LNG氣化站ESD控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

摘 要

摘要：探討了LNG氣化站ESD控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的規(guī)范、檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置、連鎖關(guān)系、系統(tǒng)組成與可靠性措施、現(xiàn)場(chǎng)儀表選型及其他注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞：LNG氣化站；緊急停車裝置(ESD)控制系統(tǒng)
摘要：探討了LNG氣化站ESD控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的規(guī)范、檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置、連鎖關(guān)系、系統(tǒng)組成與可靠性措施、現(xiàn)場(chǎng)儀表選型及其他注意事項(xiàng)。
關(guān)鍵詞：LNG氣化站；緊急停車裝置(ESD)控制系統(tǒng)；連鎖；檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置
Design Analysis of ESD Control System at LNG Vaporizing Station
LI Yang，LI Leizuo，MA Junfeng，SUN Zhongfei，YANG Ying
Abstract：The code to be followed，the monitoring point setting，the chain relation，the system composition and reliability measures，the field instrument type selection and other matters needing attention in design of emergency shutdown device(ESD)control system at LNG vaporizing station are introduced.
Key words：LNG vaporizing station；emergency shutdown device(ESD)control system；chain；monitoring point setting
1 概述
   近年來LNG氣化站的應(yīng)用日益廣泛[1～3]，氣化站作為調(diào)峰氣源或城市備用氣源，具有安裝簡(jiǎn)便、設(shè)備成熟、投資省、占地小、建設(shè)期短、設(shè)備運(yùn)行安全等特點(diǎn)，在無管輸氣地區(qū)已得到較為廣泛的應(yīng)用。本文結(jié)合相關(guān)規(guī)范及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)LNG氣化站的緊急停車裝置(Emergency Shutdown Device，ESD)進(jìn)行探討。
2 LNG氣化站工藝流程及布置
    由液化天然氣(LNG)槽車或集裝箱罐車運(yùn)送來的液化天然氣，通過卸車口將車內(nèi)的液體卸進(jìn)LNG儲(chǔ)罐，儲(chǔ)罐互相切換使用。槽車或集裝箱罐車由自增壓系統(tǒng)或站區(qū)專用罐車增壓系統(tǒng)升壓至約0.6MPa，通過壓差卸液，每臺(tái)儲(chǔ)罐可同時(shí)滿足兩臺(tái)槽車(集裝箱罐車)進(jìn)液。儲(chǔ)存期間壓力保持在0.2MPa，可隨時(shí)補(bǔ)充液體。使用時(shí)，打開一臺(tái)儲(chǔ)罐的自增壓系統(tǒng)，升壓至約0.6MPa，然后開啟出液閥，將LNG輸送到空溫式氣化器進(jìn)行氣化。
    當(dāng)一臺(tái)儲(chǔ)罐內(nèi)液體達(dá)到液位低限時(shí)，另一臺(tái)儲(chǔ)罐再升壓至0.6MPa，切換到該儲(chǔ)罐繼續(xù)供氣。切換下來的儲(chǔ)罐通過自動(dòng)降壓放空系統(tǒng)將氣體排放至空溫式BOG加熱器加熱后送入輸配管網(wǎng)使用，將罐內(nèi)壓力泄放，又可以接受槽車或集裝箱罐車運(yùn)送來的液化天然氣。
    LNG儲(chǔ)罐的進(jìn)出液總管上設(shè)有連通管，既可用于LNG儲(chǔ)罐間的倒罐，又可對(duì)LNG液相管進(jìn)行冷循環(huán)，保持管道處于低溫狀態(tài)。
    儲(chǔ)罐儲(chǔ)存期間產(chǎn)生的BOG氣體，由超壓放空系統(tǒng)收集至空溫式BOG加熱器，加熱后進(jìn)入輸配管網(wǎng)使用。
    站內(nèi)設(shè)有緊急放空系統(tǒng)(EAG)，LNG儲(chǔ)罐和管道上的安全放散氣體匯集到EAG總管，經(jīng)空溫式EAG加熱器后，至放散塔排放。
    站內(nèi)設(shè)置氮?dú)馄拷M，為氣動(dòng)閥門提供氣源。
    站內(nèi)平面分LNG儲(chǔ)罐區(qū)、工藝裝置區(qū)、控制室等。
3 設(shè)計(jì)遵循的規(guī)范
    ESD控制系統(tǒng)是一種經(jīng)專門機(jī)構(gòu)認(rèn)證、具有一定安全等級(jí)、用于降低生產(chǎn)過程風(fēng)險(xiǎn)的安全保護(hù)系統(tǒng)。它不僅能夠響應(yīng)生產(chǎn)過程因超出安全極限而帶來的危險(xiǎn)，而且能夠檢測(cè)和處理自身的故障，從而按預(yù)定的條件或程序，使生產(chǎn)過程處于安全狀態(tài)，以確保人員、設(shè)備及場(chǎng)區(qū)的安全。
    對(duì)于LNG氣化站的ESD控制系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)適用的規(guī)范主要有：GB 50028—2006《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 50183—2004《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、GB/T 20368—2006《液化天然氣(LNG)生產(chǎn)、儲(chǔ)存和裝運(yùn)》等。
   ① 《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》
   GB 50028—2006《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》適用于液化天然氣總儲(chǔ)存容積不大于2000m3的城鎮(zhèn)液化天然氣供應(yīng)站工程設(shè)計(jì)。本規(guī)范對(duì)于ESD控制系統(tǒng)的要求如下：
    第9.4.19條：儲(chǔ)罐區(qū)、氣化裝置區(qū)域或有可能發(fā)生液化天然氣泄漏的區(qū)域內(nèi)應(yīng)設(shè)置低溫檢測(cè)報(bào)警裝置和相關(guān)的連鎖裝置，報(bào)警顯示器應(yīng)設(shè)置在值班室或儀表室等有值班人員的場(chǎng)所。
    第9.4.20條：爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所應(yīng)設(shè)置燃?xì)鉂舛葯z測(cè)報(bào)警器。報(bào)警濃度應(yīng)取爆炸下限的20%，報(bào)警顯示器應(yīng)設(shè)置在值班室或儀表室等有值班人員的場(chǎng)所。
    第9.4.21條：液化天然氣氣化站內(nèi)應(yīng)設(shè)置事故切斷系統(tǒng)，事故發(fā)生時(shí)，應(yīng)切斷或關(guān)閉液化天然氣或可燃?xì)怏w來源，還應(yīng)關(guān)閉正在運(yùn)行可能使事故擴(kuò)大的設(shè)備。
    液化天然氣氣化站內(nèi)設(shè)置的事故切斷系統(tǒng)應(yīng)具有手動(dòng)、自動(dòng)或手動(dòng)自動(dòng)同時(shí)啟用的功能，手動(dòng)啟動(dòng)器應(yīng)設(shè)置在事故時(shí)方便到達(dá)的地方，并與所保護(hù)設(shè)備的間距不小于15m。手動(dòng)啟動(dòng)器應(yīng)具有明顯的功能標(biāo)志。
    ② 《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》
    GB 50183—2004《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》適用于液化天然氣供氣站以及小型天然氣液化站，本規(guī)范對(duì)于ESD控制系統(tǒng)的要求如下：
    第10.4.3條：火災(zāi)和氣體泄漏檢測(cè)裝置，應(yīng)按以下原則配置：
    1 裝置區(qū)、罐區(qū)以及其他存在潛在危險(xiǎn)需要經(jīng)常觀測(cè)處，應(yīng)設(shè)火焰探測(cè)報(bào)警裝置。相應(yīng)配置適量的現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)報(bào)警按鈕。
    2 裝置區(qū)、罐區(qū)以及其他存在潛在危險(xiǎn)需要經(jīng)常觀測(cè)處，應(yīng)設(shè)連續(xù)檢測(cè)可燃?xì)怏w濃度的探測(cè)報(bào)警裝置。
    3 裝置區(qū)、罐區(qū)、集液池以及其他存在潛在危險(xiǎn)需要經(jīng)常觀測(cè)處，應(yīng)設(shè)連續(xù)檢測(cè)液化天然氣泄漏的低溫檢測(cè)報(bào)警裝置。
    4 探測(cè)器和報(bào)警器的信號(hào)盤應(yīng)設(shè)置在其保護(hù)區(qū)的控制室或操作室內(nèi)。
    第10.4.6條：液化天然氣站場(chǎng)應(yīng)配有移動(dòng)式高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)。液化天然氣儲(chǔ)罐總?cè)萘看笥诨虻扔?000m3的站場(chǎng)，集液池應(yīng)配固定式全淹沒高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)，并應(yīng)與低溫探測(cè)報(bào)警裝置聯(lián)鎖。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《高倍數(shù)、中倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50196的有關(guān)規(guī)定。
    第10.4.8條：液化天然氣設(shè)施應(yīng)配有緊急停機(jī)系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)可切斷液化天然氣、可燃液體、可燃冷卻劑或可燃?xì)怏w源，能停止導(dǎo)致事故擴(kuò)大的運(yùn)行設(shè)備。該系統(tǒng)應(yīng)能手動(dòng)或自動(dòng)操作，當(dāng)設(shè)自動(dòng)操作系統(tǒng)時(shí)應(yīng)同時(shí)具有手動(dòng)操作功能。
    第10.4.9條：站內(nèi)必須有書面的應(yīng)急程序，明確在不同事故情況下操作人員應(yīng)采取的措施和如何應(yīng)對(duì)，而且必須備有一定數(shù)量的防護(hù)服和至少2個(gè)手持可燃?xì)怏w探測(cè)器。
    ③ 《液化天然氣(LNG)生產(chǎn)、儲(chǔ)存和裝運(yùn)》
    GB/T 20368—2006《液化天然氣(LNG)生產(chǎn)、儲(chǔ)存和裝運(yùn)》適用于天然氣液化和液化天然氣(LNG)儲(chǔ)存、氣化、轉(zhuǎn)運(yùn)、裝卸和卡車運(yùn)輸設(shè)施的維護(hù)，以及人員培訓(xùn)。還適用于所有LNG儲(chǔ)罐，包括真空絕熱系統(tǒng)儲(chǔ)罐。本規(guī)范對(duì)于ESD控制系統(tǒng)的要求如下：
    第9.2.1條：各LNG設(shè)施應(yīng)包括事故切斷(ESD)系統(tǒng)，當(dāng)該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，就會(huì)切斷或關(guān)閉LNG、易燃液體、易燃致冷劑或可燃?xì)怏w來源并關(guān)閉繼續(xù)運(yùn)行將加劇或延長(zhǎng)事故的設(shè)備。任何設(shè)備除滿足本標(biāo)準(zhǔn)指示的要求外，應(yīng)允許滿足ESD系統(tǒng)的要求，如在本標(biāo)準(zhǔn)其他章節(jié)規(guī)定的閥和控制系統(tǒng)。
    第9.2.2條：如果關(guān)閉設(shè)備引起附加危險(xiǎn)或?qū)е略O(shè)備的重大機(jī)械傷害，在易燃液體繼續(xù)泄放影響得到控制時(shí)，允許從ESD系統(tǒng)中取消該設(shè)備及輔機(jī)的關(guān)斷功能。
    第9.2.3條：ESD系統(tǒng)應(yīng)具有失效保護(hù)設(shè)計(jì)或應(yīng)安裝、布置、或保護(hù)，當(dāng)正?？刂葡到y(tǒng)故障或事故時(shí).失效的可能最小。沒有失效保護(hù)設(shè)計(jì)的ESD系統(tǒng)。應(yīng)將被控制設(shè)備15m(50ft)以內(nèi)的所有組件，按下述方法之一防護(hù)：
    a) 安裝在或布置在不可能暴露于火的地方。
    b) 暴露在火中時(shí)，至少保護(hù)10min不失效。
    第9.2.5條：ESD系統(tǒng)應(yīng)能手動(dòng)、自動(dòng)或手動(dòng)自動(dòng)同時(shí)啟動(dòng)，要根據(jù)9.1.2完成的評(píng)價(jià)結(jié)果來確定。手動(dòng)啟動(dòng)器應(yīng)位于事故時(shí)能到達(dá)的地區(qū)，至少離所保護(hù)設(shè)備15m(50ft)，并應(yīng)顯著地標(biāo)出其設(shè)計(jì)功能。
    第9.3.2條：不間斷控制的低溫傳感器或可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)在廠內(nèi)，且當(dāng)工廠不是常年有人值守時(shí)，應(yīng)在經(jīng)常有人的地方發(fā)出警報(bào)?？扇?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)在測(cè)到氣體和蒸氣不高于爆炸下限的25%時(shí)，發(fā)出聲光警報(bào)。
    第9.3.3條：火焰探測(cè)器應(yīng)在廠內(nèi)，當(dāng)工廠不是常年有人值守時(shí)，應(yīng)在經(jīng)常有人的地方發(fā)出警報(bào)。另外，如按9.1.2評(píng)價(jià)要求確定，火焰探測(cè)器應(yīng)能起動(dòng)部分ESD系統(tǒng)。
4 檢測(cè)點(diǎn)的設(shè)置及連鎖關(guān)系
    一般設(shè)計(jì)做法是，設(shè)計(jì)總儲(chǔ)存容積小于等于2000m3的LNG氣化站的ESD控制系統(tǒng)遵循GB 50028—2006《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》，僅設(shè)置儲(chǔ)罐的進(jìn)出液閥門的連鎖、可燃?xì)怏w泄漏檢測(cè)裝置及低溫檢測(cè)裝置，并且與消防設(shè)施的連鎖關(guān)系均設(shè)置為手動(dòng)處理。總儲(chǔ)存容積大于2000m3的LNG氣化站的ESD控制系統(tǒng)遵循GB 50183—2004《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，站內(nèi)設(shè)置全套的ESD控制系統(tǒng)，并與消防噴淋進(jìn)行自動(dòng)連鎖控制。所有具有LNG儲(chǔ)罐，并具有生產(chǎn)、儲(chǔ)存、裝卸功能的LNG站，均需執(zhí)行GB/T 20368—2006《液化天然氣(LNG)生產(chǎn)、儲(chǔ)存和裝運(yùn)》。
    ① 執(zhí)行GB 50028—2006
    根據(jù)GB 50028—2006《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》，站內(nèi)設(shè)置的ESD控制系統(tǒng)檢測(cè)點(diǎn)如下：
    LNG儲(chǔ)罐區(qū)：可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)；環(huán)境溫度檢測(cè)；帶緊急切斷功能的氣動(dòng)閥狀態(tài)顯示及控制；集液池液位開關(guān)檢測(cè)。
    工藝裝置區(qū)：可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)；氣化器前閥門狀態(tài)；進(jìn)氣化器總管帶緊急切斷功能的氣動(dòng)閥狀態(tài)顯示及控制；氣化器后溫度檢測(cè)。
   連鎖關(guān)系為：
   站內(nèi)可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)探頭報(bào)警時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)及控制室以聲光方式報(bào)警。當(dāng)站內(nèi)任意兩臺(tái)可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)探頭同時(shí)報(bào)警時(shí)，除了在控制室及現(xiàn)場(chǎng)用聲光方式報(bào)警外，由控制人員進(jìn)一步確認(rèn)后，人工關(guān)閉所有儲(chǔ)罐進(jìn)液閥門和用于緊急切斷的閥門。
    站內(nèi)任意兩臺(tái)低溫檢測(cè)探頭同時(shí)報(bào)警時(shí)，由控制人員進(jìn)一步確認(rèn)后，人工關(guān)閉所有儲(chǔ)罐進(jìn)液閥門和用于緊急切斷的閥門。
    集液池位于儲(chǔ)罐區(qū)內(nèi)，安裝低溫檢測(cè)報(bào)警探頭、高低液位開關(guān)。正常工況下，當(dāng)集液池高液位的液位開關(guān)輸出信號(hào)時(shí)，連鎖打開潛水泵電源，集液池向外面排洪溝排水；當(dāng)?shù)鸵何坏囊何婚_關(guān)輸出信號(hào)時(shí)，連鎖關(guān)閉潛水泵電源，停止向外面排洪溝排水。泄漏工況下，儲(chǔ)罐區(qū)泄漏的液化天然氣經(jīng)由導(dǎo)流渠流入集液池，此時(shí)集液池處安裝的低溫檢測(cè)探頭報(bào)警，則啟動(dòng)ESD控制系統(tǒng)連鎖關(guān)閉潛水泵電源。
    氣化器后管道設(shè)置兩臺(tái)溫度變送器，此兩臺(tái)溫度變送器中有任意一臺(tái)讀數(shù)異常，經(jīng)過控制人員進(jìn)一步確認(rèn)后，關(guān)閉氣化器前帶緊急切斷功能的氣動(dòng)閥，氣化器停止工作。
    ② 執(zhí)行GB 50183—2004
    根據(jù)GB 50183—2004《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，ESD控制系統(tǒng)檢測(cè)點(diǎn)如下：
    LNG儲(chǔ)罐區(qū)：可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)；環(huán)境溫度檢測(cè)；帶緊急切斷功能的氣動(dòng)閥狀態(tài)顯示及控制；紅外/紫外火焰探測(cè)器；全站停車用緊急停車按鈕(按下緊急停車按鈕時(shí)現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警器報(bào)警)；集液池液位開關(guān)檢測(cè)。
    工藝裝置區(qū)：可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)；氣化器前閥門狀態(tài)；進(jìn)氣化器總管帶緊急切斷功能的氣動(dòng)閥狀態(tài)顯示及控制；氣化器后溫度檢測(cè)；紅外/紫外火焰探測(cè)器；全站停車用緊急停車按鈕(安裝于卸車位置附近，按下緊急停車按鈕時(shí)現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警器報(bào)警)。
    控制室：全站停車用緊急停車按鈕。
    儀表風(fēng)總管：全站停車用緊急切斷閥門。
    連鎖關(guān)系為：
    站內(nèi)可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)探頭報(bào)警時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)及控制室用聲光方式報(bào)警。當(dāng)站內(nèi)任意兩臺(tái)可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)探頭同時(shí)報(bào)警時(shí)，除了在控制室及現(xiàn)場(chǎng)用聲光方式報(bào)警外，由控制人員進(jìn)一步確認(rèn)后，人工關(guān)閉所有儲(chǔ)罐進(jìn)液閥門和用于緊急切斷的閥門。
    站內(nèi)任意兩臺(tái)低溫檢測(cè)探頭同時(shí)報(bào)警時(shí)，由控制人員進(jìn)一步確認(rèn)后，人工關(guān)閉所有儲(chǔ)罐進(jìn)液閥門和用于緊急切斷的閥門。
    集液池安裝低溫報(bào)警探頭、高低液位開關(guān)。正常工況下，當(dāng)集液池高液位的液位開關(guān)輸出信號(hào)時(shí)，連鎖打開潛水泵電源，集液池向外面排洪溝排水；當(dāng)?shù)鸵何坏囊何婚_關(guān)輸出信號(hào)時(shí)，連鎖關(guān)閉潛水泵電源，停止向外面排洪溝排水。泄漏工況下，集液池處低溫檢測(cè)探頭報(bào)警，則啟動(dòng)ESD控制系統(tǒng)連鎖關(guān)閉潛水泵電源、儲(chǔ)罐進(jìn)出液閥、LNG泵，并啟動(dòng)泡沫滅火系統(tǒng)對(duì)集液池進(jìn)行泡沫覆蓋。
    氣化器后管道設(shè)置兩臺(tái)溫度變送器，此兩臺(tái)溫度變送器中有任意一臺(tái)讀數(shù)異常，經(jīng)過控制人員進(jìn)一步確認(rèn)后關(guān)閉氣化器前閥門。
    任意兩臺(tái)火災(zāi)報(bào)警探頭報(bào)警后，由控制人員進(jìn)一步確認(rèn)后按下緊急切斷閥關(guān)閉及緊急停車按鈕，關(guān)閉所有儲(chǔ)罐進(jìn)液閥門，此時(shí)全站聲光報(bào)警，提醒站區(qū)人員及時(shí)撤離；儲(chǔ)罐區(qū)將連鎖啟動(dòng)消防噴淋水系統(tǒng)，對(duì)罐體進(jìn)行噴淋降溫。如罐區(qū)為子母罐，應(yīng)在儲(chǔ)罐頂部設(shè)置2臺(tái)溫度檢測(cè)探頭，當(dāng)2臺(tái)溫度檢測(cè)探頭同時(shí)檢測(cè)到高溫信號(hào)時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)干粉滅火系統(tǒng)，同時(shí)啟動(dòng)ESD控制系統(tǒng)連鎖關(guān)閉儲(chǔ)罐進(jìn)出液閥和LNG泵。
   ③ 執(zhí)行GB/T 20368—2006
   根據(jù)GB/T 20368—2006《液化天然氣(LNG)生產(chǎn)、儲(chǔ)存和裝運(yùn)》，儲(chǔ)罐區(qū)ESD控制系統(tǒng)檢測(cè)點(diǎn)如下：可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)；環(huán)境溫度低溫檢測(cè)；帶緊急切斷功能的氣動(dòng)閥狀態(tài)顯示及控制；紅外/紫外火焰探測(cè)器檢測(cè)；全站停車用緊急停車按鈕(按下緊急停車按鈕時(shí)現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警器報(bào)警)；集液池液位開關(guān)檢測(cè)等。
   連鎖關(guān)系為：
   站內(nèi)可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)探頭報(bào)警時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)及控制室用聲光方式報(bào)警。當(dāng)站內(nèi)任意兩臺(tái)可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)探頭同時(shí)報(bào)警時(shí)，除了在控制室及現(xiàn)場(chǎng)用聲光方式報(bào)警外，由控制人員進(jìn)一步確認(rèn)后，人工關(guān)閉所有儲(chǔ)罐進(jìn)液閥門和用于緊急切斷的閥門。
    站內(nèi)任意兩臺(tái)低溫檢測(cè)探頭同時(shí)報(bào)警時(shí)，由控制人員進(jìn)一步確認(rèn)后，人工關(guān)閉所有儲(chǔ)罐進(jìn)液閥門和用于緊急切斷的閥門。
    集液池安裝低溫報(bào)警探頭、高低液位開關(guān)。正常工況下，當(dāng)集液池高液位的液位開關(guān)輸出信號(hào)時(shí)，連鎖打開潛水泵電源，集液池向外面排洪溝排水；當(dāng)?shù)鸵何坏囊何婚_關(guān)輸出信號(hào)時(shí)，連鎖關(guān)閉潛水泵電源，停止向外面排洪溝排水。泄漏工況下，儲(chǔ)罐區(qū)泄漏的液化天然氣經(jīng)由導(dǎo)流渠流入集液池，此時(shí)集液池處安裝的低溫檢測(cè)探頭報(bào)警，則啟動(dòng)ESD控制系統(tǒng)連鎖關(guān)閉潛水泵電源、儲(chǔ)罐進(jìn)出液閥。
    任意兩臺(tái)火災(zāi)報(bào)警探頭報(bào)警后，由控制人員進(jìn)一步確認(rèn)后按下緊急切斷閥關(guān)閉及緊急停車按鈕，關(guān)閉所有儲(chǔ)罐進(jìn)液閥門，并進(jìn)行全站聲光報(bào)警，提醒站區(qū)人員及時(shí)撤離。
5 系統(tǒng)組成與選型原則
5.1 ESD控制系統(tǒng)
    ESD控制系統(tǒng)為緊急切斷系統(tǒng)，因此自身的可靠性極為重要，除在現(xiàn)場(chǎng)單獨(dú)設(shè)置ESD控制系統(tǒng)的儀表外，在控制室內(nèi)也要單獨(dú)設(shè)置PLC控制。系統(tǒng)基本組成可分為3部分：現(xiàn)場(chǎng)傳感器單元、控制室PLC邏輯運(yùn)算單元(指控制室全部ESD控制設(shè)備)、現(xiàn)場(chǎng)最終執(zhí)行單元。
    現(xiàn)場(chǎng)傳感器單元采用可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)探頭、低溫檢測(cè)探頭、火災(zāi)報(bào)警探頭等。需ESD控制系統(tǒng)進(jìn)行控制的儀表，均接至控制室PLC邏輯運(yùn)算單元，做到ESD控制系統(tǒng)的儀表系統(tǒng)與過程控制系統(tǒng)的完全分開。
    控制室PLC邏輯運(yùn)算單元指為ESD控制系統(tǒng)配備的PLC控制器，自動(dòng)進(jìn)行周期性故障診斷?；谧栽\斷測(cè)試的ESD控制系統(tǒng)具有特殊的硬件設(shè)計(jì)，借助于可靠性診斷測(cè)試技術(shù)保證可靠性。
    現(xiàn)場(chǎng)最終執(zhí)行單元是指現(xiàn)場(chǎng)控制用的電磁閥、緊急停車按鈕等。由于上述電磁閥和按鈕在正常工況下是靜態(tài)的，很難確認(rèn)上述電磁閥和按鈕是否有自身故障，因此執(zhí)行單元儀表的可靠度等級(jí)的選擇十分重要。若系統(tǒng)中有可靠的不間斷電源時(shí)，可與系統(tǒng)共用該電源，但電源開關(guān)(配電箱)應(yīng)單獨(dú)設(shè)置；若采用直流穩(wěn)壓電源時(shí)，穩(wěn)壓電源應(yīng)單獨(dú)冗余設(shè)置，不宜與其他儀表單元共用，且穩(wěn)壓電源的電源輸入應(yīng)來自UPS電源設(shè)備。
    保證ESD控制系統(tǒng)安全可靠的具體措施如下：
    ① 現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)儀表選用常閉觸點(diǎn)，工藝生產(chǎn)正常時(shí)，觸點(diǎn)閉合，達(dá)到報(bào)警或連鎖極限時(shí)觸點(diǎn)斷開，觸發(fā)連鎖或報(bào)警動(dòng)作。
   ② 電磁閥采用正常勵(lì)磁，報(bào)警或連鎖沒有動(dòng)作時(shí)，電磁閥線圈帶電，觸點(diǎn)閉合，電磁閥所控制的氣動(dòng)閥門打開；報(bào)警或連鎖動(dòng)作時(shí)，電磁閥線圈失電，觸點(diǎn)斷開，電磁閥所控制的氣動(dòng)閥門關(guān)閉。
   ③ 通往電氣配電室的開關(guān)觸點(diǎn)應(yīng)用中間繼電器與現(xiàn)場(chǎng)隔離，其勵(lì)磁電路應(yīng)為故障安全型?？刂蒲b置的故障安全是指當(dāng)其自身出現(xiàn)故障而不是工藝或設(shè)備超過極限指標(biāo)時(shí)，控制裝置應(yīng)能判斷出裝置的故障，并能安全停車，從而確保設(shè)備和人身的安全。
   ④ ESD控制系統(tǒng)采用如下冗余容錯(cuò)結(jié)構(gòu)：
   a. 采用冗余配置，可以自動(dòng)地檢測(cè)故障，切換到后備設(shè)備。
   b. 對(duì)失效的控制系統(tǒng)元件能進(jìn)行識(shí)別和補(bǔ)償，并能夠在繼續(xù)完成指定的任務(wù)、不中斷過程控制的情況下進(jìn)行修復(fù)。
5.2 可燃?xì)怏w濃度探測(cè)器
    其選型為隔爆型，帶現(xiàn)場(chǎng)顯示單元、現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警器、防浪涌單元，輸出帶HART協(xié)議的4～20mA信號(hào)，測(cè)量相對(duì)誤差為±3%。
5.3 火災(zāi)報(bào)警探測(cè)器
    火災(zāi)報(bào)警探測(cè)器采用紫外/紅外復(fù)合型，防爆型式為隔爆型，水平視角為120°，垂直視角為90°，響應(yīng)時(shí)間＜5s。
5.4 帶緊急切斷功能的氣動(dòng)閥
    儲(chǔ)罐的進(jìn)、出口閥門、空溫式氣化器進(jìn)口閥門均設(shè)置為帶緊急切斷功能(控制氣路用電磁閥)的氣動(dòng)閥，此閥事故時(shí)需關(guān)閉。由于控制氣動(dòng)閥氣路用的電磁閥距控制室距離一般較遠(yuǎn)，因此需選用交流220V供電的兩位三通的防爆型電磁閥。
5.5 其他
    站內(nèi)重要手動(dòng)閥門、氣動(dòng)閥門均設(shè)置行程開關(guān)，用以監(jiān)測(cè)閥門開關(guān)狀態(tài)。
    為了在事故狀態(tài)下控制事態(tài)，在卸車區(qū)、儲(chǔ)罐區(qū)、門衛(wèi)室、控制室各設(shè)置一個(gè)緊急停車按鈕。緊急停車按鈕分兩級(jí)控制。第一級(jí)，當(dāng)生產(chǎn)事故時(shí)，按動(dòng)任意一處緊急停車按鈕，將廠區(qū)內(nèi)所有緊急切斷閥關(guān)閉，停止各設(shè)備的工作。第二級(jí)，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，關(guān)閉廠區(qū)內(nèi)所有緊急切斷閥并通過站內(nèi)廣播或事故信息系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作人員進(jìn)行播報(bào)，引導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)人員及時(shí)撤離，同時(shí)啟動(dòng)消防水泵。
6 電纜敷設(shè)方式
    由于LNG儲(chǔ)罐區(qū)地面為混凝土，為檢修及布線施工方便，LNG儲(chǔ)罐區(qū)電纜采用封閉的電纜橋架內(nèi)敷設(shè)的方式，主橋架沿工藝主管道并與工藝主管道保持規(guī)范要求的間距平行敷設(shè)，至各罐體附近均穿鍍鋅焊接鋼管架空敷設(shè)。
    工藝裝置區(qū)地面為花磚，故工藝裝置區(qū)電纜均采用直埋敷設(shè)，與其他專業(yè)管線及電纜交叉和平行時(shí)均保持規(guī)范要求的間距。如有LNG儲(chǔ)罐區(qū)電纜途經(jīng)工藝裝置區(qū)時(shí)，應(yīng)將電纜在工藝裝置區(qū)進(jìn)行直埋敷設(shè)，并做好電纜入地處的固定和接地。
7 接地及防浪涌
    ESD控制系統(tǒng)是一個(gè)特殊用電系統(tǒng)，它包括以下幾種接地[4]：系統(tǒng)工作地(接地電阻小于4Ω)，直流工作地(信號(hào)屏蔽地、邏輯地等接地電阻小于2Ω)，安全保護(hù)地(接地電阻小于4Ω)。這幾種接地在安裝時(shí)難以分開，對(duì)這一系統(tǒng)建議等電位連接，接地電阻取最小值，應(yīng)小于2Ω。
    為避免或減少雷擊給自控設(shè)備造成的損失，確保整個(gè)系統(tǒng)安全可靠地工作，設(shè)計(jì)時(shí)需考慮接入防浪涌單元，采取如下措施：
    ① 選用帶}良涌保護(hù)裝置的一次儀表。
    ② 站內(nèi)接地設(shè)有防浪涌裝置，地線接地電阻小于2Ω。
    ③ 在系統(tǒng)外接電源處加防浪涌單元。
    ④ 所有儀表接入控制室ESD系統(tǒng)機(jī)柜的輸入/輸出模塊前均加裝防浪涌單元。
參考文獻(xiàn)：
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[2] 鄭桂友，于京春，劉尚書，等.LNG氣化站的設(shè)計(jì)[J].煤氣與熱力，2009，29(7)：B01-B03.
[3] 李健胡.液化天然氣接收站氣化廠主工藝設(shè)備方案選擇[J].煤氣與熱力，2011，31(1)：A39-A42.
[4] 葉明，吳友香.L-CNG汽車加氣站的雷電防護(hù)[J].煤氣與熱力，2011，31(1)：B01-B03.
 
(本文作者：李洋 李磊祚 馬俊峰 孫中飛楊穎 中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院 天津 300074)