李兆田

青島能源華潤(rùn)燃?xì)庥邢薰竟芫W(wǎng)分公司 山東青島 266000

目前國(guó)內(nèi)LNG接收站的生產(chǎn)運(yùn)行控制模式正從工業(yè)3.0時(shí)代的傳統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)向工業(yè)4.0時(shí)代的數(shù)字化、智能化方向轉(zhuǎn)變。未來(lái)，終端控制系統(tǒng)和頂層智能系統(tǒng)將以DCS系統(tǒng)為基礎(chǔ)，采集電力系統(tǒng)中低壓柜的現(xiàn)場(chǎng)儀表信號(hào)和運(yùn)行數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)大量現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的算法分析，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，降低操作能耗，提前預(yù)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備儀表故障，從而降低各種安全風(fēng)險(xiǎn)，控制各類人員，以避免因操作失誤造成的生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到安全運(yùn)行、降低成本、提高效率的目的[1]。

1 LNG接收站傳統(tǒng)控制系統(tǒng)架構(gòu)及存在問(wèn)題

LNG接收站的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)由以下系統(tǒng)組成：DCS生產(chǎn)控制系統(tǒng)、ESD緊急停車系統(tǒng)、FDS火焰檢測(cè)系統(tǒng)、GDS可燃有毒氣體檢測(cè)系統(tǒng)、VMS振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、TGS罐表系統(tǒng)、AMS儀表管理系統(tǒng)，系統(tǒng)間存在一定的邏輯聯(lián)鎖控制，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)與智能運(yùn)行分析的集成，存在“信息孤島”問(wèn)題，無(wú)法實(shí)現(xiàn)“綜合感知、自動(dòng)控制、趨勢(shì)預(yù)測(cè)、準(zhǔn)確決策”功能。

2 LNG接收站控制系統(tǒng)數(shù)字智能化建設(shè)目標(biāo)

智能LNG接收站控制系統(tǒng)的總體目標(biāo)是提高運(yùn)行效率，降低生產(chǎn)運(yùn)行成本，有效管理和控制安全風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：①生產(chǎn)管理可視化：實(shí)現(xiàn)各種工藝流程、運(yùn)行數(shù)據(jù)的數(shù)字化和可視化安全風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)“一張安全管理地圖，一條指揮決策鏈”。②運(yùn)行管理一體化：通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行階段各種工藝設(shè)備數(shù)據(jù)的綜合集成，采用數(shù)字化集成手段，有效減少人員的重復(fù)性工作，提高運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)終端生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)全業(yè)務(wù)流程管理的數(shù)字化[2]。③設(shè)備管理優(yōu)化：通過(guò)大數(shù)據(jù)集成分析技術(shù)，生成各種報(bào)表分析，根據(jù)各種故障案例庫(kù)和異常參數(shù)分析，合理制定檢修計(jì)劃，使設(shè)備設(shè)施在全壽命周期內(nèi)以低成本、高可靠性運(yùn)行。

3 LNG接收站控制系統(tǒng)數(shù)字智能化模塊辨識(shí)

LNG接收站智能模塊包括可視化數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)、HSE應(yīng)急管理系統(tǒng)、模擬培訓(xùn)系統(tǒng)、設(shè)備完整性管理系統(tǒng)和能源管理分析系統(tǒng)。可視化數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是后續(xù)智能模塊建設(shè)的基礎(chǔ)。通過(guò)集成LNG接收站數(shù)據(jù)庫(kù)、地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)信號(hào)、DCS、TGS等系統(tǒng)數(shù)據(jù)，提前實(shí)現(xiàn)了接收站工藝設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的可視化。國(guó)內(nèi)LNG接收站已經(jīng)部分實(shí)現(xiàn)了可視化數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)、HSE應(yīng)急管理系統(tǒng)、模擬訓(xùn)練系統(tǒng)等功能，但在數(shù)據(jù)處理、模型自適應(yīng)、智能預(yù)測(cè)等功能實(shí)現(xiàn)效果不明顯，下面將對(duì)其進(jìn)行分析從設(shè)備故障智能預(yù)測(cè)模型的建立與分析、能源管理分析和智能降耗[3]。

3.1 設(shè)備故障

智能預(yù)測(cè)設(shè)備故障智能預(yù)測(cè)是以各種儀表檢測(cè)信號(hào)和生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備設(shè)施的可視化資產(chǎn)管理、計(jì)劃維修任務(wù)分配、故障預(yù)測(cè)報(bào)警等不同于以往的功能簡(jiǎn)單故障維修，建立和完善智能預(yù)防性維修的最大特點(diǎn)是維修任務(wù)主要是根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)和點(diǎn)檢測(cè)量的結(jié)果，結(jié)合故障維修來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的可靠性維修。功能實(shí)現(xiàn)主要包括：定期設(shè)備預(yù)防性維護(hù)設(shè)置、檢查記錄及預(yù)防性維護(hù)關(guān)聯(lián)、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)計(jì)劃、維護(hù)維修工單等。①數(shù)據(jù)處理：通過(guò)對(duì)振動(dòng)傳感器、運(yùn)行三相電流、電流等歷史數(shù)據(jù)的集成分析對(duì)故障模式進(jìn)行了初步預(yù)測(cè)。②模型自適應(yīng)：生成初始故障預(yù)測(cè)模型后，將設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與現(xiàn)有模型進(jìn)行匹配，并不斷修改模型參數(shù)，使預(yù)測(cè)模型精度最大化。③智能預(yù)測(cè)：預(yù)測(cè)模型通過(guò)不斷學(xué)習(xí)自適應(yīng)后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)儀器設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)設(shè)備運(yùn)行趨勢(shì)，判斷設(shè)備運(yùn)行故障類型，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障預(yù)警等功能。

3.2 能源管理分析及智能降耗

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，按照500萬(wàn)T/A的加工規(guī)模，LNG接收站年耗電約1億kW/h，耗電量是LNG接收站最大的運(yùn)營(yíng)成本。此外液化天然氣接收站下游產(chǎn)量受市場(chǎng)波動(dòng)影響較大。如何根據(jù)天然氣出口需求，有效實(shí)現(xiàn)設(shè)備啟停聯(lián)動(dòng)，合理匹配設(shè)備啟停次數(shù)和設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷水平，成為L(zhǎng)NG接收站降低成本、提高效率的關(guān)鍵。另外，從運(yùn)行維護(hù)的角度來(lái)看，LNG接收站電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中存在著電力過(guò)載、過(guò)流、運(yùn)行狀態(tài)不明、潛在故障不明、維護(hù)成本高等問(wèn)題。在低壓配電系統(tǒng)中增加斷路器溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)溫升的在線監(jiān)測(cè)。另外通過(guò)采集Pt和CT的相關(guān)信號(hào)，采集斷路器的開斷電流和開斷時(shí)間，建立模型，實(shí)現(xiàn)斷路器電氣壽命的在線監(jiān)測(cè)。電力監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)控LNG接收站主要設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，如三相電流、功率因數(shù)等，能耗管理分析單元和智能降耗模塊可根據(jù)上述數(shù)據(jù)對(duì)啟動(dòng)提出相應(yīng)的調(diào)整建議并對(duì)設(shè)備進(jìn)行停機(jī)，有效降低電耗，降低運(yùn)行成本。通過(guò)對(duì)各6kV設(shè)備有功功率和無(wú)功功率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以連續(xù)分析各設(shè)備的用電特性，生成電力故障預(yù)測(cè)模型。當(dāng)負(fù)荷線路出現(xiàn)不規(guī)則電流和電壓時(shí)，可提前預(yù)測(cè)故障點(diǎn)，及時(shí)切斷故障電流，防止電力事故的蔓延。故障測(cè)距功能是電力系統(tǒng)智能分析與預(yù)測(cè)的關(guān)鍵之一，主要應(yīng)用于6kV中壓配電系統(tǒng)的饋線管理。故障定位功能通過(guò)上層電源監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

LNG接收站數(shù)字系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)為平臺(tái)式數(shù)字系統(tǒng)，滿足自身需求，與國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)數(shù)字智能系統(tǒng)兼容，滿足當(dāng)前及未來(lái)發(fā)展需求和產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全，是一個(gè)全面的數(shù)字可視化和局部智能化系統(tǒng)。