柴油定量裝車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

劉興全,隋雪剛,董有智,趙軍偉

(1.中國(guó)石油錦西石化分公司,遼寧葫蘆島 125001;2.中石化管道儲(chǔ)運(yùn)公司儀征輸油站,南京 211900; 3.中國(guó)石油天然氣管道局第二工程分公司質(zhì)檢中心,江蘇徐州 221008)

柴油定量裝車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

劉興全1,隋雪剛1,董有智2,趙軍偉3

(1.中國(guó)石油錦西石化分公司,遼寧葫蘆島 125001;2.中石化管道儲(chǔ)運(yùn)公司儀征輸油站,南京 211900; 3.中國(guó)石油天然氣管道局第二工程分公司質(zhì)檢中心,江蘇徐州 221008)

定量裝車系統(tǒng)是將儀表自動(dòng)化控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)和傳統(tǒng)的鶴管裝車系統(tǒng)等有機(jī)結(jié)合起來(lái),實(shí)現(xiàn)了液態(tài)類物料裝車系統(tǒng)的自動(dòng)化分散控制和集中管理功能。分析了中國(guó)石油錦西石化分公司柴油棧臺(tái)裝車作業(yè)的現(xiàn)狀和裝車控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題。從設(shè)計(jì)角度,結(jié)合PLC技術(shù)、InTouch組態(tài)軟件技術(shù),設(shè)計(jì)了柴油棧臺(tái)定量裝車系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用上下位機(jī)控制模式,上位機(jī)采用通用PC機(jī)+組態(tài)軟件,下位機(jī)采用PLC,充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì),達(dá)到了定量裝車的目的。系統(tǒng)充分考慮了可靠性、安全設(shè)計(jì),解決了實(shí)際生產(chǎn)中存在的問(wèn)題,投入運(yùn)行后產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

定量裝車系統(tǒng);鶴管;系統(tǒng)功能;可編程控制器;組態(tài)軟件

0 引 言

中國(guó)石油錦西石化分公司的柴油裝車棧臺(tái),柴油鐵路裝車出廠量約750 kt/a,而原有的柴油棧臺(tái)始建于20世紀(jì)60年代,棧臺(tái)設(shè)備陳舊,仍然采用原始的膠管敞口噴濺式裝車。裝車過(guò)程中,由于油品噴灑、攪動(dòng),不可避免地會(huì)產(chǎn)生油氣揮發(fā),引起油品損耗,同時(shí)也污染環(huán)境,危害了操作員工的身體健康,而且油氣揮發(fā)也有可能引起火災(zāi)事故,對(duì)生產(chǎn)安全造成很大的威脅[1-2]。降低柴油裝車過(guò)程中的油品損耗、消除安全隱患、減少環(huán)境污染、減輕操作員工的勞動(dòng)強(qiáng)度成為該公司的重要研究課題。2007年,該公司與設(shè)計(jì)單位共同設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了柴油小鶴管液下定量裝車系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用液下裝車、質(zhì)量流量計(jì)與液位報(bào)警器聯(lián)合控制裝車柴油液位等先進(jìn)工藝,有效地解決了上述問(wèn)題[3-4]。

1 裝車工藝流程

柴油棧臺(tái)采用兩側(cè)雙車道裝車,成品柴油經(jīng)系統(tǒng)管線到達(dá)棧臺(tái)分配器后,分為7條 DN100的支線進(jìn)入棧臺(tái),每條支線起端都有1臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)、數(shù)字式電液閥和若干閥門(mén)。進(jìn)入棧臺(tái)后,每條管線上均勻分布10套小鶴管,共計(jì)70個(gè)。如圖1所示。每次裝車結(jié)束后,為防止管線內(nèi)殘留的柴油漲線,棧臺(tái)還鋪設(shè)了一條柴油回收管線與地下油罐相連。當(dāng)罐內(nèi)柴油達(dá)到一定數(shù)量時(shí),可由倒油泵將其倒回到系統(tǒng)管路中。

圖1 柴油棧臺(tái)裝車工藝流程

2 控制系統(tǒng)組成

結(jié)合煉油廠的工藝特點(diǎn)和技術(shù)要求,該系統(tǒng)采用設(shè)備控制級(jí)和過(guò)程監(jiān)控級(jí)二層結(jié)構(gòu);并采用工業(yè)以太網(wǎng)和過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù),實(shí)現(xiàn)了工控機(jī),PLC,遠(yuǎn)程I/O及現(xiàn)場(chǎng)儀表的通信連接,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)裝車過(guò)程的集中管理與分散控制。

系統(tǒng)過(guò)程監(jiān)控由操作員站和工程師站組成。設(shè)備控制級(jí)由1臺(tái) PLC主站和8個(gè)遠(yuǎn)程 I/O組成,過(guò)程監(jiān)控級(jí)與設(shè)備控制級(jí) PLC主站間通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)通信,PLC主站與遠(yuǎn)程 I/O采用現(xiàn)場(chǎng)控制總線通信[57]。

系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)主要由 PLC、多功能數(shù)字電液閥、流量計(jì)和電磁閥組成。功能主要是對(duì)柴油裝車進(jìn)行定量控制,對(duì)過(guò)程的參數(shù)、狀態(tài)進(jìn)行采集與處理,實(shí)施過(guò)程控制與報(bào)警,并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳。系統(tǒng)在定量裝車時(shí),控制器根據(jù)預(yù)先設(shè)定裝車車型,由主站PLC通過(guò)流量控制器控制裝車流量,當(dāng)達(dá)到設(shè)定裝車量時(shí),關(guān)閉裝車電液閥。同時(shí)為了保證裝車安全性和防止泄漏,在鶴管上安裝了液位探頭與鶴管同時(shí)插入槽車,安裝位置略高于槽車額定液位。當(dāng)裝車液位超過(guò)額定高度時(shí),液位探頭發(fā)出信號(hào),控制器關(guān)閉閥門(mén),發(fā)出報(bào)警鈴聲,并顯示液位報(bào)警信息。

3 系統(tǒng)軟件構(gòu)成

3.1 主窗口

該軟件操作界面為友好的人機(jī)界面,操作簡(jiǎn)潔、方便、直觀。軟件的主窗口由題頭、窗口、菜單三部分組成。

題頭由系統(tǒng)日期時(shí)間顯示和口令按鈕兩部分組成。其中口令按鈕,根據(jù)使用者的身份不同分為軟件開(kāi)發(fā)人員、系統(tǒng)管理人員、管理人員、操作人員,他們的管理權(quán)限由高到低排列?？筛鶕?jù)身份選擇用戶名及密碼進(jìn)入系統(tǒng)。

窗口包含了流程圖、手動(dòng)系列流程、程控畫(huà)面、批量設(shè)置窗口、報(bào)警記錄、操作記錄、歷史趨勢(shì)圖、工程師管理、報(bào)警響應(yīng)。點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕,系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)入相應(yīng)的操作界面。

主窗口的菜單包括車號(hào)輸入、車型顯示、裝車總閥、切換油品、批量設(shè)置、程控復(fù)位、啟動(dòng)程控、程控急停等窗口。

3.2 流程圖窗口

在主窗口中點(diǎn)擊“流程圖”按鈕,便進(jìn)入了流程圖畫(huà)面。在這個(gè)畫(huà)面中操作人員可以直觀地觀察到各槽車的裝車狀態(tài),即是否在裝車?裝車閥的開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及大致裝油量;7條輸油支線上的質(zhì)量流量計(jì)的瞬時(shí)流量;柴油回收罐的存油百分?jǐn)?shù);凈化風(fēng)壓力大小等。

3.3 單個(gè)鶴管控制窗口

在流程圖窗口中點(diǎn)擊相應(yīng)的鶴管標(biāo)志按鈕,即可對(duì)某一鶴管進(jìn)行控制或設(shè)置。在這個(gè)窗口中操作員可以對(duì)鶴管進(jìn)行鶴管解鎖、鶴管投用確認(rèn)、室內(nèi)手/自動(dòng)、裝車閥開(kāi)關(guān)、急停、裝車閥關(guān)回訊聯(lián)鎖投用/切除操作[8]。

同時(shí)窗口中還顯示了鶴管槽車的預(yù)裝量、鶴管槽車的充裝量、鶴管槽車的充裝百分?jǐn)?shù)以及裝車瞬時(shí)量,使操作人員實(shí)時(shí)了解槽車的裝車狀態(tài)。

3.4 報(bào)警記錄窗口

點(diǎn)擊報(bào)警記錄按鈕,就會(huì)彈出報(bào)警記錄窗口,此窗口可以顯示所有的報(bào)警情況。通過(guò)拖拉窗口右側(cè)的滾動(dòng)條就可以查閱歷次裝車過(guò)程中的報(bào)警情況。

3.5 操作記錄窗口

點(diǎn)擊操作記錄按鈕,彈出操作記錄窗口,此窗口記錄了操作員的每一次操作,以便日后查詢。

3.6 歷史趨勢(shì)窗口

點(diǎn)擊歷史趨勢(shì)按鈕,彈出歷史趨勢(shì)圖窗口,在此窗口中顯示了4種參數(shù)值的歷史趨勢(shì)。在此窗口中可以通過(guò)調(diào)節(jié)時(shí)間按鈕來(lái)選擇所需要查找的時(shí)間坐標(biāo),也可通過(guò)調(diào)節(jié)下邊的4個(gè)變量按鈕,從而顯示不同的參數(shù)值。

3.7 工程師管理窗口

工程師管理窗口只有軟件開(kāi)發(fā)人員或系統(tǒng)管理人員可對(duì)其操作。其中工程師管理菜單由口令管理、窗口組態(tài)、激活任務(wù)欄、隱藏任務(wù)欄及退出等按鈕組成。

4 使用效果

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

該定量裝車控制系統(tǒng)自2007年11月正式投用以來(lái),裝車平均損耗由原來(lái)的0.555‰降低到0.361‰,每年增效80萬(wàn)元以上。

4.2 社會(huì)效益

a)裝車速度明顯提高,保證了油品的及時(shí)出廠。

b)職工勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低,工作環(huán)境明顯改善,職工的身體健康得到了保障。

c)裝車過(guò)程中未出現(xiàn)跑、冒現(xiàn)象;滴、漏現(xiàn)象明顯減少,提高了裝車的安全系數(shù)。

5 遺留問(wèn)題及建議

a)車型錄入錯(cuò)誤。由于鐵路槽車車型不同,易造成車型錄入錯(cuò)誤,從而發(fā)生超量、冒頂事故。如能加入自動(dòng)抄號(hào)系統(tǒng),則可以減少因車型錄入錯(cuò)誤而造成的事故。

b)液位報(bào)警器失靈?，F(xiàn)在所用的液位報(bào)警器是浮漂式,用銅鏈連結(jié)放入槽車中,每次提放鶴管很容易發(fā)生刮蹭,導(dǎo)致液位報(bào)警器數(shù)據(jù)線損壞;另外由于車型變換,需要手動(dòng)調(diào)節(jié)銅鏈的長(zhǎng)度,定不精確且操作不便。建議改變液位報(bào)警器的結(jié)構(gòu)或安裝方式,以避免上述情況發(fā)生,提高系統(tǒng)的可靠性。

c)油氣揮發(fā)。目前小鶴管采用的是液下敞口裝車,裝車時(shí)油氣揮發(fā)較大,其中的有害氣體對(duì)職工的身體健康、周圍環(huán)境造成影響[9]。建議增加油氣回收系統(tǒng),以減少油氣揮發(fā)[10]。

[1] 賈 煜.成品油密閉定量裝車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].石油化工自動(dòng)化,2005,(2):18-20.

[2] 朱寶生.火車棧橋計(jì)量裝車現(xiàn)狀分析及自動(dòng)付油的實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)儀器儀表,2002,(3):39-42.

[3] 王鳳麗.密閉定量裝車控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)及其應(yīng)用[J].石油化工自動(dòng)化,2006,(4):32-42.

[4] 王 濤,唐立敏.分布式定量發(fā)油系統(tǒng)在油品裝車中的應(yīng)用[J].石油化工自化,2002,(2):95.

[5] 鄭 晟,鞏建平,張 學(xué).現(xiàn)代可編程控制器原理與應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2002:34-36.

[6] 薛迎成,何堅(jiān)強(qiáng).工控機(jī)及組態(tài)控制技術(shù)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2007:120-121.

[7] 廖常初.S7-300/400PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005:62-64.

[8] 大連中控自動(dòng)化公司.柴油火車裝車系統(tǒng)操作說(shuō)明手冊(cè)[G].大連:大連中控自動(dòng)化公司,2007.

[9] 馮狄加,潘若臣.火車油罐裝車棧橋計(jì)算機(jī)自動(dòng)付油系統(tǒng)[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用,2001,(4):27-29.

[10] 曹 超,王玉賀.輕質(zhì)油裝車系統(tǒng)的改造[J].油氣儲(chǔ)運(yùn), 2003,22(3):55-56.

TP273

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1007-7324(2011)01-0077-02

2010-11-28(修改稿)。

劉興全(1980—),男,吉林敦化人,2007年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè),碩士學(xué)位,現(xiàn)在中國(guó)石油錦西石化分公司從事油品儲(chǔ)運(yùn)工作,任助理工程師。