1. 项目背景介绍

    鄂尔多斯市汇达液化天然气有限责任公司日产30×104Nm3液化天然气项目是全撬装化、工艺技术先进、自动化系统集成度极高的LNG工厂。也是目前国内首家采用FF基金会总线技术的LNG工厂。

   2. 项目目标与原则

    采用美国Salof公司的混合制冷工艺专利——Kryopak-SCMR，即单循环混合制冷工艺专利技术，特殊设计冷箱，其内部工艺参数点设置压力、温度、流量监测，整个冷箱处于“可视化” 、“透明”状态；换热器（BAHX）流道特殊设计，当原料气组分发生变化时，控制系统根据各点压力、温度、流量检测值，自动分配换热器各温区流道制冷剂蒸发量、自动匹配原料气液化温度曲线，保证制冷剂与原料气之间的传热效率高，自动适应原料气组分的变化，确保单位能耗和装置产能指标稳定。通过各子系统有机配合，实现工厂安全、连续、高效生产。

   3. 项目实施与应用情况详细介绍（详细介绍推荐项目的规划、实施与应用的详细情况，突出项目创新性、重点与难点问题及解决思路等。）

    控制系统采用就地控制和中控室相结合的原则。主要由DCS（集散型控制系统）、SIS（紧急切断系统）、 FGS（火灾和可燃气体检测报警系统）、电气控制系统（ECS）组成，并通过工业以太网与中央控制室上位计算机管理控制系统连接。全站所有的检测点信号传入控制系统，重要工艺参数的显示、控制、报警以及各机组的逻辑联锁保护控制均由DCS系统完成，实现在中控室对全站进行集中控制和管理。

 集散型控制系统(DCS)

     本项目选择艾默生公司以基金会现场总线技术为基础的PlantWeb数字化工厂自动化结构，包括控制系统、智能现场设备及智能设备管理软件，该自动化方案主要包括：
 

1. DeltaV™ 过程自动化系统；
2. 智能设备管理软件AMS Suite™；
3. 罗斯蒙特（Rosemount®）压力和温度变送器(FF)；
4. 费希尔（Fisher®）阀门和数字阀门定位器DVC6000F（FF）；
5. GE（ PanaFlow®）整体超声波流量计；
6. 麦格莱丘（Magnetrol®）总线液位变送器（FF）；
7. 福斯（FlowServe®） Buswith总线控制单元（FF）；
8. 罗斯蒙特（Rosemount®）848T及H1 Carrier总线转换器（FF）；
9. 图尔克(Turck®）总线接线盒及快速接插头；

 安全仪表系统(SIS)

     安全仪表系统(SIS, Safety Instrumented System)是指包括传感器、逻辑控制器和最终执行元件，按照一定的整体性安全度等级(SIL, Safety Integrity Level)能实现一个或多个安全功能(SIF，Safety Instrumented Function)的系统。它是生产过程中的一种自动安全保护系统，能对石LNG生产过程中可能发生的危险(超出安全限定)及不采取措施会继续恶化的状态进行及时地响应和保护，使其进入预定的安全停车状态，从而保证人员、设备、生产和装置的安全。

     DeltaV SIS与DeltaV BPCS, 集成但又完全独立。传统的系统要对每一个需要在人机界面显示的数据进行通讯并手动的组态，需要占用大量的工程时间。DeltaV提供了简单易用的组态工具既用于控制也用于安全，避免了两方都需要独立组态，然后还要进行数据通讯的复杂步骤。这一点也体现在了本项目当中。由于这是一个系统替换项目，工期特别紧张。通过简单易用的组态工具，工程师浏览引用到他所需要的位号和参数，就像在DeltaV里所做的动作一模一样，根本就不再需要费时费力的进行SIS 和BPCS之间位号映射工作，也不需要进行任何诸于OPC或者其它的串行通讯的设置。另外，所有的SIS数据对BPCS来说都是可用并可直接引用的，充分满足了一个流程画面上对BPCS包括SIS数据同时显示的功能

    火灾和可燃气体系统(FGS)

     火焰和可燃气体检测系统（FGS）是独立一套系统。由火焰探测器、可燃气体探测器、防爆手动按钮、火灾报警控制器、防爆声光报警及其他附件等设备组成。

     当发生气体泄漏或火灾时，安装在现场危险区域的可燃气体、火灾探测器首先将报警信号（开关量DI）输出给SIS系统，同时现场的防爆手报报警信号（开关量DI）也直接给SIS系统，并自动触发现场声光报警器，向巡检人员发出报警；FGS系统通过“总线”与DCS（Modbus或同等规格）进行通讯，将中继系统状况和警报发送回DeltaV控制系统，这些都可以从任一DeltaV操作工作站上查看，通过中央控制室的操作站DCS发出有针对性的报警，提醒操作人员采取相应措施，同时在DCS系统上可以组态的反映出全厂的火气平面布置图，并实时显示火气报警点的情况。

 电气控制系统（ECS）

     电气控制系统（ECS）特别考虑到安装时间和成本，对装置工艺过程进行了优化设计。ECS被划分为三个主要区域：控制室，MCC室和装置/撬块区。MCC室装备有电气控制系统的核心部件，由所有的MCC设备、配电设备、DCS处理器、I/O柜以及所有其它的各种ECS设备组成。所有的现场“标准型”或“智能型”I/O将从主DeltaV柜开始进行分配。由于大部分现场/撬块I/O为FF(基金会现场总线)配置，主电缆将现场安装在Delta V柜和撬块接点/模块结构之间。FF(基金会现场总线)的诸多优势之一是分段电缆接线端便于安装。在同一建筑的另一房间内另有一台操作员工作站，用于在启动和/或维护期间进行本地操作员控制。为方便现场安装，MCC室内所有设备将在发货前完成预安装和检测。

     在线气相色谱分析仪系统(GC)

     GC的控制器安放在有关生产装置的控制外站内，它除了通过双冗余Modbus串行链接与DCS通信之外，还通过仪表局域网连接到设置在中央控制室(CCR)工程师室内(或维修大楼内)的GC工程师站中，从而使得组态设计功能可在CCR工程师室内(或维修大楼内)执行，并能访问GC网络上所有的气相色谱仪，用于数据的采集、诊断、校准等。

  资产管理系统AMS

    DCS系统配置了一台AMS应用工作站，收集FF总线现场设备和SIS系统的现场仪表的资产管理信息。AMS系统能诊断现场设备的各种故障信息，并能对现场设备进行组态。

     4. 效益分析

     鄂尔多斯市汇达液化天然气有限责任公司日产30×104Nm3液化天然气项目控制系统是国内第一个应用FF总线设备的LNG控制系统，总线技术的应用减少了电缆铺设、安装时间和设备故障，提高了设备控制的精度及可靠性，其成功运行对于将FF总线技术应用于LNG工厂具有借鉴意义，同时也为实现全厂的全面数字化生产和管理进行了有益的探索。

（1）节省了大量的控制电缆以及电缆铺设、校对的人力成本，缩短了安装周期；根据统计，使用总线方式比使用普通IO接线方式能够节省电缆75%以上，电缆数量的大量减少及全撬装也直接减少了安装时间。

（2）采用总线接口模件节省了大量的普通IO卡件；每条FF总线最多可以挂接16个FF总线设备，同时一台智能设备又可以传输多个变量，因此使用总线方式后节省了大量的普通IO卡件。

（3）采用了数字传输方式，提高了信号的抗干扰能力，同时总线方式具有较高的精确性；总线方式采用的是数字信号传输，克服了模/数和数/模的转换误差。

（4）由于电缆及接线端子大量减少，减少了设备的故障率；

（5）AMS智能设备管理软件具有故障诊断功能，减少了设备维护成本和非正常停运时间；

（6）操作及维护人员可以得到更多关于设备的信息；总线方式将更多的设备信息传输到DCS系统中，通过智能管理软件可以对这些信息进行分析，从而为运行或维护人员提供更及时、有效的信息。

（7）依托先进仪表的稳定性，控制系统的自适应控制，极大的节约了工厂能耗和原材料消耗。据估算，工厂一年能节约近1500万的生产成本。