智能LNG远控点供撬装
技术领域
本实用新型涉及天然气供应系统技术领域，尤其涉及一种智能LNG远控点供撬装。
背景技术
天然气作为清洁能源已被广泛应用于生活、生产等环节，随着全国各地“气代煤”和“煤改气”的不断推进和覆盖，在上游气源和长输管线未得到供应扩容之前，国内管道天然气的供应是处于供不应求状态的。LNG具有液相与气相体积1:600的高压缩比，方便存储和运输，因此以LNG罐储气源或移动气源，作为管道天然气的补充也已被广泛认可。
目前LNG作为气源供应的主要应用是，以集卸车、储存、换热、气化、调压、计量等功能于一体的LNG点供系统，如附图1所示。LNG点供系统的适用性很广，可以作为小区供气系统，也可以作为工厂供气系统，或商业用户点供，甚至作为中型区域供气系统等。但由于现有技术对LNG特性、系统安全、故障隐患等环节控制的不完善，所以存在隐患和缺陷。
实用新型内容
本实用新型为克服现有技术存在的问题，提供一种智能LNG远控点供撬装，实现BOG闪蒸气回收利用、气源供给联动控制和气化温度补偿，提高点供撬装的安装性，提高自动化控制程度。
本实用新型采用的技术方案是：
智能LNG远控点供撬装，包括
LNG气源单元；
气化单元，连接于所述LNG气源单元末端；
调压单元，连接于所述气化单元末端；
计量单元，位于所述调压单元末端；
放空单元，与所述LNG气源单元与所述气化单元之间、所述气化单元与调压单元之间以及所述调压单元与计量单元之间连接；
BOG回收单元，设置于所述放空单元和计量单元之间，包括
第一电动换路阀，其前端与所述调压单元末端连接，其后端与所述计量单元前端连接；
BOG回收线，其前端连接于所述气化单元与放空单元之间，其后端连接于所述第一电动换路阀与所述计量单元之间；
BOG回收控制器，用于获取BOG回收线的压力，并控制BOG回收线和第一电动换路阀的工作状态。
进一步地，所述LNG气源单元包括LNG储罐，所述LNG储罐具有两条并联出液线，所述出液线包括依次连接的第一截止阀、软管和液相气动阀；
所述气化单元具有两条并联的气化线，所述气化线包括依次连接的第三截止阀、空温气化器和第一球阀；
所述调压单元具有两条并联的调压线，所述调压线包括依次连接的第二球阀、过滤器、调压器、带切断调压器和第三球阀，所述第二球阀和调压器前端和末端连接管路上安装有电伴热带；
所述放空单元包括阻火器，所述阻火器前端分别与其中一根所述软管与第二截止阀之间的管路、所述气化单元与所述调压单之间的管路以及所述调压单元与所述计量单元之间的管路连接；
所述计量单元包括依次连接的流量计和第六球阀。
进一步地，所述BOG回收线包括依次连接的第四截止阀、增压泵、单向阀、BOG增压储罐、第七球阀、BOG调压器、第七球阀和第二电动换路阀，所述BOG回收控制器获取所述BOG增压储罐和第二电动换路阀末端外的压力值，控制所述增压泵、所述第一电动换路阀和第所述二电动换路阀工作状态。
进一步地，点供撬装还包括气源控制单元，所述气源控制单元包括气源切换控制器，所述气源切换控制器获取所述LNG储罐的温度和压力，控制所述液相气动阀的工作状态。
进一步地，点供撬装还包括气化温度补偿单元，所述气化温度补偿单元包括温度补偿控制器、过载保护器、叶片加热器，所述叶片加热器安装在所述空温气化器内，所述温度补偿控制器获取所述气化单元末端气体温度，控制所述叶片加热器的工作状态。
进一步地，点供撬装还包括无人值守总控单元，所述无人值守总控单元与所述气源切换控制器、所述温度补偿控制器、所述BOG回收控制器和所述流量计通讯，并控制其工作状态。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型的智能LNG远控点供系统相较于现有技术，增加了以下功能和控制设计：
（1）BOG回收单元
对管路中闪蒸BOG部分超压的气体，通过增压泵进行间断式增压，增压后的气体被存入BOG增压储罐中，并通过 BOG回收控制器进行监控，一旦点供系统出现供气不足时，从压力变送器处采集到系统出口气压低于下限值时，将自动关闭第一电动换路阀，并打开第二电动换路阀，切换成回收线路供气。
BOG回收线也可以根据BOG增压储罐实时储气气压值的大小，来自动切换供气线路，例如，当BOG增压储罐内气压高于预设值时，自动切换成BOG回收路优先供气，从而达到LNG闪蒸零排放，并对闪蒸气最大化回收利用，实现环保和节能的功能。
（2）气源控制单元
气源控制单元是在现有技术的气源部分基础上，通过增加气源的液位和气压数据采集，由气源切换控制器对数据进行监测和分析，当气源状态的实时数据到达下限值时，控制器将启动两个液相气动阀同时关闭，以便切换气源或补充气源时，不再通过人工操作液相阀门，避免人为失误。当气源切换或补充完毕后，在气源切换控制器确认气源状态正常后，自动开启两个液相气动阀，恢复液相供应。
（3）气化温度补偿单元
针对空温气化器受环境温度影响和受换热效率限制的问题，对气化器换热叶片增加防爆型叶片加热器，并通过温度补偿控制器进行控制，采集温度变送器的实时数据，监测气化后气相天然气的温度。当天然气温度低于下限值时，说明空温气化器换热效率不够，温度补偿控制器将启动叶片加热器对空温气化器的金属中叶片进行加热，以提高其换热效率。并且叶片加热器为变频式，会随温度补偿差值的需求大小而自动调节功率，以达到环保节能的要求。当天然气温度高于预设值时，叶片加热器则不启动。过载保护器的作用是，保护叶片加热系统的安全，一旦出现电涌、过热、过载等情况时，自动断电以保证在危险区的用电安全。
（4）无人值守总控单元
气源切换控制单元、气化温度补偿单元、BOG回收单元将连同计量、泄漏报警等原有功能，一起受控于无人值守总控系统。无人值守总控系统对所有采集数据进行监控，对超出预设值的异常数据进行报警和远程紧急处理，实现全程连锁。例如，气源切换控制单元中的液相气动阀，虽然设置上通常只是在气源切换时使用的，但其在总控系统下，也可作为泄漏报警、火灾等紧急情况时的紧急切断连锁装置使用，从而完善了点供系统的监测和安全保护功能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有现技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中，LNG点供撬装的逻辑连接结构示意图。
图2为本实用新型实施例中，智能LNG远控点供撬装的逻辑连接结构示意图。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。
下面结合附图对本实用新型/实用新型的实施例进行详细说明。
现有技术中的LNG点供撬装，如附图1所示，包括LNG气源单元100’，气化单元200、调压单元300、放空单元400’和计量单元500。LNG气源单元100’，依次与气化单元200、调压单元300和计量单元500连接，实现LNG气源向接站外用气点供气。放空单元400’分别与LNG气源单元100以及LNG气源单元100’、气化单元200、调压单元300和计量单元500之间的连接管路连通，以消除闪蒸气在承压容器和管道中堆积从而造成超压。
LNG气源单元100’包括LNG储罐110。LNG储罐110卧式安装，顶部具有三个接口并分别安装第一截止阀120，其中两个第一截止阀120末端分别连接软管130和第二截止阀140，即开启后沿物料传送方向，第一截止阀120出口端分别连接软管130和第二截止阀140，两个第二截止阀140末端汇聚后与气化单元200连接。
气化单元200，包括两条并列的气化线，并设置相应的温度检测仪、压力检测仪等。每条气化线包括依次连接的第三截止阀210、空温气化器220和第一球阀230。两个第一球阀230的末端汇聚后与调压单元300连接。
调压单元300，包括两条并列的调压线，并设置相应的温度检测仪、压力检测仪等。每条调压线包括依次连接的第二球阀310、过滤器320、调压器330、带切断调压器340和第三球阀350。第二球阀310和调压器330前端和末端连接管路上安装有电伴热带360。两个第三球阀350末端汇聚后与计量单元500连接。
放空单元400’，包括阻火器410。阻火器400前端分别与其中一根软管130与第二截止阀140之间的管路、气化单元200与调压单元300之间的管路以及调压单元300与计量单元500之间的管路连接。阻火器400前端分别与其中一根软管130与第二截止阀140之间的连接管管路上设置第三截止阀420，阻火器400前端与气化单元200与调压单元之间的连接管路以及阻火器400前端与调压单元300与计量单元500之间的连接管路上分别设置第四球阀430，第四球阀430前端和末端安装第五球阀440和安全阀450。阻火器400末端放空。
计量单元500，包括依次连接的流量计510和第六球阀520，第六球阀末端520末端与接站外用气点连接，供气。
现有技术中的LNG点供撬装存在以下缺陷：
1. LNG日蒸发量未监测和回收。
这一点是现有技术无法做到，现有技术通常是将LNG的闪蒸气BOG通过超压放散直接排到大气，以消除闪蒸气在承压容器和管道中堆积从而造成超压。LNG的储存单元每日有大约3‰的闪蒸气BOG会被排放，造成一定的浪费和大气污染。LNG闪蒸气虽然已经气化，但仍属于低温气体，现有技术并未对排放的闪蒸气BOG单元进行监测，低温气体排放大气仍存在一定隐患。
现有技术对闪蒸气BOG的回收，目前是增加一个独立管路，将BOG气体进行换热和调压后直接使用，但由于BOG是持续微量排放的，直接采用管路回收的利用率并不高。
2. LNG气化的方案不够完善。
现有技术通常采用空温气化器对LNG液相进行与大气的换热，以使液相逐渐转化为气相，并通过持续换热将低温的气相换热到接近常温。现有技术空温气化器的换热效率取决于气化器的规模，同时受限于环境温度，例如在北方冬季时，由于环境温度低，就导致了换热效率低下，无法让LNG获得足够的气化率，气化后的气相也无法获得正常的温度。甚至空温气化表面产生严重的凝霜效应而导致无法使用。
3.安全保护不够完善
现有技术对LNG点供的安全保护主要体现在以下几点：
1）液相出口设置紧急切断阀与气相气压值连锁，当气相气压值超高时，判定为气化量过多，从而切断液相出口。
2）液相和气相管道的超压放散保护，避免管道中因气体量持续增加造成超压隐患。
3）气相调压前的紧急切断对气相单元超压进行保护。
但现有技术的安全保护仍不够完善，因LNG点供系统存在有必须通过人工操作的流程，比如气源补充或气源切换时，空温气化器切换时，BOG回收时等流程必须通过人工操作，但在人工操作时和操作后没有完善的监测和安全保护，造成人为失误机率较高，从而发生故障和人员伤害。
4.没有完善的远程监测和控制。
LNG点供系统通常是无人值守，但又存在必须人工操作的环节，因此对于各流程和参数的监测尤为重要，要完全实现无人值守，则必须有完善的远程监测，应对人工操作的介入和善后有充分的监测和隐患预判，甚至应通过远程控制来代替人工操作，消除人为失误的隐患。而现有技术对于远程监测和控制是不够完善甚至是空白的。
本实用新型的一个实施方式，智能LNG远控点供撬装，如附图2所示，包括LNG气源单元100，气化单元200、调压单元300、放空单元400和计量单元500、气源切换控制单元600、气化温度补偿单元700、BOG回收单元800和无人值守总控单元900。LNG气源单元100，依次与气化单元200、调压单元300、换路电动阀1000和计量单元500连接，实现LNG气源向接站外用气点供气，放空单元400分别与LNG气源单元100以及LNG气源单元100、气化单元200、调压单元300和计量单元500之间的连接管路连通。气源切换控制单元600作用于LNG气源单元，用于LNG供气控制。气化温度补偿单元700作用于气化单元200，进行温度补偿，提高换热效率。BOG回收单元800作用于放空单元400和计量单元500，对闪蒸气最大化回收利用，实现环保和节能的功能。
具体的，LNG气源单元包括LNG储罐110。LNG储罐110卧式安装，顶部具有三个接口，底部具有一个接口并分别安装第一截止阀120。其中，顶部的连个第一截止阀末端分别连接软管130和液相气动阀150，两个液相气动阀150末端汇聚后与气化单元200连接，构成两条并联的出液线。LNG储罐110顶部剩余接口和底部接口之间安装液位变送器160和压力变送器170。
气化单元200，包括两条并列的气化线，其汇聚后末端设置相应的温度检测仪、压力检测仪等。每条气化线包括依次连接的第三截止阀210、空温气化器220和第一球阀230。两个第一球阀230的末端汇聚后与调压单元300连接。
调压单元300，包括两条并列的调压线，并设置相应的温度检测仪、压力检测仪等。每条调压线包括依次连接的第二球阀310、过滤器320、调压器330、带切断调压器340和第三球阀350。第二球阀310和调压器330前端和末端连接管路上安装有电伴热带360。两个第三球阀350末端汇聚后与计量单元500连接。
放空单元400，包括阻火器410。阻火器400前端分别与其中一根软管130与第二截止阀140之间的管路、气化单元200与调压单元300之间的管路以及调压单元300与计量单元500之间的管路连接。阻火器400前端分别与其中一根软管130与液相气动阀150之间的连接管管路上设置第三截止阀420，阻火器400前端与气化单元200与调压单元之间的连接管路以及阻火器400前端与调压单元300与计量单元500之间的连接管路上分别设置第四球阀430，第四球阀430前端和末端安装第五球阀440和安全阀450。阻火器400末端放空。
计量单元500，包括依次连接的流量计510和第六球阀520，第六球阀末端520末端与接站外用气点连接，供气。
气源控制单元600，包括气源切换控制器610，本实施方式中采用市售的PLC控制器。气源切换控制器610接收液位变送器160和压力变送器170的信号，得到LNG储罐110的液位高度和气压，同时控制两个液相气动阀150启闭。
气源控制单元600是在现有技术的气源部分基础上，通过增加气源的液位和气压数据采集，由气源切换控制器610对数据进行监测和分析，当气源状态的实时数据到达下限值时，控制器将启动两个液相气动阀150同时关闭，以便切换气源或补充气源时，不再通过人工操作液相阀门，避免人为失误。
当气源切换或补充完毕后，在气源切换控制器610确认气源状态正常后，自动开启两个液相气动阀150，恢复液相供应。
气化温度补偿单元700，包括温度补偿控制器710、过载保护器720、叶片加热器730以及设置调压单元300前端外温度、压力等检测装置。每条气化线设置一个过载保护器720，且每条气化线的空温气化器220均安装叶片加热器730。叶片加热器730之间并联供电，总电流/电压由过载保护器720限制。温度补偿控制器710获取调压单元前端200的气体温度和压力，同时控制叶片加热器730的工作。本实施方式中温度补偿控制器710采收市售PLC控制器，叶片加热器730采用市售变频系列产品，会随温度补偿差值的需求大小而自动调节功率，以达到环保节能的要求。
针对空温气化器220受环境温度影响和受换热效率限制的问题，对气化器换热220叶片增加防爆型叶片加热器730，并通过温度补偿控制器710进行控制，采集温度变送器的实时数据，监测气化后气相天然气的温度。
当天然气温度低于下限值时，说明空温气化器220换热效率不够，温度补偿控制器710将启动叶片加热器730对空温气化器220的金属中叶片进行加热，以提高其换热效率。并且叶片加热器730为变频式，会随温度补偿差值的需求大小而自动调节功率，以达到环保节能的要求。
当天然气温度高于预设值时，叶片加热器720则不启动。
过载保护器720的作用是，保护叶片加热系统的安全，一旦出现电涌、过热、过载等情况时，自动断电以保证在危险区的用电安全。
BOG回收单元800，包括BOG回收控制器810、第一电动换路阀820和BOG回收线。第一电动换路阀820安装在调压单元300末端外，BOG回收线的一端连接于气化单元200末端后，阻火器400与第四球阀430之间，另一端连接于第一电动换路阀820末端外，第四球阀430前端。BOG回收线包括依次连接的第四截止阀830、增压泵840、单向阀850、BOG增压储罐860、第七球阀870、BOG调压器880、第七球阀870和第二电动换路阀890。BOG回收控制器810获取BOG增压储罐860和第二电动换路阀890末端外的压力值，同时控制增压泵840、第一电动换路阀820和第二电动换路阀890工作。本实施方式中，BOG回收控制器810采用市售的PLC控制器。
对管路中闪蒸BOG部分超压的气体，通过增压泵840进行间断式增压，增压后的气体被存入BOG增压储罐860中，并通过 BOG回收控制器810进行监控，一旦点供系统出现供气不足时，从压力变送器处采集到系统出口气压低于下限值时，将自动关闭第一电动换路阀820，并打开第二电动换路阀890，切换成BOG回收线路供气。
BOG回收线也可以根据BOG增压储罐860实时储气气压值的大小，来自动切换供气线路，例如，当BOG增压储罐860内气压高于预设值时，自动切换成BOG回收路优先供气，从而达到LNG闪蒸零排放，并对闪蒸气最大化回收利用，实现环保和节能的功能。
无人值守总控单元900，与气源切换控制器610、温度补偿控制器710、BOG回收控制器810和流量计510通讯，并控制其工作。本实施方式中，无人值守总控单元900采用市售PLC控制器。
气源切换控制单元600、气化温度补偿单元700、BOG回收单元800将连同计量、泄漏报警等原有功能，一起受控于无人值守总控系统900。无人值守总控系统900对所有采集数据进行监控，对超出预设值的异常数据进行报警和远程紧急处理，实现全程连锁。
例如，气源切换控制单元600中的液相气动阀，虽然设置上通常只是在气源切换时使用的，但其在总控系统下，也可作为泄漏报警、火灾等紧急情况时的紧急切断连锁装置使用，从而完善了点供系统的监测和安全保护功能。
