1. 項目背景介紹

    鄂爾多斯市匯達液化天然氣有限責任公司日產(chǎn)30×104Nm3液化天然氣項目是全撬裝化、工藝技術(shù)先進(jìn)、自動(dòng)化系統集成度極高的LNG工廠(chǎng)。也是目前國內首家采用FF基金會(huì )總線(xiàn)技術(shù)的LNG工廠(chǎng)。

   2. 項目目標與原則

    采用美國Salof公司的混合制冷工藝專(zhuān)利——Kryopak-SCMR，即單循環(huán)混合制冷工藝專(zhuān)利技術(shù)，特殊設計冷箱，其內部工藝參數點(diǎn)設置壓力、溫度、流量監測，整個(gè)冷箱處于“可視化” 、“透明”狀態(tài)；換熱器（BAHX）流道特殊設計，當原料氣組分發(fā)生變化時(shí)，控制系統根據各點(diǎn)壓力、溫度、流量檢測值，自動(dòng)分配換熱器各溫區流道制冷劑蒸發(fā)量、自動(dòng)匹配原料氣液化溫度曲線(xiàn)，保證制冷劑與原料氣之間的傳熱效率高，自動(dòng)適應原料氣組分的變化，確保單位能耗和裝置產(chǎn)能指標穩定。通過(guò)各子系統有機配合，實(shí)現工廠(chǎng)安全、連續、高效生產(chǎn)。

   3. 項目實(shí)施與應用情況詳細介紹（詳細介紹推薦項目的規劃、實(shí)施與應用的詳細情況，突出項目創(chuàng )新性、重點(diǎn)與難點(diǎn)問(wèn)題及解決思路等。）

    控制系統采用就地控制和中控室相結合的原則。主要由DCS（集散型控制系統）、SIS（緊急切斷系統）、 FGS（火災和可燃氣體檢測報警系統）、電氣控制系統（ECS）組成，并通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與中央控制室上位計算機管理控制系統連接。全站所有的檢測點(diǎn)信號傳入控制系統，重要工藝參數的顯示、控制、報警以及各機組的邏輯聯(lián)鎖保護控制均由DCS系統完成，實(shí)現在中控室對全站進(jìn)行集中控制和管理。

? 集散型控制系統(DCS)

     本項目選擇艾默生公司以基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)為基礎的PlantWeb數字化工廠(chǎng)自動(dòng)化結構，包括控制系統、智能現場(chǎng)設備及智能設備管理軟件，該自動(dòng)化方案主要包括：
 

1. DeltaV™ 過(guò)程自動(dòng)化系統；
2. 智能設備管理軟件AMS Suite™；
3. 羅斯蒙特（Rosemount®）壓力和溫度變送器(FF)；
4. 費希爾（Fisher®）閥門(mén)和數字閥門(mén)定位器DVC6000F（FF）；
5. GE（ PanaFlow®）整體超聲波流量計；
6. 麥格萊丘（Magnetrol®）總線(xiàn)液位變送器（FF）；
7. 福斯（FlowServe®） Buswith總線(xiàn)控制單元（FF）；
8. 羅斯蒙特（Rosemount®）848T及H1 Carrier總線(xiàn)轉換器（FF）；
9. 圖爾克(Turck®）總線(xiàn)接線(xiàn)盒及快速接插頭；

? 安全儀表系統(SIS)

     安全儀表系統(SIS, Safety Instrumented System)是指包括傳感器、邏輯控制器和最終執行元件，按照一定的整體性安全度等級(SIL, Safety Integrity Level)能實(shí)現一個(gè)或多個(gè)安全功能(SIF，Safety Instrumented Function)的系統。它是生產(chǎn)過(guò)程中的一種自動(dòng)安全保護系統，能對石LNG生產(chǎn)過(guò)程中可能發(fā)生的危險(超出安全限定)及不采取措施會(huì )繼續惡化的狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)地響應和保護，使其進(jìn)入預定的安全停車(chē)狀態(tài)，從而保證人員、設備、生產(chǎn)和裝置的安全。

     DeltaV SIS與DeltaV BPCS, 集成但又完全獨立。傳統的系統要對每一個(gè)需要在人機界面顯示的數據進(jìn)行通訊并手動(dòng)的組態(tài)，需要占用大量的工程時(shí)間。DeltaV提供了簡(jiǎn)單易用的組態(tài)工具既用于控制也用于安全，避免了兩方都需要獨立組態(tài)，然后還要進(jìn)行數據通訊的復雜步驟。這一點(diǎn)也體現在了本項目當中。由于這是一個(gè)系統替換項目，工期特別緊張。通過(guò)簡(jiǎn)單易用的組態(tài)工具，工程師瀏覽引用到他所需要的位號和參數，就像在DeltaV里所做的動(dòng)作一模一樣，根本就不再需要費時(shí)費力的進(jìn)行SIS 和BPCS之間位號映射工作，也不需要進(jìn)行任何諸于OPC或者其它的串行通訊的設置。另外，所有的SIS數據對BPCS來(lái)說(shuō)都是可用并可直接引用的，充分滿(mǎn)足了一個(gè)流程畫(huà)面上對BPCS包括SIS數據同時(shí)顯示的功能
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    火災和可燃氣體系統(FGS)

     火焰和可燃氣體檢測系統（FGS）是獨立一套系統。由火焰探測器、可燃氣體探測器、防爆手動(dòng)按鈕、火災報警控制器、防爆聲光報警及其他附件等設備組成。

     當發(fā)生氣體泄漏或火災時(shí)，安裝在現場(chǎng)危險區域的可燃氣體、火災探測器首先將報警信號（開(kāi)關(guān)量DI）輸出給SIS系統，同時(shí)現場(chǎng)的防爆手報報警信號（開(kāi)關(guān)量DI）也直接給SIS系統，并自動(dòng)觸發(fā)現場(chǎng)聲光報警器，向巡檢人員發(fā)出報警；FGS系統通過(guò)“總線(xiàn)”與DCS（Modbus或同等規格）進(jìn)行通訊，將中繼系統狀況和警報發(fā)送回DeltaV控制系統，這些都可以從任一DeltaV操作工作站上查看，通過(guò)中央控制室的操作站DCS發(fā)出有針對性的報警，提醒操作人員采取相應措施，同時(shí)在DCS系統上可以組態(tài)的反映出全廠(chǎng)的火氣平面布置圖，并實(shí)時(shí)顯示火氣報警點(diǎn)的情況。

? 電氣控制系統（ECS）

     電氣控制系統（ECS）特別考慮到安裝時(shí)間和成本，對裝置工藝過(guò)程進(jìn)行了優(yōu)化設計。ECS被劃分為三個(gè)主要區域：控制室，MCC室和裝置/撬塊區。MCC室裝備有電氣控制系統的核心部件，由所有的MCC設備、配電設備、DCS處理器、I/O柜以及所有其它的各種ECS設備組成。所有的現場(chǎng)“標準型”或“智能型”I/O將從主DeltaV柜開(kāi)始進(jìn)行分配。由于大部分現場(chǎng)/撬塊I/O為FF(基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn))配置，主電纜將現場(chǎng)安裝在Delta V柜和撬塊接點(diǎn)/模塊結構之間。FF(基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn))的諸多優(yōu)勢之一是分段電纜接線(xiàn)端便于安裝。在同一建筑的另一房間內另有一臺操作員工作站，用于在啟動(dòng)和/或維護期間進(jìn)行本地操作員控制。為方便現場(chǎng)安裝，MCC室內所有設備將在發(fā)貨前完成預安裝和檢測。
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     在線(xiàn)氣相色譜分析儀系統(GC)

     GC的控制器安放在有關(guān)生產(chǎn)裝置的控制外站內，它除了通過(guò)雙冗余Modbus串行鏈接與DCS通信之外，還通過(guò)儀表局域網(wǎng)連接到設置在中央控制室(CCR)工程師室內(或維修大樓內)的GC工程師站中，從而使得組態(tài)設計功能可在CCR工程師室內(或維修大樓內)執行，并能訪(fǎng)問(wèn)GC網(wǎng)絡(luò )上所有的氣相色譜儀，用于數據的采集、診斷、校準等。

 ? 資產(chǎn)管理系統AMS

    DCS系統配置了一臺AMS應用工作站，收集FF總線(xiàn)現場(chǎng)設備和SIS系統的現場(chǎng)儀表的資產(chǎn)管理信息。AMS系統能診斷現場(chǎng)設備的各種故障信息，并能對現場(chǎng)設備進(jìn)行組態(tài)。

     4. 效益分析

     鄂爾多斯市匯達液化天然氣有限責任公司日產(chǎn)30×104Nm3液化天然氣項目控制系統是國內第一個(gè)應用FF總線(xiàn)設備的LNG控制系統，總線(xiàn)技術(shù)的應用減少了電纜鋪設、安裝時(shí)間和設備故障，提高了設備控制的精度及可靠性，其成功運行對于將FF總線(xiàn)技術(shù)應用于LNG工廠(chǎng)具有借鑒意義，同時(shí)也為實(shí)現全廠(chǎng)的全面數字化生產(chǎn)和管理進(jìn)行了有益的探索。

（1）節省了大量的控制電纜以及電纜鋪設、校對的人力成本，縮短了安裝周期；根據統計，使用總線(xiàn)方式比使用普通IO接線(xiàn)方式能夠節省電纜75%以上，電纜數量的大量減少及全撬裝也直接減少了安裝時(shí)間。

（2）采用總線(xiàn)接口模件節省了大量的普通IO卡件；每條FF總線(xiàn)最多可以?huà)旖?6個(gè)FF總線(xiàn)設備，同時(shí)一臺智能設備又可以傳輸多個(gè)變量，因此使用總線(xiàn)方式后節省了大量的普通IO卡件。

（3）采用了數字傳輸方式，提高了信號的抗干擾能力，同時(shí)總線(xiàn)方式具有較高的精確性；總線(xiàn)方式采用的是數字信號傳輸，克服了模/數和數/模的轉換誤差。

（4）由于電纜及接線(xiàn)端子大量減少，減少了設備的故障率；

（5）AMS智能設備管理軟件具有故障診斷功能，減少了設備維護成本和非正常停運時(shí)間；

（6）操作及維護人員可以得到更多關(guān)于設備的信息；總線(xiàn)方式將更多的設備信息傳輸到DCS系統中，通過(guò)智能管理軟件可以對這些信息進(jìn)行分析，從而為運行或維護人員提供更及時(shí)、有效的信息。

（7）依托先進(jìn)儀表的穩定性，控制系統的自適應控制，極大的節約了工廠(chǎng)能耗和原材料消耗。據估算，工廠(chǎng)一年能節約近1500萬(wàn)的生產(chǎn)成本。