天然气门站和CNG汽车加气站模拟与仿真系统概要.doc

天然气门站和CNG汽车加气站模拟与仿真系统
实训教学平台的研发

一、问题的提出
2002年《国务院关于大力推进职业教育改革与发展的决定》颁布以来，我国职业教育发生了显著变化，改革与发展的进程逐步加快，以就业为导向，培养生产，服务第一线高素质劳动者和实用技术人才已成为各职校的共识。各职校投入大量资金加强实训室建设，增添实习实训设备设施，确保教学计划的落实，从而保证和提高教学质量。
天然气门站的任务是接收长距离输气系统输送来的天然气，然后进行过滤分离、调压、计量、加臭和分配等，最后送入城市燃气输配管网或直接送入大用户。由于考虑到供气的安全性与可靠性以及经济性，长输系统输送的天然气具有运送距离远、输气管径大、输送压力高的特点，其输送压力可高达十几兆帕，通过门站调压及城市输配系统的调压，最后压力调至用户所需要的中低压（居民用户一般在低压0.01MPa以下），所以如果把一个实际的天然气门站完全移植到学校实训室，是根本不可能的，也是根本不现实的。而CNG汽车加气站的任务是把高压（压力约为20~25MPa）的天然气充装给燃气汽车，储存在车载高压气瓶中。为安全起见，同样不适于将一个实际的CNG加气站完全移植到学校实训室。所以，研究并开发天然气门站及CNG汽车加气站模拟仿真系统对学校是具有教学价值和现实意义的。

二、研发目的
研究并开发天然气门站及CNG汽车加气站模拟仿真系统装置的目的是，让教师和学生在天然气门站或CNG汽车加气站模拟与仿真系统装置上操作，一方面学生可通过实训体会现场工作过程及正确操作方法，另一方面老师可在实训与多媒体平台上开展互动教学，直观形象，从而可以大大提高实训教学质量。

三、设计指导思想
设计的指导思想是：采用高科技手段实现测控、模拟、仿真、多媒体和网络化。

四、该系统装置主要技术特性
（一）系统组成
天然气门站模拟仿真系统由接收系统、除尘系统、调压系统、计量系统和分配系统组成。具体设备有：分离器、汇气管、调压器、计量装置、压力表、温度计、联动阀、闸阀、球阀、安全阀、放空阀、排污阀、加臭装置等。（见图1）

图1：天然气门站模拟仿真系统
CNG加气站模拟仿真系统由过滤、计量、调压系统、脱硫系统、压缩机、脱水系统、优先顺序控制盘及储气系统等组成。具体设备有：分离器、调压器、计量器、脱硫塔、脱水塔、缓冲罐、压缩机、储气瓶组、四通阀、加气机等。（见图2）

图2：CNG加气站模拟仿真系统

（二）上位机（PC机）
天然气门站和CNG加气站模拟仿真系统两个项目都具有如下功能：
1、动态显示工艺流程
2、组态软件实现：1）现场数据显示；2）特征曲线显示；
3、模拟仿真：1）天然气输配系统仿真；2）压缩天然气CNG加气站；
4、展示静态实际工艺流程图（作为对比）
5、支持多媒体教学平台

（三）控制电路与面板
控制电路主要设备有：1、ARM；2、彩色液晶；3、工业现场总线485-bus；4、开关控制；5、触摸键；6、信号指示灯（包括故障报警、工作状态指示等）；7、故障自动检测或停机。
功能：天然气门站和CNG加气站中的流量、温度、压力等数据都可液晶显示，特征曲线可模拟；软件开发具有可升级、可扩展、适应未来的发展。

（四）现场数据采集
天然气门站、CNG加气站现场数据采集流量、温度、压力参数，采用集散式现场485总线bus，采用高精度AD模块。
采用高科技手段实现测控、模拟和仿真等系统组成及技术路线如下：计算机及监控软件系统，实训的现场有多路压力远传、多路流量远传及温度显示，气源设备（空压机）。测控器如图3所示，采用了大屏幕LCD显示、高性能DSP数据处理、12位ADC高精度采样、看门实时监视DSP工作状态；基于组态王6.53软件开发动、静态仿真系统等技术，在此系统中获得了成功。系统的模拟与仿真操控台如图4所示。其技术特点有：先进性、灵活性、安全可靠性、可操作性、可扩展性和开放性等。

图3 ：测控器

图4：天然气门站模拟仿真系统操作台

四、该系统装置特点
天然气门站及CNG汽车加气站模拟及仿真系统具有如下特点：
1、测控器功能：压力、流量、温度参数检测和在线实时LCD显示并将现场数据与实际数据对照。
2、组态功能：工艺流程画面组态——模拟与仿真动、静态工艺流程画面组态。
3、安全可靠性：而控压测试符合行业标准，有过压保护功能，安全系数高。
4、可扩展性：系统结构先进、合理软件、硬件扩充方便；
5、开放性：支持各种网络和终端设备，支持各种系统结构，支持多媒体教学。
6、实用性：可开展多项实训和综合实训，操作方便。
鉴于国外先进国家在燃气管网管理指挥调度中，早已成功地采用了计算机测控技术和数据通信技术，面对我国天然气行业的快速发展，要建设一个好的实训装置，必须要站在发展的高度，采用高科技手段，这样的实训装置才能够适应未来的发展。

参考文献
[1] 严铭卿，廉乐明等著，天然气输配工程，中国建筑工业出版社，2005年
[2] 梁平主编，天然气操作技术与安全管理，化学工业出版社，2006年