张伟 郭金全 薛勇
河南安彩高科股份有限公司 河南省 安阳市 455000
摘要：PLC的应用现在已经很广泛了，技术也很成熟，在行业统一规范，安全生产的前提下，CNG加气母站的建设，方便了周边下游子站的建设。同时PLC控制系统大大提高了天然气充装的安全性，可靠性，并且在运行中系统也进一步的优化处理，使自动控制水平大大提高。在未来天然气加气站的市场竞争会很激烈，只有提高自身的安全、高效生产经营管理，才能在这激烈竞争环境下占有一席之地。 鉴于此，本文对PLC控制系统在压缩天然气（CNG）加气母站中的应用进行了分析探讨，仅供参考。
关键词：PLC控制；压缩天然气；加气母站；应用
一、国内外加气站发展状况
压缩天然气汽车简称CNGV（Compressed Natural Gas Vehicle），是将天然气压缩至25MPa，储存于气瓶中，经减压器减压后供给汽车内燃机燃烧的技术。国外自二十世纪30年代开始进行天然气汽车技术研究，目前已形成系列成熟的配套技术，并发展成为一种新兴产业。天然气汽车是以天然气作为燃料的汽车，按照天然气的化学成分和形态，可分为压缩天然气（CNG）汽车、液化天然气（LNG）汽车和液化石油气（LPG）汽车3种。1929年，意大利在世界上首先应用天然气做汽车的燃料。为了促进燃气汽车的发展，世界各国政府几乎都制定了相关政策予以支持，主要有法规性政策和扶持气价性政策。国内CNG技术研究始于上世纪70年代，川渝是全国最大的天然气开采和最早开发利用CNG的地区。通过对国外技术的消化吸收，已取得了突破性进展，能自行开发完成CNG汽车系统工程，与国外相比，国内设备价格低廉、配套性好、便于维修。但设备操作相对复杂，维修较为频繁。
二、CNG加气母站中自控系统由以下几部分组成
CNG加气母站的主要功能是接受上游管道来气进行计量、调压、过滤，然后进入前置脱水装置进行脱水处理，使天然气的露点达到规定的-55℃后，由压缩机增压至25Mpa，通过加气柱向车载储气瓶（20MPa）充装压缩天然气。主要包括计量调压、脱水、压缩、储气、售气几个部分。另外还配备自控、给排水、供配电等系统。目前，国内外工艺流程大体相同，只是工艺设备的选择、安全防范措施存在一定差异。CNG加气母站供气接自分输站内汇管，调压后进入压缩机前缓冲罐稳压，再进入压缩机，经压缩机压缩至25MPa，经过硅胶、分子筛双塔再生干燥器进行脱水处理，使天然气含水量达到国家车用燃料气标准，直接向加气柱供气。站内设有排污罐，主要是回收干燥装置、缓冲罐、压缩机的液体。干燥装置、缓冲罐、压缩机的安全放散气体汇到放空立管进行放空。压缩机等设备区域安装气体泄漏检测、报警系统。国内加气母站主要有低压净化流程和高压净化流程。
数据监控计算机、PLC控制系统主站及从站、远程通信设备、现场仪表、电动阀门执行机构、气体加臭系统、气体干燥系统、压缩机系统、加气柱及管理计算机、视频监控系统、UPS电源、可燃气体报警系统、打印机。
PLC主站控制系统采用的是西门子公司S7-300系列型号为6ES7 235-0KD22-0XA8-PLC控制器作为系统的主控制器，是连接从站系统及现场设备仪表和监控计算机的中心控制系统。
三、CNG加气母站PLC控制系统的应用
PLC控制系统作为现在通用的控制装置，将传统的继电器控制技术、通信技术和计算机控制融为一体，专为工业控制而设计，具有灵活运用、功能性强、可靠性强、环境适应好、易编程、体积小、重量轻、功耗低、维护方便、价格低等一系列的优点。
1、压缩机系统的控制
压缩机PLC的控制程序已经下装到PLC用户存储器。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆PLC的运行过程就是输入刷新-运行用户程序-输出刷新，再输入刷新-再运行用户程序-再输出刷新……永不停止地循环反复地进行着。当工艺流程改通后，天然气经总阀门电动球阀经过，进入调压计量撬计量，经加臭后进干燥器，此时操作人员在室内按下压缩机PLC机柜面板的复位键，然后扳动启动旋钮，压缩机开始工作，系统提示可以加载时，扳动加载旋钮，此时压缩机进行加载，加气柱旁边操作人员按下加气柱的充气按钮开始对槽车进行充气，这时整个系统进入自动控制模式，也就是所说的正常装车模式。PLC采集压缩机系统及现场各设备的仪表（温度、压力等）参数并实时的传输到中控室的监控计算上，供操作人员查看。随着充气时间增加，压缩机出口压力也在不断增加，当达到预定的充装量或压力要求时，PLC控制压缩机进入卸载程序，完成充装。
2、PLC报警及安全连锁功能
对于加气母站来说，工作时超温、超压、可燃气体泄漏及设备带病是绝对不允许的。这就对PLC程序中设置各个参数报警是十分有必要的。当某个压力检测点超过设定的报警值时，PLC控制柜会发出声光报警，提醒操作员注意。如果这个值继续增加，达到了设定的停机值时，安全连锁功能启动，那么PLC会控制压缩机进入超压停机程序，对整个系统起到保护作用。压缩机机撬安装有可燃气体探测器，用来检测周围的可燃气体浓度，如果检测到可燃氣体泄漏，压缩机也会进入报警停机程序，以保证系统安全。除了以上说的报警，PLC还有润滑油温度、各级排气温度、电机电流等一系列保护系统安全运行的报警设定。另外，PLC程序内，还设有对允许启动压缩机的条件参数，如允许开机的仪表风压力、允许开机的润滑油温度、允许开机的进气压力等。这些条件作为PLC控制压缩机启动的先决条件，也是保证系统安全运行的前提。
3、PLC系统的日常检查及维护
PLC工作时的检查包括面板的指示灯，系统各个参数是否正常，通信情况是否正常，电源供电系统，模块工作情况，工作环境情况等。虽然PLC在可靠性方面采取了诸多措施，但是其工作环境还是对PLC影响很大的，室内温度控制在28℃以下，在夏季运行时，有必要启动空调降温。室内卫生要保持干净，定期检查清理机柜隔尘海绵。
4、压缩机保护系统
压缩机是加气站的核心设备，是加气站的心脏。压缩机一旦出现故障，这个加气站必将停止营业。保护压缩机，使压缩机正常工作，是该站设计的必不可少的部分。按照传统加气母站对压缩机的保护，就是在压缩机撬前增设进气缓冲罐，平衡压缩机的进气量，减少气体脉冲对压缩机的冲击，同时减少压缩机进口管线的震荡。为解决上述问题，结合站场用地，设计考虑在每台压缩机撬内均撬装一个小型的进气缓冲罐，在每台压缩机进口管线上设有一个长为600mm的金属软管。该CNG母站采用的压缩机为活塞推动式压缩机，根据压缩机的工作原理，在某一工作压力状态下，压缩机排气量成余弦线，为了减少压缩机后气体脉动对压缩机和充气系统的影响，以及两台压缩机排气量的相互影响，设计考虑在压缩机后增设储气井进行缓冲。
结束语
目前，随着经济的快速发展，天然气作为优质洁净燃料在工业和民用中得到了广泛的使用。CNG（Compressed Natural Gas以下简称CNG）加气母站的建设为CNG加气子站提供燃料的集接收、净化、压缩、储存、转运天然气于一身的大型城市天然气运用基础设施。CNG加气母站的建主要为其周边地区压缩天然气加气子站提供气源。PLC控制系统在CNG加气母站的安全生产工艺流程上起到了相当重要的作用。
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电子制作中的焊接技术应用研究
论文作者:张伟,郭金全,薛勇
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/29
标签：压缩机论文; 天然气论文; 系统论文; 控制系统论文; 气体论文; 汽车论文; 压缩天然气论文; 《防护工程》2018年第15期论文;