油气储运LNG接收站模拟系统及方法

摘要

本发明公开了一种油气储运LNG接收站模拟系统及方法，它包括沙盘（1）、触摸屏（2）和流程板（3），沙盘（1）上设有若干LNG储运设备以及连接储运设备的管道，在储运设备的进出口管道中设置有控制阀和LED灯带，沙盘（1）下设有PLC控制器（4），PLC控制器（4）分别与沙盘（1）上的控制阀和LED灯带以及与触摸屏（2）内部的计算机（5）连接，计算机（5）与外部流程板（3）连接。本发明采用沙盘和动画等形式直观、生动、逼真地模拟LNG接收站的工艺流程，学员在沙盘上所作的操作是否恰当也可以动态、实时和交互式地展示在流程板上，让学员具有身临其境的感觉，提高了培训效果，降低了培训成本。

说明书

技术领域

本发明涉及油气储运LNG接收站模拟系统及方法。

背景技术

油气储运连接着石油工业内部产、运、销的各个环节，其对从业人员的知识和技能的要求越来越多、适应性的要求也愈来愈强，操作人员一个小小的失误或不慎，有可能引发严重的质量事故或安全事故，为国家和人民带来重大的损失，因此油气储运从业人员的上岗知识培训和专业技能培训就显得十分重要，但由于几乎所有的油气储运现场和设施都分布在野外，不可能将培训放到现场进行，如果仅依靠常规的课堂教学或实验室操作，由于缺乏形象逼真、直观生动的辅助手段和方式，不免陷入简单枯燥的尴尬局面，难以达到预期的效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种油气储运LNG接收站模拟系统及方法，该系统和方法采用沙盘和全三维动画等形式，直观、生动、逼真地模拟LNG接收站的工艺流程，让学员具有身临其境的感觉，提高培训效果，降低培训成本。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：油气储运LNG接收站模拟系统，它包括沙盘、触摸屏和流程板，沙盘上设有若干LNG储运设备以及连接LNG储运设备的管道，所述的LNG储运设备包括至少一个LNG储罐、压缩机A、压缩机B、放空立管、冷凝器、至少一个LNG泵、至少一个海水泵、至少一个海水气化器、至少一个燃烧气化器和LNG船，每个LNG储罐内还设有一个罐内泵，在储运设备的进出口管道中还设置有控制阀和LED灯带，沙盘下设有PLC控制器，PLC控制器分别与沙盘上的控制阀和LED灯带以及与触摸屏内部的计算机连接，计算机与外部流程板连接。

本发明所述的流程板为液晶显示屏。

油气储运LNG接收站模拟方法，它包括以下步骤：

（1）设置一个用于模拟LNG接收站工艺流程的沙盘、用于采集沙盘上管路状态的PLC控制器、用于操控PLC控制器的触摸屏和用于展示LNG接收站工艺流程的流程板，沙盘上设有若干LNG储运设备以及连接LNG储运设备的管道，在每个LNG储运设备的进出口管道中分别设置有控制阀及模拟管内流质的LED灯带，PLC控制器（4）通过采集控制阀状态及储运设备状态控制管路流质流向；

（2）触摸屏上运行一个LNG接收站仿真程序，操作人员按照工艺流程的要求打开或关闭沙盘上的一个或多个控制阀，仿真程序实时采集管路状态的变化，同时根据工艺要求和管路状态的变化动态模拟工艺流程并实时地以动画的形式展现在流程板上。

所述的仿真程序包括流程演示、流程操作步骤，其中，所述的流程演示包括卸船、LNG气化外输、LNG闪蒸气处理和罐内循环子步骤；所述的流程操作同样包括卸船、LNG气化外输、LNG闪蒸气处理和罐内循环子步骤。

本发明采用沙盘和动画等形式直观、生动、逼真地模拟LNG接收站的工艺流程，学员在沙盘上所作的操作是否恰当也可以动态、实时和交互式地展示在流程板上，让学员具有身临其境的感觉，提高了培训效果，降低了培训成本。

附图说明

图1 本发明的结构示意图

图2 沙盘的结构示意图

图3 卸船的操作流程图

图4 LNG海水气化器气化外输的操作流程图

图5 LNG燃烧气化器气化外输的操作流程图

图6 LNG闪蒸气输出的操作流程图

图7 LNG闪蒸气燃烧的操作流程图

图8 罐内循环的操作流程图

图中，1-沙盘，2-触摸屏，3-流程板，4-PLC控制器，5-计算机，6-LNG储罐，7-压缩机A，8-压缩机B，9-放空立管，10-冷凝器，11-LNG泵，12-海水泵，13-海水气化器，14-燃烧气化器，15-LNG船，16-罐内泵。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步描述：

如图1、图2所示，油气储运LNG接收站模拟系统，它包括沙盘1、触摸屏2和流程板3，流程板3为液晶显示屏，沙盘1上设有若干LNG储运设备以及连接LNG储运设备的管道，所述的LNG储运设备包括两个LNG储罐6、压缩机A7、压缩机B8、放空立管9、冷凝器10、两个LNG泵11、两个海水泵12、两个开架式海水气化器13、两个浸没燃烧式气化器14和LNG船15，每个LNG储罐6内还设有一个罐内泵16，在储运设备的进出口管道中设置有控制阀，沙盘1下设有PLC控制器4，PLC控制器4分别与沙盘1上的控制阀和触摸屏2内部的计算机5连接，计算机5与外部流程板3连接。

LNG储运设备中，LNG船15用于运输LNG；LNG储罐6用于储存LNG；压缩机A7用于将LNG储罐中的气体压缩后输送至LNG运输船，以平衡船的压力；压缩机B8将LNG储罐中的气体压缩后输送至冷凝器，冷凝后外输；LNG泵11用于输送LNG；海水泵12从海中抽取海水，输送到海水气化器，用于加热LNG；海水气化器13作用是通过LNG和海水进行热交换，使LNG气化；燃烧气化器14作用是燃烧燃料气产生热量，使LNG气化。

油气储运LNG接收站模拟方法，它包括以下步骤：

（1）设置一个用于模拟LNG接收站工艺流程的沙盘1、用于采集沙盘1上管路状态的PLC控制器4、用于操控PLC控制器4的触摸屏2和用于展示LNG接收站工艺流程的流程板3，沙盘1上设有若干LNG储运设备以及连接LNG储运设备的管道，在每个LNG储运设备的进出口管道中分别设置有控制阀及模拟管内流质的LED灯带，PLC控制器（4）通过采集控制阀状态及储运设备状态控制管路流质流向；

（2）触摸屏2上运行一个LNG接收站仿真程序，操作人员按照工艺流程的要求打开或关闭沙盘1上的一个或多个控制阀，仿真程序实时采集管路状态的变化，同时根据工艺要求和管路状态的变化动态模拟工艺流程并实时地以全三维动画的形式展现在流程板3上。

仿真程序包括流程演示、流程操作步骤。流程演示包括卸船、LNG气化外输、LNG闪蒸气处理和罐内循环子步骤；流程操作包括卸船、LNG气化外输、LNG闪蒸气处理和罐内循环子步骤。

流程演示和流程操作的区别在于流程演示只能演示工艺流程，演示过程中不受外部干预，是单向的，而流程操作则根据操作的实际情况展示工艺过程，是交互式的。

卸船操作流程

卸船操作流程如图3，LNG船15中的LNG通过两根卸料臂与输送管道，使用上进液或下进液方式冲入到所用的LNG储罐6中，一部分闪蒸气经压缩机A7返回到LNG船15的料舱，用以平衡料舱内的压力，其具体操作流程如下：

（1）确定起点即LNG船15；

（2）确定终点即所用的LNG储罐6；

（3）打开进终点的阀门、终点到压缩机A7的阀门和起点到终点的阀门；

（4）激活压缩机A7：点亮触摸屏上“压缩机A7”的图案。

气化外输操作流程

LNG气化外输分为LNG开架式气化器气化外输和LNG浸没燃烧式气化器气化外输。

LNG开架式海水气化器气化外输如图4， LNG储罐6内的LNG经过其内部的罐内泵16及LNG泵11导入到开架式海水气化器13气化后外输，而海水泵12将海水注入到开架式海水气化器13的进水口加热LNG，其具体操作流程如下：

（1）确定流程起点即所使用的LNG储罐6；

（2）确定终点即开架式海水气化器13；

（3）打开进终点的阀门；

（4）打开起点到LNG泵11的阀门；

（5）打开出终点的阀门；

（6）激活对应的罐内泵16：点亮触摸屏上对应“罐内泵”的图案；

（7）开启海水泵12：启泵检查，确认海水泵12的进出口的阀门是否关闭着；启泵前准备，缓慢打开海水泵12的进口的阀门，并确认海水泵12内充满介质；开泵，即缓慢打开海水泵12的出口的阀门后，再激活海水泵12，即点亮触摸屏上对应“海水泵”的图案；

（8）开启LNG泵11：启泵检查，确认LNG泵11的进出口的阀门是否关闭着；启泵前准备，缓慢打开LNG泵11的进口的阀门，并确认LNG泵11内充满介质；开泵，即缓慢打开LNG泵11的出口的阀门后，再激活LNG泵11，即点亮触摸屏上对应“LNG泵”的图案。

LNG浸没燃烧式气化器气化外输如图5， LNG储罐6内LNG经过其内部的罐内泵16及LNG泵11导入到浸没燃烧式气化器14气化后外输，而燃料气进入气化器14的燃烧室，燃烧后加热LNG，其具体操作流程如下：

（1）确定流程起点即所使用的LNG储罐6；

（2）确定终点即浸没燃烧式气化器14；

（3）打开进终点的阀门；

（4）打开起点到LNG泵11的阀门；

（5）打开出终点的阀门；

（6）激活对应的罐内泵16：点亮触摸屏上对应的“罐内泵”的图案；

（7）激活浸没燃烧式气化器14：点亮触摸屏上“燃烧气化器”的图案；

（8）开启LNG泵11：启泵检查，确认LNG泵11的进出口的阀门是否关闭着；启泵前准备，缓慢打开LNG泵11的进口的阀门，并确认LNG泵11内充满介质；开泵，即缓慢打开LNG泵11的出口的阀门后，再激活LNG泵11。

闪蒸气处理流程

LNG闪蒸气处理包括LNG闪蒸气输出和LNG闪蒸气燃烧。

LNG闪蒸气输出如图6，一个LNG储罐6内闪蒸气经过压缩机B8升压后进入冷凝器10冷凝，冷凝后的闪蒸气和LNG储罐6输出的LNG一起经LNG泵11进入海水汽化器13，而用海水泵12将海水注入到开架式海水气化器13的进水口加热LNG，其具体流程如下：

（1）确认流程起点即所用的LNG储罐6，且打开LNG储罐到压缩机B8的阀门；

（2）确认流程终点即开架式海水气化器13，且打开进终点的阀门；

（3）打开冷凝器10到LNG泵11的阀门；

（4）打开起点到LNG泵11的阀门；

（5）打开出终点的阀门；

（6）激活压缩机B8：点亮触摸屏上“压缩机B8”的图案；

（7）激活对应的罐内泵16：点亮触摸屏上对应“罐内泵”的图案；

（8）开启所用到的海水泵12：启泵检查，确认海水泵12的进出口的阀门是否关闭着；启泵前准备，缓慢打开海水泵12的进口的阀门，并确认海水泵12内充满介质；开泵，即缓慢打开海水泵12的出口的阀门后，再激活海水泵12，即点亮触摸屏上对应“海水泵”的图案；

（9）开启所用到的LNG泵11：启泵检查，确认LNG泵11的进出口的阀门是否关闭着；启泵前准备，缓慢打开LNG泵11的进口的阀门，并确认LNG泵11内充满介质；开泵，即缓慢打开LNG泵11的出口的阀门后，再激活LNG泵11，即点亮触摸屏上对应“LNG泵”的图案。

LNG闪蒸气燃烧如图7，LNG储罐6内闪蒸气经火炬系统燃烧，其具体操作流程如下：

（1）确认起点即所要处理的LNG储罐6；

（2）打开闪蒸气出起点出口的阀门；

（3）确认终点放空立管9；

（4）打开进终点的阀门；

（5）激活放空立管9：点亮触摸屏上的“放空立管”的图案。

罐内循环

罐内循环如图8，启动LNG储罐6内的罐内泵16通过下进液方式将LNG再导入到这个LNG储罐6中，其具体操作流程如下：

（1）确认起点即所用的LNG储罐6；

（2）打开对应罐内泵16出口的阀门；

（3）确认终点即对应的LNG储罐6，且打开进终点的阀门；

（4）打开起点到终点的阀门；

（5）激活罐内泵16：点亮触摸屏上对应的“罐内泵”的图案。