LNG船安全系统设计研究

论文摘要

液化天然气（Liquefied natural gas）简称LNG,被公认是地球上最干净的能源。LNG是天然气资源应用的一种重要形式,其制造过程是先将气田生产的天然气净化处理,然后经一连串超低温液化后,最后利用液化天然气船来运送。我国拥有丰富的天然气资源,加快发展我国天然气工业,对缓解我国能源供需矛盾,优化能源结构,改善生态环境,加快城市化建设,提高人民生活质量,保持国民经济健康发展,都具有重要和深远的战略意义。LNG船是在-163℃超低温下运输液化天然气的专用船舶,由于LNG的超低温沸点、易燃易爆和1:600的气化比例等高危特点,因此LNG船的安全系统设计尤为重要,直接关系到LNG船的安全运营。LNG船的安全系统包括紧急关断系统（ESD）和火气探测系统（F&G）两部分,目前国际上并没有用于指导LNG船安全系统设计的专用标准,本文针对LNG船的安全系统的设计进行了研究,主要工作包括以下四个方面:一、对安全系统的发展状况进行了研究,了解安全系统的发展趋势。通过分析LNG船存在的风险,说明了LNG船配置安全系统的必要性。二、阐述了安全系统的概念和组成,比较安全系统和基本过程控制系统的区别,介绍了安全系统的设计方法,包括风险分析、安全完整性等级的确定和验证等,为LNG船安全系统设计提供理论指导。三、对LNG船进行风险分析,然后对LNG船的紧急关断系统（ESD）和火气探测系统（F&G）进行了分析设计,并以LNG船分离器安全仪表系统的设计为例,详细介绍了安全系统的分析和设计过程,并对其安全系统设计进行改进,经验证,该安全仪表系统设计完全满足系统安全要求。四、Markov方法是应用于系统可靠性分析中的一种十分有效的方法,本文采用Markov方法对LNG船液货液位控制系统的可靠性进行了初步分析,运用Markov法建立系统的状态转移矩阵,计算出系统的可靠性概率,为进一步科学地评价LNG船液货系统的可靠性打下了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文选题的背景与意义
• 1.1.1 LNG 船的发展概况
• 1.1.2 安全系统的发展概况
• 1.1.3 LNG 船安全系统设计的必要性
• 1.2 论文的主要工作与结构
• 第二章 LNG 船系统简介
• 2.1 LNG 船介绍
• 2.1.1 LNG 船的类型
• 2.1.2 LNG 船的货物操作设备及附属系统
• 2.1.3 LNG 船工艺流程介绍
• 2.2 LNG 船中央控制系统及其组成
• 2.2.1 过程控制系统
• 2.2.2 安全系统
• 2.3 小结
• 第三章 安全仪表系统设计方法
• 3.1 安全仪表系统简介
• 3.2 安全仪表系统与基本过程控制系统
• 3.3 安全仪表系统的设计目标
• 3.4 保护层
• 3.5 风险分析
• 3.5.1 风险降低和ALARP 模型
• 3.5.2 风险分析方法
• 3.6 安全完整性等级
• 3.6.1 安全完整性等级
• 3.6.2 安全完整性等级的选择
• 3.6.3 安全完整性等级的验证
• 3.7 安全系统设计流程
• 3.8 小结
• 第四章 LNG 船安全系统设计
• 4.1 LNG 船风险分析
• 4.2 LNG 船紧急关断系统设计
• 4.2.1 LNG 船紧急关断系统的级别
• 4.2.2 LNG 船液货设备及辅助设备紧急关断逻辑
• 4.2.3 LNG 船分离器液位安全系统设计
• 4.3 LNG 船火气探测系统设计
• 4.3.1 火气探测系统概述
• 4.3.2 火气探测系统组成
• 4.3.3 火气探测系统设计
• 4.4 小结
• 第五章 LNG 船液货系统可靠性分析
• 5.1 可靠性分析方法介绍
• 5.2 系统可靠性框图
• 5.2.1 串联系统可靠性模型
• 5.2.2 并联系统可靠性模型
• 5.2.3 贮备系统可靠性模型
• 5.2.4 表决系统可靠性模型
• 5.3 MARKOV 模型
• 5.3.1 Markov 模型的概念
• 5.3.2 基本可靠性框图的Markov 分析
• 5.4 基于MARKOV 状态转移的LNG 船液货系统可靠性分析
• 5.4.1 系统描述
• 5.4.2 基于Markov 状态转移的可靠性分析
• 5.5 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录