王海清， 陳韜婕， 劉祥妹

(中國(guó)石油大學(xué)(華東) 安全科學(xué)與工程系， 山東 青島 266580)

數(shù)字化液化天然氣接收站綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)發(fā)

王海清， 陳韜婕， 劉祥妹

(中國(guó)石油大學(xué)(華東) 安全科學(xué)與工程系， 山東 青島 266580)

設(shè)計(jì)了數(shù)字化液化天然氣(LNG)接收站綜合教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，集成了DCS、SIS、FGS和報(bào)警管理等多層面立體安全技術(shù)屏障技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了模擬開(kāi)車啟動(dòng)運(yùn)行、操作卸船、氣化外輸、站內(nèi)循環(huán)與操作倒罐5種模式，并創(chuàng)新開(kāi)展了不同工藝單元泄漏場(chǎng)景模擬及其相應(yīng)的安全與應(yīng)急實(shí)驗(yàn)對(duì)策，包括壓力保護(hù)系統(tǒng)、模擬報(bào)警泛濫的管理和氣體探測(cè)等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。通過(guò)該數(shù)字化綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)，對(duì)探索在國(guó)際化工程教育的視野下，如何達(dá)成先進(jìn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與培養(yǎng)方案、課程體系建設(shè)之間的互動(dòng)影響，提供了重要的微觀案例與技術(shù)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。

液化天然氣； 綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)； 安全工程； 儀表化安防系統(tǒng)

0 引 言

2011年國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)第二十八次會(huì)議通過(guò)的《學(xué)位授予和人才培養(yǎng)學(xué)科目錄》，將安全科學(xué)與工程學(xué)科列為一級(jí)學(xué)科，這一事件對(duì)于進(jìn)一步推進(jìn)安全科學(xué)與工程學(xué)科及相關(guān)專業(yè)發(fā)展，優(yōu)化安全人才知識(shí)結(jié)構(gòu)，為提高安全科學(xué)與工程學(xué)科人才培養(yǎng)質(zhì)量帶來(lái)新的契機(jī)[1]。

安全工程專業(yè)的快速發(fā)展，極大地促進(jìn)了我國(guó)安全工程學(xué)科建設(shè)和安全工程專業(yè)技術(shù)人員的培養(yǎng)。但是由于存在人才培養(yǎng)模式單一，即絕大部分院校的安全工程專業(yè)人才教授偏重理論知識(shí)的問(wèn)題，使得該培養(yǎng)模式下的人才其無(wú)法很好地滿足社會(huì)對(duì)于安全工程專業(yè)日益增長(zhǎng)的需求。故應(yīng)提高安全專業(yè)人員的質(zhì)量，不斷完善高等院校安全工程專業(yè)的人才培養(yǎng)模式。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，課程設(shè)置也應(yīng)滿足培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的要求,在工程技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)及行業(yè)安全工程領(lǐng)域開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。安全工程實(shí)驗(yàn)室既應(yīng)滿足本科生基礎(chǔ)課程教學(xué)的需要，又要滿足安全工程學(xué)科發(fā)展的科研主攻方向的要求[2]。

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式存在以下弊端：① 大部分的實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維；② 實(shí)驗(yàn)室對(duì)外開(kāi)放交流不夠，導(dǎo)致學(xué)科建設(shè)、學(xué)術(shù)領(lǐng)域的最新信息不能及時(shí)地引入到學(xué)生的實(shí)踐環(huán)節(jié)中來(lái)；③ 未充分利用現(xiàn)有資源整合實(shí)驗(yàn)室，缺乏綜合性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[3-5]。結(jié)合國(guó)內(nèi)外部分高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，本文將現(xiàn)代過(guò)程安全管理技術(shù)(儀表化安防技術(shù))與化工工藝單元結(jié)合，設(shè)計(jì)了數(shù)字化液化天然氣(LNG)接收站綜合教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，創(chuàng)新開(kāi)展了不同工藝單元泄漏場(chǎng)景模擬及其相應(yīng)的安全與應(yīng)急實(shí)驗(yàn)對(duì)策，包括壓力保護(hù)系統(tǒng)、模擬報(bào)警泛濫的管理和氣體探測(cè)等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

1 數(shù)字化LNG接收終端實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)

液化天然氣(Liquefied Natural Gas，LNG)，通常由專用運(yùn)輸船從生產(chǎn)地輸出終端運(yùn)到目的地接收終端，經(jīng)再氣化后外輸至用戶。LNG接收站的工藝方案分為直接輸出式和再冷凝式兩種，兩種工藝方案的主要區(qū)別在于對(duì)儲(chǔ)罐蒸發(fā)氣(BOG)的處理方式不同。直接輸出式是利用壓縮機(jī)將LNG 儲(chǔ)罐的蒸發(fā)氣壓縮增壓至低壓用戶所需壓力后與低壓氣化器出來(lái)的氣體混合外輸；再冷凝式是將儲(chǔ)罐內(nèi)的蒸發(fā)氣經(jīng)壓縮機(jī)增壓后，進(jìn)入再冷凝器，與由LNG儲(chǔ)罐泵出的LNG 進(jìn)行冷量交換，使蒸發(fā)氣在再冷凝器中液化，再經(jīng)高壓泵增壓后進(jìn)入高壓氣化器氣化外輸。再冷凝工藝可以利用LNG 的冷量，減少蒸發(fā)氣體壓縮功的消耗，從而節(jié)省能量，比直接輸出工藝更加先進(jìn)、合理[6]。

LNG接收終端實(shí)驗(yàn)裝置是為本科多門安全專業(yè)課程提供實(shí)踐性認(rèn)識(shí)和安全技術(shù)措施的操作平臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)很好地將LNG接收終工藝與安全控制系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，由LNG接收終端實(shí)驗(yàn)裝置及控制系統(tǒng)兩部分組成。包括LNG接收站的卸船工藝、儲(chǔ)存工藝、低壓/高壓輸送工藝、再冷凝工藝、火炬放空工藝、氣化外輸工藝功能模塊及輔助設(shè)施(如控制工藝、排污工藝、充氣工藝、后臺(tái)管理工藝等)。該平臺(tái)有利于學(xué)生對(duì)LNG終端接收工藝及自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)理的理解，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果[7-8]。由于國(guó)內(nèi)大型LNG 接收終端運(yùn)行時(shí)間不長(zhǎng)，缺乏經(jīng)驗(yàn)，很多技術(shù)需要借鑒及摸索，因此，實(shí)驗(yàn)裝置的建設(shè)可為國(guó)外大型LNG 接收終端運(yùn)行技術(shù)的吸收、消化提供硬件基礎(chǔ)，也可為L(zhǎng)NG終端控制提供實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)。

設(shè)計(jì)LNG接收終端實(shí)驗(yàn)裝置的主要功能如圖1所示，其中一些功能模塊做過(guò)必要的近似處理，如卸載功能等[7]。根據(jù)圖1所示的實(shí)際LNG接收終端的液化天然氣的輸入和天然氣的輸出狀況，LNG接收的操作可分為以下幾種模式[9-10]。

(1) 開(kāi)車啟動(dòng)運(yùn)行模式。通過(guò)用少量LNG試運(yùn)行該系統(tǒng)平臺(tái)，打開(kāi)處于卸料總管線、處于進(jìn)料管線以及處于進(jìn)氣管線上的截止閥，觀察各個(gè)工藝系統(tǒng)中的儀表變化情況，并記錄數(shù)據(jù)。

(2) 操作卸船模式。打開(kāi)處于卸料總管線上、進(jìn)料管線上、處于進(jìn)氣管線上的截止閥，開(kāi)啟卸船泵，采用較小的卸船流量來(lái)預(yù)冷卸料臂及卸料管線，以避免產(chǎn)生較多的蒸發(fā)氣；關(guān)閉上進(jìn)液閥，逐漸增加流量到設(shè)定值，進(jìn)行卸料；隨著LNG輸出，船內(nèi)氣相壓力會(huì)逐漸下降，為維持其氣相壓力值一定，利用儲(chǔ)罐內(nèi)產(chǎn)生的部分BOG加壓后，經(jīng)蒸發(fā)氣回流管線及蒸發(fā)氣回流臂送至船內(nèi)，補(bǔ)充船內(nèi)氣壓；卸料完成后，利用N2分液罐內(nèi)的氮?dú)獯祾邭埩粼谛读媳?、卸料管線上的LNG；開(kāi)啟低壓輸送泵、高壓輸送泵，打開(kāi)回流管線上用于保護(hù)泵的最小流量閥，關(guān)閉循環(huán)管線上的球閥，將儲(chǔ)罐內(nèi)LNG輸送至下一級(jí)，在輸送管線上的LNG被分成兩路：一路LNG經(jīng)過(guò)流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)入再冷凝器液化BOG，另一路LNG則與從再冷凝器出來(lái)的LNG混合直接被輸送至高壓輸送泵；開(kāi)啟汽化器，將LNG送至汽化器進(jìn)行氣化，送至下游用戶；在該操作過(guò)程中，要注意觀察各工藝系統(tǒng)中儀表的變化情況，并記錄數(shù)據(jù)。

(3) 氣化外輸模式。關(guān)閉卸船泵、處于卸料總管線上的截止閥、處于蒸發(fā)氣回流管線上的截止閥，打開(kāi)處于循環(huán)管線上的截止閥，其他設(shè)備的狀態(tài)與卸船--正常輸出模式相同，注意觀察各工藝系統(tǒng)中儀表的變化情況，并記錄數(shù)據(jù)。

(4) 站內(nèi)循環(huán)模式。關(guān)閉卸船泵、處于卸料總管線上的截止閥、處于進(jìn)料管線上的截止閥、處于蒸發(fā)氣回流管線上的截止閥、進(jìn)氣管線上的截止閥、壓縮機(jī)、低壓輸送泵、高壓輸送泵以及汽化器，開(kāi)啟循環(huán)管線上的截止閥、進(jìn)料管線上的截止閥，用少量的LNG循環(huán)保持系統(tǒng)的冷態(tài)，蒸發(fā)氣用作火炬長(zhǎng)明燈燃料氣，多余的蒸發(fā)氣則排放到火炬系統(tǒng)，注意觀察各工藝系統(tǒng)中儀表的變化情況，并記錄數(shù)據(jù)。

圖1 LNG接收終端工藝流程圖

(5) 操作倒罐模式。開(kāi)啟倒罐泵、打開(kāi)回流管線上用于保護(hù)泵的最小流量閥、處于倒罐管線上的截止閥，關(guān)閉回流管線上用于保護(hù)泵的最小流量閥、處于倒罐管線上的截止閥，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)儲(chǔ)罐之間的倒罐；在此操作過(guò)程中，注意觀察各工藝系統(tǒng)中儀表的變化情況，并記錄數(shù)據(jù)。

本實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)景如圖2所示。

(a)(b)

圖2 模擬LNG接收站實(shí)驗(yàn)裝置

2 儀表化安防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

儀表化安防技術(shù)是安全技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、儀表自動(dòng)化技術(shù)和信息技術(shù)的集成應(yīng)用，是技術(shù)安全(Technical Safety)的代表領(lǐng)域之一。代表性技術(shù)主要包括工藝安全管理PSM與風(fēng)險(xiǎn)降低技術(shù)、報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)及生命周期管理、安全儀表系統(tǒng)與功能實(shí)現(xiàn)、火氣系統(tǒng)FGS設(shè)計(jì)基礎(chǔ)以及探測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)等[11]。儀表化安防系統(tǒng)在化工工藝裝置中的應(yīng)用趨勢(shì)，表現(xiàn)為控制系統(tǒng)集成化，以及安全儀表系統(tǒng)的智能化。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家在現(xiàn)階段儀表自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)裝置的開(kāi)發(fā)、研制已經(jīng)形成了產(chǎn)業(yè)和規(guī)模。伴隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和教育事業(yè)的高速發(fā)展，教學(xué)設(shè)備產(chǎn)業(yè)面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。國(guó)內(nèi)的一些高等院校、公司和企業(yè)近幾年都在研究、探索儀表自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)裝置[12]。學(xué)生可通過(guò)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)學(xué)習(xí)掌握相關(guān)安全技術(shù)方法，從而來(lái)辨別工作場(chǎng)所的危害并且設(shè)置恰當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)層。

新型儀表自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)裝置具有利用組態(tài)軟件技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)儀表的監(jiān)控以及操作過(guò)程的監(jiān)視；控制對(duì)象組件全部源于企業(yè)，高于企業(yè)，真實(shí)性、直觀性、綜合性強(qiáng)；被控參數(shù)全面，涵蓋了工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中常見(jiàn)的液位、壓力、流量及溫度等典型參數(shù)；控制參數(shù)和控制方案多樣化，通過(guò)不同工藝管路、動(dòng)力源、執(zhí)行器、控制器以及被控參數(shù)的組合可構(gòu)成多種典型的過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目[12]等特點(diǎn)。

本實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)中參照了國(guó)內(nèi)外儀表化安防系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置，以及IEC61508、IEC61511、ANSI/ISA-84.01、DIN V 19250、NFPA- 85等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合現(xiàn)今儀表化安防系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，為解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)在國(guó)際化合作中缺乏綜合性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、不能反映現(xiàn)代過(guò)程安全管理的技術(shù)要求等亟待解決問(wèn)題，設(shè)計(jì)了集成DCS、SIS、FGS和報(bào)警管理等多層面立體安全技術(shù)屏障技術(shù)的數(shù)字系統(tǒng)，應(yīng)用于LNG接收終端實(shí)驗(yàn)裝置中。

2.1 DCS系統(tǒng)

DCS 系統(tǒng)采用橫河CENTUM VP R5 系統(tǒng)完成控制和顯示需要，包含現(xiàn)場(chǎng)控制站(FCS)、人機(jī)接口站(HIS)兩部分。具有雙冗余和可靠性、Windows操作系統(tǒng)、多顯示器環(huán)境的系統(tǒng)架構(gòu)特點(diǎn)，且可用于大規(guī)模裝置的可測(cè)量性；具備統(tǒng)一的操作和監(jiān)事環(huán)境以及控制功能。

CENTUM VP 提供用于監(jiān)視、控制、操作、計(jì)算、邏輯功能以及順序控制的功能塊。這些功能塊不僅可以用于執(zhí)行連續(xù)控制，而且可以用于執(zhí)行先進(jìn)控制、復(fù)雜的順序控制、批量控制以及其他的控制，從而滿足不同的用戶需求。通過(guò)這些控制塊的組合使用，工廠系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以在小型和大型之間靈活變動(dòng)。其功能分為系統(tǒng)集成、先進(jìn)單元儀表、批量控制、并行工程組態(tài)、在線維護(hù)、虛擬測(cè)試6大塊。

2.2 SIS、FGS系統(tǒng)

SIS 、FGS系統(tǒng)采用橫河Prosafe-RS 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制需要。ProSafe-RS采用與CENTUM VP相同的結(jié)構(gòu)和技術(shù)。除了這些技術(shù)之外，每塊ProSafe-RS控制器卡、輸入卡和輸出卡在內(nèi)部特別采用了雙重化的結(jié)構(gòu)以達(dá)到更高的安全等級(jí)，適用于SIL3的應(yīng)用場(chǎng)合。此外，ProSafe-RS對(duì)超過(guò)99%的部件進(jìn)行自診斷，因此可以快速檢測(cè)故障，使得故障的修復(fù)也可在一個(gè)允許的期限內(nèi)完成，從而最小限度的影響工藝過(guò)程。

ProSafe-RS優(yōu)勢(shì)不僅體現(xiàn)在非常高的安全性和可用性方面，而且還體現(xiàn)在能夠與CENTUM VP真正緊密集成。ProSafe-RS可以直接到CENTUM VP的控制網(wǎng)絡(luò)V net上，SIS和DCS功能間的數(shù)據(jù)交換不需要網(wǎng)關(guān)或接口硬件，而且安全控制器間的安全通信在DCS和SIS的集成配置中得到了實(shí)現(xiàn)和認(rèn)證。ProSafe-RS和DCS之間的通信通過(guò)了TüV認(rèn)證。

通過(guò)DCS和SIS之間的集成，操作人員可以從CENTUM VP的操作員站上的一個(gè)窗口中，看到整個(gè)全廠的信息，而不再是分別監(jiān)控SIS和DCS。由于信息的集中顯示，操作人員可以更快地預(yù)測(cè)和判斷工藝過(guò)程是否接近到了緊急狀況。對(duì)于工藝過(guò)程信息的集中顯示不僅有助于快速監(jiān)控，而且還可以避免錯(cuò)誤判斷和誤操作。ProSafe-RS的這些優(yōu)勢(shì)可以提高整個(gè)工廠的安全性。

DCS、SIS、FGS一體化平臺(tái)的總體規(guī)劃統(tǒng)配置圖，如圖3所示。

圖3 數(shù)字化LNG接收站安全教學(xué)實(shí)驗(yàn)與科研綜合平臺(tái)總體規(guī)劃統(tǒng)配置圖

2.3 報(bào)警管理系統(tǒng)

報(bào)警系統(tǒng)是指一系列硬件和軟件的統(tǒng)稱，用于檢測(cè)報(bào)警的狀態(tài)，將信息傳遞給管理員，同時(shí)記錄報(bào)警狀態(tài)的變化[13]。先進(jìn)報(bào)警系統(tǒng)(Advanced Alarm Management System)技術(shù)可以為操作員提供更多的信息支持，并處理更復(fù)雜的報(bào)警情況，以滿足用戶對(duì)安全標(biāo)準(zhǔn)的要求。

采用橫河先進(jìn)報(bào)警管理系統(tǒng)，涵蓋了報(bào)警系統(tǒng)的規(guī)定、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、維護(hù)、監(jiān)控和檢測(cè)。通過(guò)該報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)報(bào)警優(yōu)先級(jí)的設(shè)定及報(bào)警合理化，抑制報(bào)警泛濫的現(xiàn)象。設(shè)置報(bào)警系統(tǒng)關(guān)鍵性能指標(biāo)KPI(Key Performance Indicators)，對(duì)報(bào)警系統(tǒng)的各方面性能進(jìn)行評(píng)估分析。過(guò)程報(bào)告-報(bào)警點(diǎn)界面如圖4所示。

3 綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的應(yīng)用方案規(guī)劃

數(shù)字化LNG接收站安全教學(xué)實(shí)驗(yàn)與科研綜合平臺(tái)，為了讓學(xué)生認(rèn)識(shí)LNG接收終端各個(gè)工藝系統(tǒng)：卸船系統(tǒng)、儲(chǔ)存系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、汽化系統(tǒng)等；熟悉并操控LNG接收終端五種操作模式；熟悉LNG儲(chǔ)罐的壓力控制系統(tǒng)；理解PI&D圖，將生產(chǎn)流程與PI&D圖上的設(shè)備一一對(duì)應(yīng)；了解生產(chǎn)中報(bào)警的各種類別，識(shí)別LNG

圖4 過(guò)程報(bào)告-報(bào)警點(diǎn)界面

接收終端綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的報(bào)警類型；初步了解報(bào)警管理中的基本操作，設(shè)置了模擬LNG接收終端泄漏事故及安全控制系統(tǒng)、模擬LNG接收終端壓力保護(hù)系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)的基本響應(yīng)操作、模擬報(bào)警泛濫的管理和操作、報(bào)警系統(tǒng)KPI的計(jì)算和分析，兩大類共5個(gè)實(shí)驗(yàn)。

3.1 模擬LNG接收終端泄漏事故及安全控制系統(tǒng)

將LNG接收終端處于操作卸船的工作模式，人為將卸料臂與岸上的卸料管線錯(cuò)位，或打開(kāi)管線上的電子閥，以此模擬泄漏事故，進(jìn)行事故分析及處理。

3.2 模擬LNG接收終端壓力保護(hù)系統(tǒng)

將LNG接收終端處于操作卸船的工作模式，通過(guò)控制LNG儲(chǔ)罐的壓力控制系統(tǒng)，人為關(guān)閉進(jìn)料管線上的截止閥；關(guān)閉下進(jìn)液閥，打開(kāi)上進(jìn)液閥，以模擬翻滾；將真空補(bǔ)氣閥全開(kāi)，以模擬破真空補(bǔ)氣閥失效，以此模擬LNG接收終端超壓事故。通過(guò)人為將去火炬的控制閥全開(kāi)，關(guān)閉進(jìn)氣管線上的截止閥，以此模擬LNG接收終端低壓事故，最終進(jìn)行事故分析及處理。

3.3 報(bào)警系統(tǒng)的基本響應(yīng)操作

將LNG接收終端處于操作卸船的工作模式，模擬泄漏、超壓事故，觸發(fā)壓力報(bào)警，確認(rèn)并讀取報(bào)警信息根據(jù)報(bào)警類型，判定事故原因及解決措施，由負(fù)責(zé)“現(xiàn)場(chǎng)操作”的同學(xué)進(jìn)行操作。根據(jù)“中控室”和現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)檢測(cè)儀表信息，判斷故障是否得到解決，并記錄響應(yīng)操作是否正確。最后匯總記錄數(shù)據(jù)，將報(bào)警管理軟件中的數(shù)據(jù)導(dǎo)出到Excel中。

3.4 模擬報(bào)警泛濫的管理和操作

將LNG接收終端處于操作卸船的工作模式，進(jìn)入報(bào)警編輯頁(yè)面，創(chuàng)建操作員自設(shè)報(bào)警。模擬泄漏和超壓事故，當(dāng)某個(gè)報(bào)警反復(fù)出現(xiàn)，其他報(bào)警也在不斷產(chǎn)生，且無(wú)法及時(shí)響應(yīng)的時(shí)候，選擇抑制特定報(bào)警。負(fù)責(zé)信息記錄的同學(xué)對(duì)操作員抑制報(bào)警的行為進(jìn)行判斷，如果被抑制的報(bào)警產(chǎn)生頻率小于5次/10 min，或累計(jì)出現(xiàn)次數(shù)小于5次，則視為不恰當(dāng)?shù)囊种?，同時(shí)是操作錯(cuò)誤，加以分別記錄。持續(xù)20 min后將自設(shè)報(bào)警的優(yōu)先級(jí)設(shè)置為中優(yōu)先級(jí)，再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)完成后，匯總并記錄數(shù)據(jù)，將報(bào)警管理軟件中的數(shù)據(jù)導(dǎo)出到Excel中。

3.5 報(bào)警系統(tǒng)KPI的計(jì)算和分析

將實(shí)驗(yàn)得到的報(bào)警數(shù)據(jù)導(dǎo)出到Excel表格中，打開(kāi)KPI分析計(jì)算軟件，導(dǎo)入數(shù)據(jù)。使用KPI分析軟件計(jì)算出主要KPI指標(biāo)，記錄報(bào)警參數(shù)。查閱ISA 18.2中各個(gè)KPI的標(biāo)準(zhǔn)值，據(jù)此評(píng)價(jià)報(bào)警系統(tǒng)性能狀況。

4 實(shí)驗(yàn)室應(yīng)急管理模式探索

高校安全工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作具有工作量大、學(xué)科覆蓋面寬、設(shè)計(jì)和儀器品種多、型號(hào)單一以及參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生人次多、流動(dòng)性大等特點(diǎn)。盡管實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容比較固定，人們對(duì)可能發(fā)生的事故有一定的準(zhǔn)備，但是，由于參加實(shí)驗(yàn)的學(xué)生人數(shù)多，流動(dòng)大，且其實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)、安全意識(shí)比較欠缺，這樣勢(shì)必增加了事故發(fā)生的隱患[14]。

高校安全工程實(shí)驗(yàn)室要貫徹落實(shí)“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的安全管理方針，要堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀，遵循“預(yù)防、減弱、控制”的安全技術(shù)措施等級(jí)順序的原則，針對(duì)安全工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)和常見(jiàn)事故類型，在提高認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)責(zé)任心；加強(qiáng)安全培訓(xùn)，提高實(shí)驗(yàn)室管理人員的安全技術(shù)水平；規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，加強(qiáng)安全標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)；及時(shí)更新和配備合適的消防設(shè)備[15-16]。

鑒于LNG屬于易燃易爆物品，且具有腐蝕性和強(qiáng)烈的刺激性，故還需設(shè)計(jì)完善的應(yīng)急管理模式，包括應(yīng)急預(yù)案的編撰，實(shí)驗(yàn)室安全標(biāo)識(shí)、安全防護(hù)裝置的設(shè)置等，以此達(dá)到與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接，滿足專業(yè)認(rèn)證和國(guó)際化培養(yǎng)等要求。

本實(shí)驗(yàn)室主要存在LNG泄漏、LNG儲(chǔ)罐超壓、漏電等危害事件，可能造成火災(zāi)爆炸、人員觸電等后果，故針對(duì)上述危害事件設(shè)計(jì)應(yīng)急方案。針對(duì)上述危害事件設(shè)置了ESD系統(tǒng)等自動(dòng)控制系統(tǒng)、火炬系統(tǒng)等泄放裝置以及消防用具等相關(guān)防護(hù)裝置作為應(yīng)急響應(yīng)裝置，保障師生的安全。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的數(shù)字化液化天然氣接收站綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)集成了DCS、SIS、FGS和報(bào)警管理等多層面立體安全技術(shù)屏障技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了模擬開(kāi)車啟動(dòng)運(yùn)行、操作卸船、氣化外輸、站內(nèi)循環(huán)與操作倒罐5種模式，設(shè)置了模擬LNG接收終端泄漏事故及安全控制系統(tǒng)、模擬LNG接收終端壓力保護(hù)系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)的基本響應(yīng)操作、模擬報(bào)警泛濫的管理和操作、報(bào)警系統(tǒng)KPI的計(jì)算和分析5個(gè)實(shí)驗(yàn)，便于學(xué)生更好地理解LNG終端接收工藝及自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)理。有效地解決了實(shí)驗(yàn)教學(xué)在國(guó)際化合作中缺乏綜合性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、不能反映現(xiàn)代過(guò)程安全管理的技術(shù)要求等問(wèn)題，有利于培養(yǎng)具有國(guó)際化視野的高素質(zhì)人才。為探索在國(guó)際化工程教育的視野下，如何達(dá)成先進(jìn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與培養(yǎng)方案、課程體系建設(shè)之間的互動(dòng)影響，提供了重要的微觀案例與技術(shù)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。

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Development of Comprehensive Experimental Platform for LNG Receiving Terminal Demanded by Safety Engineering International Education

WANGHaiqing,CHENTaojie,LIUXiangmei

(Department of Safety Science and Engineering, China University of Petroleum (East China),Qingdao 266580, Shandong， China)

The construction of safety engineering experimental education in oil and gas and the field of chemical industry, increasingly presents the developing mode of the combination in international culture exchange and digital safety technology. To solve the problem about lack of comprehensive experiment platform for international cooperation and not reflecting technical requirements about the modern process safety management in experimental teaching, this paper designed the comprehensive experimental platform for digital natural gas (LNG) receiving terminal that integrates DCS, SIS, FGS and alarm management, multi-level stereoscopic technology of safety technology barrier. The simulation of five modes which are starting up of running, unloading operation, gasification outside the transmission, the circulation in station, and pouring operation was realized. The stimulation of leakage scenarios in different process units and their corresponding experimental safety and emergency response, including pressure protection system, the management of stimulation alarm floods, gas detection, etc was carried out innovately. Through the construction of the digital comprehensive experimental platform, exploration in the context of an international engineering education, we established the advanced teaching experiment platform and training programs, and realized the interaction of curriculum system construction The reform can provide an important microscopic case and the technical implementation foundation.

liquid natural gas; comprehensive experiment platform; safety engineering; instrumentation safety system

2016-06-20

中國(guó)石油大學(xué)(華東)教學(xué)改革重點(diǎn)項(xiàng)目(JY-A201404)

王海清(1974-)，男，山東青島人，教授，研究方向?yàn)榘踩珒x表系統(tǒng)，HAZOP/LOPA，報(bào)警管理和可靠性RAM分析等。

E-mail：wanghaiqing@upc.edu.cn

G 482

A

1006-7167(2017)06-0249-06