LNG接收站的数字化管理研究

张晓瑞 张洪磊

新地能源工程技术有限公司 河北廊坊 065001

LNG接收站在运行过程中，具有生产工艺比较复杂、介质易燃易爆、设备设施多、人员初期培训及操作难度大等特征，单纯的DCS系统以及现场巡检工作制度已经不能满足传统LNG接收站的管理需要。通过计算机进行虚拟仿真，建立LNG接收站数字化管理体系，搭建工厂真实场景，建立主要设备设施模型，对企业信息、设备数据、生产数据以及业务系统进行综合管理，最终实现对生产工艺的各个环节进行有效监控和管理，培训可视化、业务系统的高度集成化以及生产控制一体化，提高工厂的信息化水平以及管理水平。

1 LNG接收站数字化管理相关内容概述

1.1 基础内容

LNG接收站的总体工艺包括LNG装卸船、LNG储存、LNG增压气化外输、LNG装车、BOG处理及火炬系统。LNG运输船到达卸船码头后，LNG由运输船上的输送泵，经过LNG卸船臂，并通过卸船总管输送到LNG储罐中储存。然后利用LNG储罐配套设置的罐内LNG低压输送泵/LNG装船泵加压，分别将LNG输送至LNG装车系统、LNG装船系统、LNG增压气化外输系统。低压LNG利用罐外LNG高压输送泵将压力提升到外输管网所需压力，然后送至IFV气化器（或ORV气化器、浸没燃烧式气化器）进行气化，再经计量橇计量后，进入高压外输管网。LNG接收站内产生的BOG经BOG压缩机将其压缩到一定的压力，与LNG低压输送泵送出的过冷LNG在再冷凝器中混合并冷凝。再冷凝器出口的LNG与从旁路输送的LNG混合后进入高压输送泵。在检修期间或事故工况，可隔离再冷凝器，再冷凝器的旁路系统可以保证LNG的输出继续进行。BOG压缩机出口气体可通过常温高压压缩机再压缩，输出气体去高压外输管网。火炬用于处理蒸发气总管超压排放的低压气体。

而数字化工厂是产品信息数字化、过程信息数字化和资源物料信息数字化三种数字化的有效结合，是真实工厂的生产过程在计算机上的一种映射。通过数字化工厂的实施，可以实现工厂全生命周期的有效管理，提升整个工厂的控制、运维水平和经济效益。

1.2 总体构建要点

在数字化工厂构建过程中，在总体构造包括以下层次：第一，基础设备层，包括工厂硬件管理系统、网络管理系统、操作管理系统、数据库系统等。第二，数据层，包括空间数据管理库和业务数据库，前者主要包含了工厂环境数据库、工厂三维模型数据库，后者则包含了工厂实时运行数据库、设备管理数据库、生产数据运营管理库、智能巡检数据库等。第三，平台层，包括数据接口平台、SuperEarth共享平台、数据可视化平台，可满足数据应用处理需求。第四，业务层，内容包括三维数字化厂区、智能化管理系统、巡检管理系统、设备运行管理系统等。

2 LNG接收站数字化管理系统的具体应用

2.1 三维数字化系统

2.1.1 基础功能概述

从实际应用情况来看，三维数字化系统具备了以下应用功能：①能够基于LNG接收站的三维模型，可以根据需求来完成对地形、应用设施、设备属性、坐标查找等功能；②辅助人员展开空间分析活动，如基础坐标量测、水平距离量测、投影面积测量等；③对于工厂运行展开精细化管理，包括设备位置、管线运行状态、仪表显示状态、阀门开关状态监督等；④对于地形参数进行整理，如坡度数据、厂区周边数据、区域环境信息等；⑤对于地下管线和隐蔽工程分布情况进行查看，并对其工作状态起到相应的监督作用；⑥临时场景的补充，如吊装车辆、消防车辆等，基于实际应用情况来调整临时场景位置，以满足相应的使用要求。

2.1.2 功能实施过程

在数字化管理过程中，搭建LNG接收站的三维数字化建模属于非常重要的工作内容，从实际应用情况来看，对于已有数据采用格式转换的方法来导入到数值工厂当中，其内容涉及到许多细化信息，包括管线信息、阀门信息、仪表运行信息、设备工作信息等。对于未录入模型的数据，会使用激光扫描技术来对原有数据进行录入，随后建立其相应的应用模型。等待模型完成导入和建模处理后，可以对这些数据进行系统性整理，而技术人员也可以基于此对工厂模型进行系统性了解，这也为后续作业活动的推行奠定了良好的应用基础。

2.2 运营数据管理系统

2.2.1 资源梳理与分类

在LNG接收站运营过程中，涉及到了许多的运营数据，做好运营数据管理也是数字化系统的重要组成。基于工厂的实际情况，在应用整理中涉及到的数据包括工厂设计数据、生产工艺数据、业务运营数据、财务运行数据、存量数据、设备运营数据等，根据具体的分类信息，依次进行数据信息整理，从而提高待整理数据的完整性，这也为后续运营管理活动的顺利开展奠定良好的应用基础。

2.2.2 数据集成和转换

进行数字化工厂建设时，也会涉及到许多的异构系统，这些异构系统在应用中，会使用到不同的开发平台和数据接口。而且在数据应用中，也存在数据种类不统一、数据维护样式繁多、数据描述尺度不统一等问题，基于此，在建立数字化运营系统时，也会对这些内容进行兼容性处理，并且也会对已有数据进行格式转化处理，使其可以成为便于整理和应用的统一格式数据，这也为后续数据应用和整理提供了良好的便利条件。

2.3 智能化巡检系统

2.3.1 基础功能概述

在以往巡视工作的开展中，多采用人工巡检的方式来检查工厂内各设备运行状态，然后人工巡查人员也会按要求填写纸质巡检表，工作结束后统一对巡检结果进行整理，便于后续相关工作的顺利推进。借助数字化技术搭建智能化巡检系统，并且也会搭建统一的数据平台，对于巡检路线进行合理规划，采集统一的应用数据。而且借助建立的智能化运行系统，也可以对巡检人员、巡检状态、巡检线路等信息进行电子化处理，所有信息都处于实时上传的状态，这样也可以提升故障问题发现的及时性，也为智能化系统的不断完善奠定基础。

2.3.2 功能实施分析

在智能化巡视系统应用过程中，会利用GPS、GPRS技术来完成相关人员作业动态的实时监测。而此类技术的使用，也可以确保数据的实时上传，在中心服务器中对数据进行统一整理，随后服务器会借助通讯模块来完成数据接收与解析，这些完成处理的数据也会存储到系统当中，并且也会标记相应的关键词，以便后续查询活动的顺利进行，提高所采集信息的使用价值。

2.4 设备管理系统

2.4.1 功能概述

在设备管理系统的应用中，其实现的系统功能如下：第一，确保维修改造和保养活动的有序进行，提升所有作业规划推行过程的计划性。第二，可以帮助工厂对设备存量展开透明化管理，从而确保作业活动的有序进行[1]。第三，基于建立的设备管理系统，也可以基于目前设备应用情况，对物质采购、应用库存、设备合同、供应商等情况进行管理，从而提升资源管理结果的实用性。第四，基于系统也可以推行设备规范化、科学化管理计划，从而为工厂设备资产管理奠定基础。

2.4.2 功能实施

基于此类集成环境，借助数字化管理系统可以顺利完成设备巡检，基于可靠的应用数据来梳理设备运行状态，在发现故障问题后也会及时作出预警，提醒相关人员及时展开检修，从而提升检修活动开展过程的及时性。借助自控管理系统、生产管理系统、一体化建设平台、ERP系统来加快设备运营信息整理速度，提高故障问题发现的及时性和便捷性[2]。另外，对于设备故障检修内容进行整理，了解常见故障发生频率和具体原因，探索故障问题的根治措施，这也提高了设备运行过程的安全性和可靠性。

2.5 智慧能源管理系统

在数字化管理过程中，也会建立智慧能源管理系统，作用是对资源使用情况进行监测，以提升资源管理过程的实用性。在具体应用中，会借助智能传感器对于仪表采集数据，利用通讯网络来进行传输，在中心管理层进行集中处理。而能源管理系统也会和生产控制系统关联在一起，这样也可以提升所采集数据的及时性与有效性。而建立起的数字化检测系统、报警系统、控制系统，也能够利用这些是实时化信息来了解资源的消耗状态，以便于后续管理工作的顺利展开。除此之外，为了提升分析数据的可视化，在应用中也会在工厂控制室内部设一个展示大屏，借助大屏幕来全方位展示目前系统的能耗情况，如实施监控信息、负荷运行预警、运行曲线分析等，以便后续数字化管理活动的展开[3]。

2.6 在线监测系统

2.6.1 基础功能概述

在线监测系统在运行过程中，具备了以下应用功能：①在系统应用过程中，可以借助智能P&lD系统和搭建的三维场景，对于整个工艺作业过程进行实时监测，以提升问题发现过程的及时性。②在系统应用过程中，也会对风险等级进行分类，同时也会根据实际情况，对于报警等级、报警状态以及报警阈值进行合理设置，以提高功能应用过程的有效性[4]。③对于整个工艺应用过程进行监测，包括运行安全监测、设备运维状态监测、故障预警监测、报警点HAZ0P提醒等，从而确保工艺落实结果的可靠性。④在实际运行中也需要对生产运行数据进行客观分析，如安全运行数据、预警记录信息、能耗分析等，技术做出生产过程的调整工作，提高在线监测结果的实用性。

2.6.2 功能实施管理

从功能实施情况来看，也会借助OPC服务器来辅助数字化工厂的稳定运行，而且也会借助DCS、FGS自控系统来组建集成化运行体系，以满足在线监测活动的顺利展开[5]。LNG接收站在运行过程中，对系统运行过程的温度、压力、液体位置、流量状态等数据进行实时采集，这样也可以对设备管理系统运行状态进行及时确定，并对故障问题进行及时响应，从而提升了故障诊断过程的及时性。

2.7 全生命周期质量管理系统

除了上述提到的应用系统外，也需要建立全生命周期质量管理系统，具体应用内容可以细分为以下几方面：第一，对质量数据进行采集，搭建数字化质量数据采集中心，所采集数据包括入库检验数据、产品复检数据、服务质量数据、过程检验数据、试验数据等，从而提升全生命周期管理系统的完善度，满足后续的管理需求。第二，建立质量追溯系统，可以根据应用数据库来完成电子质量档案的搭建，从而为后续信息追溯时提供便利条件。第三，对于相关信息进行整理，确定不同阶段的预警数值，提高不同生命周期阶段故障问题发现的及时性[6-7]。

3 结语

综上所述，借助相应管理技术，搭建LNG接收站的数字化管理系统，一方面，可以优化LNG接收站生产管理过程，提高内在问题故障发现时的及时性；另一方面，可以降低应用故障的发生几率，提升LNG接收站运营管理过程的安全性，从而创造出更多的社会经济效益。