-40℃的气温变化; 防爆等级为 EEx ’ aIIC T4, 满足安场所防爆要求。 ②温
选用 644H 温度变送器。精度为 O . 18%,满足系统综合误差设计的要求; 量范围为 -200— 85C ℃,满足气 -20~20~CI作温度变
工作环境温度为一 20-85℃,满足郑州地区一 lO ~40℃的气温变化要求;防 爆等级为 EEx ia HC T4,满足安装场所
6双流量计量通道运行控制方案
为了保证流量计量系统具有较高的可靠性和可维护性,采用了 l 开 l 备的双 流量计鼍道并联运行冗余设计,见
图 2双流量计量通道并联运行
Hg . 2 PsrMlel operation of double flow metering channels
在两个流量计量通道上分别安装电动球阀来关闭或打开流量计量通道。 RTU 采 集流量数据和电动球阀状态并依据设计的计量通道
逻辑进行运算, 向电动球阀发送开关动作指令以实现双路计量
运行模式 1:A 通道工作, B 通道关闭。可对 B 通道流量计进行日常保养。 运行模式 2:B 通道工作, A 通道关闭。可对 A 通道流量计进行日常养。 运行模式 3:A 、 B 通道按设定的 _[作周期自动转换轮流工作,保 2台气体涡 轮流量计运转时间基本相同,避免某通道长期运
运行模式 4:其中一路流量计发生故障,自动切换至正常流量计通道工作,并使 故障流量计通道电动球阀处闭锁死状态,可拆除故障流
维修。
运行模式 5:当流量超出单通道设定的最大值时, RTU 自动切换至双通道工作, 使通道流量下降至正常工
7数据采集与通信
RTU 、 流量计算机、 在线气体成分分析仪、 温度变送器和压力变送器都基于微 处理器的
能化设备和仪表, 它们之间的数据通信要遵循标准化协议。 数据采
涡轮流量计 A 涡轮流量计 B
图 3天然气流量计量数据采集及通信方案
7 1 流量计算机数据采集与通信
①采集气体涡轮流量计流量数据
流量计算机通过 4芯双绞屏蔽电缆与气体涡轮流量计相连接, 采集主高频脉冲信 号 (AIS)和比较高频脉冲信号 (AIR)。主高频脉冲信号
气体流速, 流量计算机通过检测频率的变化计算气体流量的变化, 同时比较 AIS 和 AIR 的脉冲相位,若发冲相位差超过规定值,就判定
量计的涡轮叶片变形损坏,及时发出气体涡轮流
②采集压力、温度数据
流量计算机通过 2芯双绞屏蔽电缆与压力变送器和温度变送器相连, 2芯双绞屏 蔽电缆在传送数据的同时向压
流 lT 作电源。 流量计算机使用 HART — bus 协议与压力变送器和温度变器进行 通信,采集天然气压力和温度数据。于 HART — bus 协议
号识别安装在同一环路中的不同智能仪表, 压力变送器和温度变送器可以使用同 一电缆进行数据传送。 HART — bus 协议最多支持在同一
16台智能仪表,在进行智能仪表编程时,要事先做好工位编号分配设计。 ③采集在线气体成
流晕计算机通过 RS232通信接口和 2芯双绞屏蔽电缆与在线气体成分分析仪相 连接,通过 Mod . bus 实现数据采集。流量计算机通
主叫状态 (Master),在线气体成分分析仪通信应设置为被叫状念 (slave),流量计 算机时向在线气体成分分析仪请求气体成分数据, 气体成分分析仪响应并 发送最新的气
④与备份流量计算机进行数据通信
为保证流量计量系统工作的高可靠性,本系统采用流量计算机双机热备份配置。 流量计算机 A 和流量计机 B 之间通过 DSFG 通信协议交换数
量计算主机,并向流量计算机 B 发送流量数据和工作状态信息。一旦流量计算 机 A 发生故障,流量算机 B 就会自动接替量计算机 A 行流量计算。 反之,流量计算机 B 故障,流量计算机 A 也自动接替流量计算机 B 进
7. 2 RTU数据采集与通信
①与流量计算机数据通信
RTU 使用 2条 Rs-232通信物理链路,同时连接 2台流量计算机。使用 Modbus 通信协议,从流量
计算机获取流量、压力、温度、历史数据和流量计算机工作状态。 RTU 作通 信控制主机应
叫状态 (Master),流量计算机通信应设置为被叫状态 (slave)。 RTU 站控计算机 转送相关信
操作人员了解流量计量系统丁作情况, 同时也向加臭装置传送流量信, 控制加 臭量
气流量成
比例变化。
②采集流量计量通道电动阀门状态与通信
RTU 采集流量计量通道电动阀门全开到位、全关到位、开关转换动作和障的 逻辑信号,确
计量通道电动阀门状态, 依据设计的控制逻辑程序向相应的电动阀门发出控指 令,改变其工
③与城市燃气输配调度系统通信
RTU 使用 Modbus 通信协议, 可向城市燃气输配运行调度系统发送城市门站流量 数据。城市燃气输配运度系统通信控制主机应设置
(Master), RTU 通信设置为被叫状态 (slave)。 RTU 向城市燃气运行系统上传 瞬时流量、
计流量、 上小时累计流量、 昨日累计流量、 本日累计流量、 本月累计流量、 上, }j累计流
8天然气流量计量系统综合精度校核
天然气流量计量系统综合精度是表示流量计量系统整体性能的指标, 在系统设计 过程要做好各计量仪表精
流量计量系统综合精度按下式计算:
x=/xj+*i+x; +x:
式中 X--流量计量系统综合精度
z 、——气体涡轮流量计精度
w ,——流量计算机精度
x ,——压力变送器精度
札——温度变送器精度
本流量计量系统各计量仪表精度分配如下:气体涡轮流量计精度 x 。 =0. 5%, 流量计算机精度 xz :O . 01%.力变送器精度%=0. 5%,
精度 x 。 =O. 18%。则流量计量系统综合精度为 :x=,/x2+x2+x2 +x+2=0. 73%流量系统综合精度 <>
天然气城市门站防雷技术设计要点
天然气城市门站防雷技术设计要点
发表论文代理 http://www.lunwenkucn.com/
【摘要】近年来，因雷电击中建筑物及各种设施而引起的自然灾害频频发生。对燃气设施来说，一旦被击中，引起火灾的可能性极大，群众的人身财产全构成极大的威胁。所以，若要使得天然气工程安行，做好天然气城市门站的防雷技术设计工作就显得极
【关键词】天然气;城市门站;防
随着科学技术的不断发展，天然气的相关设备不断自动化以及信息化。为了应对雷击这种自然灾害，天然门站对防雷技术的要求也来越高。如何保天然气门站免受雷电带来的威胁以及确保天然市门站的正常运行，将是目前我们必须引以关注的
1雷电的产生及危害
1.1雷电的产生
雷电多产生于夏季。由于夏季天气，受热上升的水蒸气与高空的冷空气相遇，水蒸气受冷而凝结成小水滴，形成云。重的气团在下面将热气团抬至更高的高空，形成大面积的锋面雷云。这种云一般厚至几公里十几公里，云层上下相差四十多摄氏度。这种较高的差导致上下的冰晶与水滴不断碰撞而带上电荷，有的带正电，有的带负电。相互吸附的电荷不断壮大，不同极性的电荷聚在不同地方，导致云的内部以及云地之间形成巨大的电场，场强可达到几千万伏及上亿伏。相邻的云层或者云与地面之
就是闪电。闪电所产生的高温使周围的水滴以及空气迅速受热而急剧膨胀，从而发出大的响声，这就是雷
1.2雷电的危害
2010年颁布的《防灾减条例》中将雷电灾害列为我国防灾减灾的十大自然灾害之一，并且据资料不完全统计，我国每年因雷击带来的人员伤亡高达3000,4000，财产损失达50,100亿元。雷电灾所涉及的领域几乎达至各各业。在高科技日益发达的今天，电子技术已经应用到各个领域，由于电子备流耐受力差，一旦涉及一个线路，极有可能导致整个系统崩溃，由此造成的经济财
1.2.1雷电对微电子设
根据雷电对微电子设备的危害所产生的影响的程度大致划分为三个等级:污染?干扰和危害。
电磁污染:电磁污染指对人体和电子设备的影响。对人体来说，超负荷的电磁能量会引起人产生头晕，疲劳，免疫下降等症状。对电子设备元器件来说，超荷的电磁能量所造成的长时间累积效应会导致其抗能力下降，老化速度加快，使用寿命变短以及工作性能
干扰:相对电磁污染来说，干扰对电子设备所产生的影响比较小，主要是因为干扰消失后，电子设备和元器件能够恢复到常工作状态。但是在干扰存在的情况下，即在来电磁能量的扰动，会破坏电子设备或者元器件得工作性能，影响其灵敏度，别，降低其精读甚至导致错误码，信号失真，信息丢失和设备误动
危害:在极短的时间内，由强电或者强磁的能量对人或者电子设备以及元器件造成的无法挽回的损失，称之为危害。与以上两不同的是，害的破坏性最大，危害特指硬破坏，尤其强调不可挽回的久性破坏。除此之外，由于电磁干扰所导致的信号出错，从导错误的信号所控制的关键性的系统产生不可挽回的损失，此种现象也
2防雷技术在国内外的发展以及现状
从富兰克林发明的避雷针到人们注意到直击雷的危害，再到电力部门注意到雷电的二次效应危害，这百多年里，世界各国不断致力于避雷技术的研究。这期间从针对的强电系统到现在的弱电系统，对防雷的要求不断提高，这是因为雷电的强度有所，是因为随着科技的不断发展，电子品越来越普，电子品的灵敏度也越来越发达，网络连接也越来越广，由此引发的灾害也越来越大。所以，在电子时代迅猛发展的同时，对防雷技术的要求也越来越精细。1987年，美国的大力神箭升空后遭到雷击，火箭以及星全被摧毁。自此，美国投巨资研究防雷技术，终肯迪航天中心研究出人工引雷的方法，即在火箭尾部拖着带有铜丝的小火箭，用以测量闪电的种种特性与参数。1989年，8月12日，青市的岛油库遭雷击，引大灾，造成极其严重的人员伤亡与经济财产损失。这件事，引起举国上下的关注与重视。近年来，除了航天业外，其他个部门对于雷电的认识没什么进展。我国航天门通过借鉴美国的避雷技术，并且结合自己的实践，在航天飞行以及发射场的避雷方面基本上可以保证安全。即便如，随着电子技术的发，我国对防雷技的要求也只会有增无减。而且我国对防雷知识的普及远远不到位，现在电子技术已经基本上应用到行各业，而我国的大部分行业对避雷的认识还远远不够，一旦发生雷电灾害，各行各业在这个网络信息化的时代，都很难逃脱雷电灾害的影响。所以，仅我国的航天部门需
3雷击造成的危害形式
3.1直击雷
直击雷指的就是带电的云层对大地上的某一点发生猛烈的放电现象。由于这种雷所带的能量巨大，放电的地方果有建筑物以及人畜等，里的一切都很幸免。所以，唯一的办法就是在有建筑物以及居牲的地方做好避雷措施，将直击雷所带的破坏性电流
3.2雷电波侵入波
雷电波侵入波是指雷电对在建筑物外部所布置的的线缆进行放电。通常情况下，我们虽然在打雷之后及时拔掉电源，后却发现我的电子设备或者控制系统已经能工作。这就是因，雷电波在电缆线路里传播很快，可以说是以光速在传播，所，往往在我们听到雷声之前，室内的电子设备以及控制系统已
3.3感应过电压
当雷击发生在一些电子设备或者线的周围时，闪电在云层之间进行放电而没有直接对大地进行放电的现象，之感应过压。当闪电进行放电时，线缆及金属体能够感应到过电压。所以，即建筑物安有避雷设，雷电发生时，在雷电导入建筑物最顶上的避雷针，避雷线，避雷带，避雷网，引下等接闪器设备从而将雷电放入到大地的过程中，雷电在接地线周围瞬间所产生的强大磁场，也能会使一些电子设备丢失数据，甚至有可能造成元器件被击穿或者电路板被烧毁，与此相关的整个系统都将
3.4地电位反击
地电位反击，顾名思义，大地的电位在雷击的危害中发挥着不可小觑的作用。以，当雷电击中的是安装有避雷设施的建筑物时，接地网地电位在极其的时间里瞬间涨到数几万伏，携带着大能量的雷电流将会着各种设备的接地部分，潜入设备的供电系统和各种网络信号系统，甚极有可能击穿大地进而潜入其他设备以及相应的系统，以致四周的电子设
4防雷技术的设计
4.1设计的规范要求
防雷装置主要是用于保护某空间避免受到雷电的破坏，包括外部防雷和内部防雷。外部防雷主是为了避免直击雷产生害，而内部防雷是为了避免由于雷电产生电磁效应带来。在雷电发生时，雷电波会沿着架空路线、电
入室内，损坏电气、信息系统的元件。因此依照相关的规范要求，门站供系统应设置过压保护，信号系统为避免雷电带来的损坏应安装信号电涌保护器。在供电统中为避免过大的击电流损坏单机防护，应在源线上采多级电涌保护器，级泄能的方式下，保证供电系统各部分不受破坏，从而使整个系统正常工作。在有爆炸危险的环境中，电气备的金属外壳可靠地。在城市门站周围1区内的所有电气备以及2区内除照明灯具外的其他电气设备，应采用专门的接地线。接地干线应爆炸危险区域内不的方向不少于两处接地体连接。电气设备的接地装置与独立的雷的接地装置应分开设置;与建筑物上的避雷针接地装置可合并设置。为避免筑物内各金属部分之间迸发电火花，所有的外露导电部分和电气装置外导电部分应总等电位连接和辅助等位统相连接。为了提高接地的可靠性，接地干线宜在爆炸危险区域不同方向且不少于两处与接地体相连接。防静电的接地装置可与防感应雷和电气设备的接地装置共同设置。只做防静电的接地装置，每
4.2直击雷防护
直击雷的防护基本上是每个领域的防设施中必不可少的一部分。比较通用的手段就是采用避雷针，避雷带等方法，但这限于对般性的建筑可以起到避雷的效果，对拥有大量的电子设备的建筑物或者易易爆的场所，这样的置所产生的二次雷击效应及其带来的危害也是巨大的。以，除此之外，还要针对其产生的次效应采取必要的措施。通常的做法是根据利用阻抗限流的原理来优化避雷针，目的就是在电流导的同避免二次雷击的产生。目前，由于直击雷防护广泛应用在弱电系统和易燃易爆的环境中，并取得了较为理想的
4.3改善电磁环境
改善电磁环境包括两方面:机房建筑物的电磁屏蔽和室外设备的电磁屏蔽。首先，每建筑物的屋顶都要安装
针。其次，采用法拉第笼进行电磁屏蔽。法拉第笼包括屋顶避雷网，避雷带和引下线，机房屏蔽和接地系统。再有，室外的壳应具备良好的电气贯通和电磁蔽性能，壳体内设专用接地端子。室外的信号设备的金属箱，盒壳体须地。还有，独立的避雷针以及架空的避雷网应该装有独立
4.4设置防雷保护器
防雷保护器主要包括电源防雷保护器，仪表防雷保护器以及监控?
首先就电源防雷保护来说，为了防止由雷击电流过大使得单级防护出现损坏和产生高残压，采用多级电涌保护器来分级泄流，而长SDP使用寿命和保证设备端口耐雷电冲击电压高于设备端口的残压，确保设备的安全用。第一级电涌保护用来限制第一次雷击所产生的过电压，加装在总配电柜处。并记在电涌护器前加装熔断开关。第级电涌保护器是用来限制第一次雷击波尾以及后续雷击所产生的过电压和操作过电压，加装在分配柜处ups前方。同时也要切记在电涌保护器前加装熔断开关。第三级过电压保护主要是用来控制机房的设备以及其他重要设备。安装的
其次，就仪表防雷保护器来说，天然气门站对各类仪表和自动控制系统的精度要求极高，然而较强的闪电感应能力，雷电流以及电位就会把元器件击穿损坏，至导致整个自动控系统无法正常运行以及工作。可见这些仪表对雷击的抵能非常的差。所以，在系统之外的线路上安上电涌保护器是极
4.5防雷接地系统
接地系统是防雷工程的基本要求之一，也是最有效的途径之一，它的作用就是对通过将电流引入地下，从而达到疏导防雷的效果。来看，接地系统也是防雷技术中
之一。所以，设计好接地系统，是对防雷技术的基本要求，也是防雷
一般情况下，防雷接地系统不是独立的，而是和其他接地置共用一套接地装置，其他装置有防静电装置，电气设备接地装置以及信息系统接地装置。电阻的阻值应小于4Ω。但果是独接地的情况下，防雷接地或者电缆金属外皮和保护钢管两端接地装置的电阻阻值应小于10Ω。除此之外，然气门站上的气管道的始末终端以及分支处的接电阻的阻值应该小于30Ω.再有需要注意的一点就是，天然气门属于易燃易爆的所，其中的设备接地线最好和接地体以不同的方向连，并且连接处不可以少于两处，除此之外，焊接的部位应涂漆来做防处理。最后有一点需要注意的是，天然气门站的电气设备的接地装置以与建筑物的雷接地装共同使用，但是坚决不可以与独立接闪针的接地装置共同使用，并且要以大于3米的距离分开设置以避免雷电流经引下线及接地装置产生的高电位对被保护的建筑物以及
4.6等电位连接
从天然气门站内的天然气管道体来看，应该电气贯通，并且等电位连接的地方应该至少有两处，而离最好不大于25米。当天然气管道的弯头?阀门以及法兰盘等连接处过渡电阻不小于 0.03Ω时，最好用金属线连接。等电位连的地方还有露天设备区的防爆线盒，可燃气体报警器和防空区所有外露地面未跨接管道以及阀门。而控制室内的防电地，金属门窗以及暖气通道等金属物理应就近与接地系统做可靠连接，而且电子仪器的金属外
4.7雷电监测系统的维护
雷电监测系统由雷电信息管理系统和雷电数据监测采集系统两方面组成。雷电信心管理系统由通模块，PC机，打印和用电信息管理软件组成。雷电数据监测采集系统也叫雷测仪。雷电监测仪就是当每次雷击时，利用安
的接地引下线上的雷电流传感器来测量记录雷电峰值和发生时间，并且可以将监测到的数据传输给监控中心或者相关人。所以，为了确保防设在雷雨天气实发挥到相应的作用，在做好相应的避雷安全设施之后，还要定期进行雷电监测系统维护工作。常规的检查及护如下，并要做好相关的记录工作。首先，用户应该定期对配电系进行例行检;其次，在雷雨季节前，用务必对装置进行检查;再有，本地区落雷后，要严格对装置进行检查;最后，应采用测量仪，根据其提示的值变化对置进
5总结
天然气门站内有天然气管道，调压，计量，过滤，加臭等装置，并且还有一些自动化设备及电子信息装置。这些装置一旦到雷电击中，雷电所产生的大电流会即刻摧毁个设备系统。所以，做好防雷技术设计工作是保证天门站在雷雨天气正常工作的重中之重，也是人们生命财产
【
发表论文代理
转载请注明出处范文大全网 » 天然气城市门站监控系统设计
