液化天然气接收站仿真培训应用软件v1.0.pdf

彭世矗 等 液化天然气接收站仿真培训应用软件 v 1 ． 0 随着我国对清清能源的需求快速增长 ，建立沿海 L NG接收站实施 “ 海气登陆”战略是确保我国能源供 应安全的一项重要举措。L NG接收站流程复杂 ，流体 对外 界环境变化敏感，热力水力条件苛刻 ，接收站生 产运行管理难度较大，国内外经验表明，通过应用仿 真 培训 系统组 织运 行人 员 日常培 训 、开 展运 行T 况分 析优化工作等是提高接收站运行管理水平的重要手段 ， 但 南于长期技术垄断 ，接收站仿真技术基本 由国外大 型流程仿真软件商垄断，对国内接收站仿真技术发展 和专业 技术 人才 培养形 成极 大制 约 。发 展 国产化 的接 收站仿真培训技术是改变这一局面的必由之路 ⋯ 。 为了满足同内 L N G接收站运行人员集中培训和运 行 方 案制定 的业 务需 求 ，打破 国外技 术垄 断 ，本 文提 出一种网络分布式的 L NG接收站仿真系统开发思路 ， 以通用 流程 软件 为工具 建 立实 际液化 天然 气接 收站各 设备 、控制单元 、连锁逻辑的仿真模型，集成设计现 场站和 D C S操作为一体的人机交互界面 I ，形成能动 态模拟接收站各种运行工况和设备操作的仿真应用系 统 ，通过该系统的使用可有效提升运行人员的业务素 质 ，提高接收站安全平稳运行保障水平。 1 作用和功能 液化天然气接收站仿真培训应用软件采用分布式 网络设计理念，系统全面再现实际站场丁艺、控制等 功能，通过组合建模方法建立接收站实际设备仿真模 型，构建仿 D C S与安全联锁的逻辑模型，并开发界面 与计算引擎 的接 口程序包，形成能模拟接收站稳态、 瞬态T况的仿真应用软件。在仿真软件的基础上，开 发相关功能模块， 实现培训功能。 仿真系统功能主要有 1 工艺流程仿真 。本 系统可对接 收站 无卸料外 输 、卸料外 输 、零 外输 、最 小外输 等 不 同T况 的工艺 过程进行仿真模拟，观察不同丁况下的相关工艺参数 变化 。 2 设备操作仿真。可对泵 、压缩机 、换热器等 工艺设备的启动、关停 ，以及 艺阀门的开启 、关闭 等操作进行模拟 。 3 控制逻辑仿真。根据接收站的控制逻辑 、因 果连锁关系及P I D参数整定， 通过构建各类模拟控制器， 实现接收站正常工况下的控制逻辑仿真，以及紧急关 停的控制仿真。 4优化运行方案。通过水力 、热力计算及设备 基金项 目 中国石油天然 气股份有限公 司科技 专项“ 液化天然气接收站关键技 术研 究”子课题 “ 液化天然气接 收站运行管理技 术研究” 编号 2 r x 8 5 。 获奖情况 “ 我国大型液化天然气关键技术开发及应用”2 0 1 4年获中国石油天然气集团公司科技进步特等奖； “ 液化天然气接 收站运行管理技术研究”2 0 1 3 年获中国石油和化工自动化行业科学技术进步二等奖。 软件著作权登记情况 “ 液化天然气接收站仿真培训应用软件V1 0 ” 登记号2 0 1 2 S R0 5 3 4 0 4 。 第一作者简介彭世盎，1 9 8 0年生，2 0 0 5 年毕业于哈尔滨工业大学制冷及低温专业，高级工程师，主要从事油气管道输送及 液化 天然气储运的仿真技术研 发与推广应用工作。电话 0 3 1 6 2 0 7 7 9 1 4 。E ma il s y p e n g p e t r o c h i n a m． C l 1 。 g | 。 | 。 u u i i∞ 2 0 1 5年增刊 石油科技论坛 7 3 模拟 ，可 以对运行方 案进行优化 。 5 操作 员培 训。利用仿真平 台操作人员可掌握接收站各种正常工 况的运行情况，练习操作设备、切换 流程、调整_ l『 艺参数，了解异常『 [ 况 的处置方法 和程序。 2 结构特点 该产 品以 I 艺流程模 拟 为基础 半台，采用分布式网络结构集成了仿 S I S模块 ，仿 DC S人 机交 互模块 ，网 络分 式接 口程序 ，有机形成仿真、 培训一体化的应用软件系统结构。系统设计为分布式 的网络结构，并设计开放式 的接口，便于系统功能的 升级 二次开发，为认 证考核 ，故障诊断等后续系统 的开发做好技术准备。本套 仿真系统在结构设计 有 如下特点 1 集成化设计。软件将现场站、仿 DC S 、S I S 系统等模块有机地集成于仿真操作界面，有利于运行 人员全面理解设备操作和参数扰动对接收站工艺流程 的动态响 应 2网络化构架。建它的仿真系统采用服务器为 计算平台，客户端提供输 入输 的模式，有效解决了 接收站多人大规模同时培圳的业务需求，降低 了仿真 系统 的使用成本 ，提高 了软件运算 的速度 图 1 。 3 软件功能模块化。软件分层次建立了接收站 各_ r 艺单元模型，控制逻辑组态和连锁、报警等响应 信号模拟 ， 通过后台建立的各组态模型驱动操作界面。 通过在模犁 中采用多层结构、合理的子模型构架 、控 件模块化等技术优化 了计算的求解过程，提高了计算 速 度和稳定性 2 。 图 1 仿真 系统 网络构 架图 3 技术指标 本产品通过专业软件测试公司的全面、 深入分析 ， 并与实 际运行 丁况进 行对 比分析 ，压 力计 算偏 差小 于 5 ％，温度计算偏差小于 2 c I【 ，该平台集成培训计算机 台数可达到 3 0台，满 足大型规模化接 收站 、液化 一 I 厂 模拟培训需求。 目前，该软件在稳定性 、计算精度与 模拟速度方面均已达到国内领先水平。系统采用 H T MI 语言进行界面开发，操作的友好性和数据交互的实时 性基本达到商业软件水平。软件研发过程中，进行了 权威的第r 二 方性能检测，软件各项指标均通过了软件 鉴定，于 2 0 1 2 年 6 月取得软件著作权登记，性能达到 _ r 业应用标准 。 4 推广应用情况 该 软件 于 2 0 1 2年 5月研 发成 功 ，发 布 1 ． 0版本 推 向市场，逐步替代 外同类 商业仿真软件。在罔内 某接 收站进行 了初步 虚用 ，针对 实际 I N G接 收站 ，开 发了接收站仿 D C S 人 机交互 界而 ，开展 了安全保护 系 统模型设计，无卸载外输 、卸载外输 、零外输 、最小 外输等不 卜 j 】r 况的丁艺过程进行计算。 ‘ 算结果与实 图 2 系统功能模块 基本 结构图 7 4 石油科技论坛 2 0 1 5年增刊 测值比较接近 冈 3，可为接收站运 行 计划 的制订 提供 依据 和 手段 ， 目前 正 同冈 内外相关 机 构进 行 洽谈 ，进 一 步提高调度运行人员的应用水平。 5结语 随着我 天然气市场需求 的快 速 增长，液化天然气 L N G接收站的 建设 、投产的步伐越来越快，预计到 “ 十 i五”末 ，我 国液 化天 然气 接 收 站将达到 1 5 座 ，年处理能力将达 到 1 0 0 0亿标准立方米 ，液化天然气产业 兰 兰 兰 竺 二竺 竺 竺 竺 竺 竺 I 。 。 日_ 、 c ⋯ ⋯⋯ { ．鹰 齄誊 图 3 储罐 系统人机交互界面 的高速发展必将带来相关仿真技术的长足发展与完善。 本产品作为接收站运行管理的基础T具将在我国 接收站进一步推广应用，不但可以大幅降低 国外商业 软件的采购费用，提高服务水平 ，而且可创造 良好的 社会 、经济效益，确保管道供应安全。该产晶已经成 为中 石油自主创新产品之一，可逐步替代同外 同类 型商业 仿真软件 。 【 参考文献 】 I 1 1 李宁 ， 徐艳琴 ， 郭开华 ． 用于OT S的 L NG储罐数学 模型研究 [ J 1 l 中山大学学报论丛 ， 2 ] 7 ， 2 7 2 7 2 7 7 ． L i N i n g ， Xu Ya n q i n， Gu o Ka i h ua ． S t u d y o fL N G s t or a g e t a n k ma t h e ma t i c a l mo d e l tb r OTS卟S u n Ya t s e n Un i v e r s i t y F o r n m， 2 0 7 ， 9 7 9 7 2 7 7 ． 【 2 】 曾广芳 ． 船舶操 纵模拟 器在上海 L NG接收站码 头方 案选择 中的应用 『 A l _ 见 中国航海学会 ． 中国航海学 会2 4 年 度学术交流会优 秀论 文集 【 c 】 ， 2 1 1 4 ． Ze n g Gu a n t a n g ． Ap p fi c a fi o n o f s h i p ma mp u l a t i o n s i mt fl a t o r f 0 r s e l e c t i o n o f S h a n g h a i LNG r e c e i v i n g t e n ni n a l wh a r f p l a n [ A] ． i n Ch i n a Na u t i c a l S o c i e w Co l l e c t i o n o f E x c e H e n t P a p e r s fr o m 2 0 4 Ac a d e mi c S e n fi n a r [ C1 2 O O 4 ． 收稿 日期 2 0 1 5 - 0 7 0 8 改回 日期 2 0 l 5 0 8 2 6 LNG Re c e i v i n g Te r m i na l Si m ul a t i o n a nd Tr a i n i ng S of t wa r e v1 ． 0 P e ng S hi y a o ， Hu a n g We i we i ， He Bi n g ， Zha o J i a l i ， Ni e Cha o f e i ， Wa ng Bo 1 ． P e t r o Ch i n a P i p e l i n e s R D C e n t e r , L a n g f a n g 0 6 5 0 0 0 ， Ch i n a ； 2 ． C o l l e c t i v e As s e t s Ma n a g e me n t C e n t e r o f P e t r o Ch i n a P i p e l i n e s Co mp a n y ， L a n g f a n g 0 6 5 0 0 0 ， Ch i n a Ab s t r a c t LNG r e c e i v i n g t e r mi n a l i S c h a r a c t e r i z e d f o r i t s c o mpl i c a t e d p r o c e s s a n d s e n s i t i v i t y t o t h e e x t e r n a l e n vi r o n me n t a l c h a ng e s ． Th a n k s t o i t s d i ffi c u l t o p e r a t i o n a n d ma n a g e me n t ，t h e s i mul a t i o n a n d t r a i n i n g s o ftwa r e i s u s u a l l y a d o p t e d a s c a l c ul a t i on t o ol s fo r p e r s o n ne l t r a i n i n g a nd f or mul a t i on o f o p e r a t i on a l pl a n． Th e r e fo r e ．t he LNG r e c e i vi n g t e r mi n a l s i mu l a t i on a n d t r ai n i n g s of t wa r e V 1 ． 0 i s i n d e p e n d e n t l y d e v e l o p e d， wh i c h i s b a s e d o n p r o c e s s flo w s i mul a t i o n a n d i n t e g r a t e d wi t h c o n t r o l l o g i c a nd c ha i n p r o t e c t i o n s y s t e m s i mu l a t i o n ．I t a d o p t s a d i s t r i b u t e d n e t wo r k s t r u c t u r e a n d s y s t e ma t i c a l l y a n d c 0mp r e h e n s i V el y d i s p l a y s a s e r i e s o f f u n c t i o n s ，s u c h a s a c t u a l t e r mi n a l p r o c e s s fl o w， op e r a t i o n o f e q u i p me n t ， c on t r ol l o g i c ， o p t i mi z e d o p e r a t i o n a n d o p e r a t i on a l t r a i n i n g ．The s t r u c t u r a l d e s i g n i s u ni q u e f o r i t s i n t e g r a t i o n ，n e t wo r k a n d mo du l e s ， s a t i s f y i n g t h e d e ma n d fo r l a r g e s c a l e t r a i n i n g b y b i g r e c e i vi n g t e r mi n a l s ． Th e s o ftwa r e h a s b e e n b a s i c a l l y i n d us t r i a l i z e d a t h o me a n d r e a c h e d t h e a d v a n c e d d o me s t i c t e c h n o l o g i c a l l e v e l ， g r a du a l l y r e p l a c i n g t h e i mp o r t e d f o r e i g n p r o d u c t s ． Ke y wor ds LNG，r e c e i vi n g t e r m i n a l ，s i mul a t i on a nd t r a i ni n g，s t r u c t u r a l d e s i g n，f u nc t i o na l mod ul e s s oftwa r e d e v el o pme n t 2 0 1 5年增刊 石油科技论坛 7 5