淺談化工設(shè)計(jì)中油品裝車的自動(dòng)化設(shè)計(jì)

徐瀅，周亞萍

（天津市化工設(shè)計(jì)院，天津 300193）

本文將根據(jù)在化工設(shè)計(jì)中遇到的石油化工產(chǎn)品儲運(yùn)及裝車的項(xiàng)目，就油品裝車的自動(dòng)化設(shè)計(jì)談一些體會。

1 自動(dòng)化功能簡述

目前，國內(nèi)先進(jìn)的石油化工產(chǎn)品罐區(qū)的油品裝車站臺的裝車控制及管理系統(tǒng)通常由防爆批量控制儀、裝車操作站及業(yè)務(wù)站組成。通過采用高精度流量計(jì)、控制閥、溫度傳感器等實(shí)現(xiàn)了油品裝車的定量控制及較高精度的計(jì)量。同時(shí)配置了溢油靜電保護(hù)器和靜電接地裝置等，以保證整個(gè)裝車過程的安全性[1]。

在進(jìn)行油品裝車時(shí)，應(yīng)采用底部裝車方式。對于底部裝車的車輛，光學(xué)液位傳感器被固定安裝在槽車艙位的頂部，其目的是用來監(jiān)測底部灌裝時(shí)物料是否已達(dá)到允許的最高點(diǎn)；一旦液位達(dá)到允許的最高點(diǎn)，光學(xué)液位傳感器就會發(fā)出信號，告知控制系統(tǒng)如繼續(xù)灌裝，將會發(fā)生超裝溢出事故。多艙位的槽車有多個(gè)光學(xué)液位傳感器，每個(gè)艙位一個(gè)。只要有一個(gè)艙位的傳感器給出溢油信號，溢油靜電保護(hù)器立即報(bào)警并使控制繼電器動(dòng)作，輸出控制信號停止裝車。對于底部汽車裝車的應(yīng)用，保護(hù)器（帶API 插頭）和汽車槽車頂部安裝的光學(xué)液位傳感器（槽車自帶）、汽車車體上安裝的靜電接地極（槽車自帶）共同組成一套完整的防溢油、防靜電檢測報(bào)警系統(tǒng)，光學(xué)液位傳感器信號、靜電接地信號被組合在符合美國石油協(xié)會APIRP 1004 規(guī)范的API 插座中。

2 自控設(shè)備選型要點(diǎn)

2.1 關(guān)于現(xiàn)場自控設(shè)備

2.1.1 流量計(jì)

當(dāng)裝車過程中要求按照設(shè)定值進(jìn)行裝車結(jié)算時(shí)，必須用流量計(jì)作為計(jì)量設(shè)備；當(dāng)裝車過程中要求按照實(shí)際裝車量進(jìn)行結(jié)算時(shí)，可以用汽車衡作為計(jì)量設(shè)備。裝車常用的流量計(jì)包括多種體積流量計(jì)和質(zhì)量流量計(jì)。采用質(zhì)量流量計(jì)時(shí)可不再用熱電阻溫度計(jì)。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，我們應(yīng)該根據(jù)具體的工況、物料特性及業(yè)主投資預(yù)算，選擇最優(yōu)的流量計(jì)類型。

2.1.2 溫度傳感器

在油品裝車過程，有時(shí)需要對裝車管道的溫度進(jìn)行檢測，用于對流量計(jì)采入的體積流量值進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度補(bǔ)償，以便將罐裝的視體積流量(實(shí)際溫度時(shí)的體積流量)換算成20℃時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)體積流量。通常我們會選用Pt100 熱電阻作為溫度檢測元件。

2.1.3 控制閥

裝車控制閥門可能會有以下配置：通常每個(gè)鶴位都會配置一臺裝車控制閥，根據(jù)需要還可配置油品選擇閥、吹掃閥、或氣相回流閥等。

對于裝車控制閥一般有以下選擇：數(shù)字控制閥、二段氣動(dòng)球閥、氣動(dòng)(電動(dòng))調(diào)節(jié)閥、氣動(dòng)(電動(dòng))切斷閥、電磁閥等。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，可根據(jù)物料特性或現(xiàn)場工況選擇閥門。例如，對于粘度較大的油品，可選用氣動(dòng)二段球閥或氣動(dòng)調(diào)節(jié)V 型球閥；當(dāng)現(xiàn)場沒有氣源時(shí)，可選用電動(dòng)閥門。

同時(shí)，還應(yīng)注意到選擇不同的閥門會對批量控制儀有不同要求：a)控制輸出的負(fù)載要求不同(如數(shù)字控制閥一般需供電20～40W,而氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥僅需4～20mA)；b)控制輸出的有效信號不同(如數(shù)字控制閥要求復(fù)雜定時(shí)的數(shù)字控制信號，對于切斷閥僅要求簡單的開關(guān)信號，而控制閥要求提供4～20mA 控制信號)；c)是否帶閥位反饋,如氣動(dòng)閥門通常配有閥位反饋，而多段閥一般不帶閥位反饋。而且閥位反饋的信號類型也有不同，有干接點(diǎn)型，也有電流型。

2.1.4 批量控制儀

批量控制儀是實(shí)現(xiàn)石油化工產(chǎn)品自動(dòng)化裝車的核心設(shè)備。通過采用批量控制儀可以控制控制閥的開關(guān)，采集流量計(jì)的流量，并對其進(jìn)行溫度補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)定量裝車控制。批量控制儀可以安裝在鶴管旁邊，通過控制閥門及機(jī)泵，采樣流量信號、溫度信號以及其它安全控制信號，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)完成油品裝車作業(yè)，同時(shí)保證其安全性和準(zhǔn)確性。如果將批量控制儀的信號送至裝車管理計(jì)算機(jī)，那么就可以實(shí)現(xiàn)對裝車業(yè)務(wù)的管理、遠(yuǎn)程控制、并生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

用于底部裝車的批量控制儀，應(yīng)著重注意以下重要技術(shù)指標(biāo)：a）當(dāng)批量控制儀需要直接安裝在現(xiàn)場時(shí)，必須選用隔爆型產(chǎn)品。為保證安全性，要求產(chǎn)品必須符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；b）批量控制儀應(yīng)具有較高精度，在使用過程中應(yīng)有良好的穩(wěn)定性，并且安裝方便，操作簡單；c）批量控制儀應(yīng)能顯示漢字及數(shù)值等；d）批量控制儀必須是通用串行通信接口，必須采用標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，以便與裝車操作站、DCS 系統(tǒng)進(jìn)行通信。為保證安全性，通訊接口要有抗浪涌保護(hù)；e）批量控制儀可24v.DC 電源供電或220v.AC 電源供電；f）工作環(huán)境溫度可由現(xiàn)場極端溫度的范圍決定。

2.1.5 溢油靜電保護(hù)器

在石油化工產(chǎn)品的裝車作業(yè)中，溢油靜電保護(hù)器的主要作用是防溢出、防靜電，防止在裝車過程中由于油品溢出或靜電積聚而產(chǎn)生危險(xiǎn)事故。為了保證裝車作業(yè)的安全性，應(yīng)獨(dú)立配置溢油靜電保護(hù)器。與溢油靜電保護(hù)器配合使用的現(xiàn)場儀表是防溢液位開關(guān)和靜電接地裝置，防溢液位開關(guān)用于監(jiān)測油品灌裝是否因超裝導(dǎo)致可能溢出，靜電接地裝置用于槽車接地以泄放槽車上可能產(chǎn)生、積聚的靜電荷，同時(shí)檢測槽車與地之間是否接觸良好，以確保裝車作業(yè)全過程的安全。當(dāng)防溢液位開關(guān)和靜電接地裝置檢測到裝車過程中油品溢出或靜電接地夾連接不良時(shí)，溢油靜電保護(hù)器就會向操作人員發(fā)出聲光報(bào)警，并向批量控制儀發(fā)出警告信號，停止加料，以保證裝車過程的安全進(jìn)行。主要技術(shù)指標(biāo)應(yīng)具備[1]：a）應(yīng)采用隔爆型產(chǎn)品，可直接安裝在可能彌漫有可燃?xì)怏w的危險(xiǎn)區(qū)域環(huán)境中運(yùn)行，而且應(yīng)該具有聲光報(bào)警的功能；b）溢油靜電保護(hù)器內(nèi)部應(yīng)帶安全柵，可以連接本安型防溢液位開關(guān)和靜電接地夾。c）溢油靜電保護(hù)器應(yīng)有24V.DC 和220V.AC 兩種供電電源可供選擇。d）溢油靜電保護(hù)器應(yīng)提供兩個(gè)控制繼電器，每個(gè)繼電器有兩組觸點(diǎn)輸出，每組都是常開/常閉(NO/NC)轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)；e）溢油靜電保護(hù)器應(yīng)配有符合APIRP 1004 規(guī)范的API 插頭。f）

溢油靜電保護(hù)器用以判斷車輛接地是否良好的防靜電接地電阻的閾值為100Ω（《GB13348-92 液體石油產(chǎn)品靜電安全規(guī)程》）。

2.1.6 其他配套設(shè)備

為實(shí)現(xiàn)油品裝車的自動(dòng)化，現(xiàn)場通常還會配置防爆IC 卡讀卡器、防爆大屏幕顯示器、及電子汽車衡等裝置。

2.2 操作站和業(yè)務(wù)室

通常會在罐區(qū)棧臺入口處，設(shè)置操作站及業(yè)務(wù)室。裝車操作站可對現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控?，F(xiàn)場所有儀表的輸入、輸出信號均送至批量控制儀，批量控制儀再將信號送至控制系統(tǒng)，然后一切裝車控制及銷售管理任務(wù)由控制系統(tǒng)完成。

3 化工設(shè)計(jì)中裝車自動(dòng)化設(shè)計(jì)的基本原則

在化工設(shè)計(jì)過程中，首先必須嚴(yán)格按照針對本行業(yè)的國家有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。并嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)防火、防爆、防雷、防靜電的有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范。同時(shí)應(yīng)該強(qiáng)調(diào)整個(gè)自動(dòng)化裝車過程的安全性，選用的設(shè)備必須符合相應(yīng)安全防爆區(qū)域的防爆等級標(biāo)準(zhǔn)。并通過設(shè)置靜電接地裝置及溢油靜電保護(hù)器，作為安全保障。

［1］宋偉.商業(yè)油庫油品底部灌裝自動(dòng)化設(shè)計(jì)[J].石油化工自動(dòng)化，2011，06.