LNG气化储配站自控系统

论文摘要

LNG（液化天然气）气化储配站出口压力控制过程通常呈现大滞后、时变、易受随机干扰等特点,而城市用气量月、日、时的不均衡性,给LNG气化储配站出口压力控制带来极大的不确定性,严重影响供气质量。因此,成功解决LNG气化储配站外输压力稳定问题以满足用户的供气需求具有重要的现实意义。本文首先介绍了LNG气化储配站的增压方式和调峰方法、创新地提出了通过LNG储罐自增压法对LNG气化储配站出口压力进行调节的方案,弥补了中小型LNG储配站实现调峰技术需要引进低温泵或压缩机、投入大量资金的缺陷,为LNG气化储配站出口压力调节提供了新思路。其次,针对LNG气化储配站出口压力控制具有大容器大滞后、时变、易受随机因素干扰等特点,采用先进的隐式广义预测自校正算法,即根据输入/输出数据直接辨识求取最优控制规律中的参数。通过仿真,表明该算法对于大容器大滞后、时变性、易受随机因素干扰的系统,具有良好的跟踪性能,并在实际运行中也取得了满意的控制效果。根据LNG气化储配站的设计要求,本文完成了基于工业以太网总线和PROFIBUS总线技术,集检测、控制和管理等功能于一体的LNG气化储配站控制系统的开发。整个系统采用二级计算机控制方式,基础自动化级采用西门子公司S7-300PROFIBUS主站下挂DP从站ET200M的形式,实现了对LNG气化储配站的数据采集、连锁保护、阀门控制、计量加臭等设计任务。监控级使用DELL工控主流机,完成对LNG气化储配站出口压力控制,及系统的组态、监控、报警、制表等功能。系统软件操作简便,画面动感直观,控制效果良好,具有高适应性、高可靠性和高稳定性等特点。LNG气化储配站出口压力控制系统自投入运行以来,压力控制精度高、可靠性好、工作稳定,完全能满足LNG气化储配站的调压要求。本文主要研究成果是:根据中、小型LNG储配站的实际情况,提出了利用LNG储罐自增压法对LNG气化储配站出口压力进行调节的方案,并采用先进的隐式广义预测自校正算法,保证了出口压力的稳定,为中、小型LNG气化储配站出口压力调节提供了成功的经验。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 LNG气化储配站现状及发展趋势
• 1.3 本文的主要研究内容和方法
• 第2章 LNG气化储配站及工艺概述
• 2.1 LNG气化储配站介绍
• 2.2 LNG气化站的供气过程介绍
• 2.2.1 LNG储配站的工艺流程
• 2.2.2 LNG相关供气技术
• 2.3 LNG站的天然气供应安全保障体系
• 2.4 LNG的调峰与压力控制
• 2.4.1 LNG气化站的调峰方式和调峰工艺
• 2.4.2 LNG储罐自增压过程分析
• 2.4.3 当前国内对LNG出口压力的调节与控制形式
• 2.4.4 本文提出的自增压调峰方式
• 第3章 LNG气化储配站广义预测压力控制策略研究
• 3.1 引言
• 3.2 预测控制产生和发展
• 3.2.1 预测控制的产生及发展
• 3.2.2 预测控制的基本原理及其特点
• 3.3 广义预测基本控制算法
• 3.4 隐式广义预测自校正算法的研究
• 3.5 LNG气化储配站广义预测压力控制器设计
• 第4章 LNG气化储配站广义预测压力控制系统仿真
• 4.1 参数选择
• 4.2 仿真实验
• 第5章 LNG气化储配站广义预测压力控制系统硬件设计
• 5.1 控制系统基本设计要求与主要技术性能指标
• 5.1.1 控制系统的基本设计要求
• 5.1.2 控制系统的主要性能指标
• 5.2 控制系统的可靠性设计
• 5.3 控制系统的总体结构
• 5.3.1 控制系统的硬件组成
• 5.3.2 控制系统的硬件配置
• 5.4 本项目涉及的主要技术问题及解决方法
• 第6章 LNG气化储配站广义预测压力控制系统软件设计
• 6.1 监控软件的选择
• 6.1.1 西门子WinCC V6简介
• 6.1.2 西门子WinCC V6.0的性能特点
• 6.2 监控系统上位机程序设计及其实现
• 6.2.1 LNG出口压力控制程序的实现
• 6.2.2 监控系统画面结构框图
• 6.3 监控系统下位机程序设计
• 6.3.1 PLC软件编程环境
• 6.3.2 PLC软件设计
• 6.4 监控软件的描述
• 6.4.1 监控软件的特点
• 6.4.2 监视与控制画面具体设计
• 第7章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.1.1 系统运行情况
• 7.1.2 课题开发主要工作总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间的研究成果