[发明专利]基于高效通信的LNG储罐自动化预冷系统及预冷方法

说明书

本发明提供了基于高效通信的LNG储罐自动化预冷系统及预冷方法，利用CFD数值模拟模块进行预冷过程模拟仿真，为预冷过程提供初始流量参数；储罐上采用模块化方式安装监测点位，利用5G技术实现预冷系统中各个传感器与一体化操作平台的信号传输；本发明基于一体化操作平台进行温降速率、热应力、相邻两点温差、内罐压力等参数限值的设定，将监测结果与限值对比分析，进而对电动调节阀模块、变频泵模块进行自动调节，实现对预冷介质输送流量的调节，保证预冷过程稳定、安全地进行。利用本发明能够实现预冷过程的自动化、一体化、集成化控制，无需在监测点长期安排监测人员，避免安全隐患，节省人力物力，预冷控制更加精确，预冷效率高。

技术领域

本发明属于LNG储罐预冷技术领域，尤其涉及一种基于高效通信的LNG储罐自动化预冷系统及预冷方法。

背景技术

LNG储罐指的是专门用来存储液化天然气的储罐，液化天然气简称LNG。对于LNG储罐，当低温液体突然流入常温管道时，管道会迅速收缩，管道底部与低温的LNG直接接触，而顶部温度较高，会导致管道产生“香蕉效应”，因此需要对LNG储罐进行预冷。

目前的预冷工艺中，预冷初始参数通常采用经验数据，对于不同类型储罐的适应性较差，针对不同储罐类型无法确定合理的参数，导致初始阶段预冷操作存在盲目性；而且传统的预冷工艺多采用布线式监测方法，在储罐便于观测的位置安装温度及应力传感器，传感器安装位置受限，对于可能存在的应力集中处难以布线，监测困难，对于大型储罐布线尤为困难，且布线过程存在安全风险；另外，复杂空间处的仪表参数读取也较为困难，导致难以实时掌握预冷参数。

传统的预冷方法中，由工作人员根据温度变化情况手动计算温度变化率、相邻两点温差数据，并据此手动调节阀门，导致调节过程存在延迟、精度差、时效性低等问题。 LNG储罐预冷过程持续时间较长，因此采用传统的预冷方法时，需要安排专人对监测点的数据进行定期巡查，这会浪费大量的人力物力，且难以做到实时掌握预冷过程的温度变化和应力变化情况；同时，预冷过程中还存在冷剂泄露的风险，不能做到对人员安全的完全保障。因此，针对上述问题，亟需在传统预冷方式基础上进行创新。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种基于高效通信的LNG储罐自动化预冷系统及预冷方法，通过CFD数值模拟获取初始流量参数，采用5G传输技术实现对储罐温度、应力的远程实时监测，并据此远程控制电动调节阀、变频泵来实现对预冷介质流量的调节，预冷过程更加智能高效，有效节省人力物力，保障人员安全。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

基于高效通信的LNG储罐自动化预冷系统，包括LNG储罐、温度采集模块、应力采集模块、电动调节阀模块、变频泵模块、一体化操作平台、CFD数值模拟模块以及输送管道；温度采集模块、应力采集模块交错布置在LNG储罐内罐上；温度采集模块、应力采集模块、电动调节阀模块、变频泵模块均通过5G信号传输部件与一体化操作平台连接，一体化操作平台与 CFD数值模拟模块连接；电动调节阀模块包括第一电动调节阀和第二电动调节阀，变频泵模块包括变频泵；

输送管道一端与盛放有预冷介质的槽罐连接，另一端与LNG储罐连接；靠近LNG储罐的输送管道横管上依次安装有软接头、第一电磁阀、止回阀、变频泵、第一电动调节阀、压力表、第一压力传感器、温度计、第二温度传感器、流量计、流量传感器、泄压阀、第一安全阀；输送管道的立管顶部安装有自动排气阀；

LNG储罐外罐两侧的外罐排气管上分别安装有第二电磁阀和第三电磁阀，LNG储罐的内罐排气管上依次安装有第二压力传感器、第二电动调节阀、第二安全阀、气体成分分析仪；

第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第一压力传感器、第二温度传感器、流量传感器、第二压力传感器、气体成分分析仪均通过5G信号传输部件与一体化操作平台连接；一体化操作平台包括PLC、显示模块、参数设置模块、调节模式选择模块。