油品裝置儲(chǔ)罐增加氮封系統(tǒng)儀表技術(shù)攻關(guān)

董廣鳳，李丹，班軍

（天津津?yàn)I石化設(shè)備有限公司 ，天津 300270）

0 引言

油品在儲(chǔ)運(yùn)過程中，不可避免的存在油品損耗，同時(shí)儲(chǔ)罐呼出的油氣對(duì)環(huán)境和人身的傷害依然嚴(yán)重。特別是對(duì)油品容易氧化，需要保證油品品質(zhì)的儲(chǔ)罐，以上措施效果不佳。采用氮?dú)獬涮钣诠潭斢凸薜挠蜌饪臻g謂之氮封。因氮?dú)獾拿芏刃∮谟蜌舛∮谟蜌庵瞎识纬傻狻?/p>

2013年6月化工部對(duì)11臺(tái)油品儲(chǔ)罐進(jìn)行儀表技術(shù)改造，將氮?dú)饷芊饧夹g(shù)應(yīng)用在儲(chǔ)罐上。本次改造為“中石化股份天津分公司化工部油品裝置11臺(tái)儲(chǔ)罐增加氮封系統(tǒng)項(xiàng)目，將未實(shí)現(xiàn)氮封的油品儲(chǔ)罐完成氮封改造。

該工程包括現(xiàn)場(chǎng)儀表更新更換施工及南北罐區(qū)控制系統(tǒng)擴(kuò)容改造組態(tài)調(diào)試。將現(xiàn)場(chǎng)6臺(tái)光纖液位計(jì)以及相關(guān)光纜和控制室內(nèi)相關(guān)的二次表盤柜進(jìn)行拆除，現(xiàn)場(chǎng)更新為雷達(dá)液位計(jì)。新增11臺(tái)壓力變送器于儲(chǔ)罐頂部，安裝于防護(hù)箱內(nèi)，變送器的遠(yuǎn)傳顯示表頭安裝于罐下利于觀測(cè)的合適位置。11臺(tái)儲(chǔ)罐各增加氮封閥一臺(tái)，根據(jù)罐內(nèi)壓力變化控制氮封閥門的開度。所有現(xiàn)場(chǎng)儀表信號(hào)送入油品控制室內(nèi)現(xiàn)有DCS控制系統(tǒng)，由于現(xiàn)有DCS系統(tǒng)容量已滿，需要擴(kuò)容。北罐區(qū)控制室內(nèi)新增EPKS C300機(jī)柜（C300系統(tǒng)）及操作站1套，替代原北罐區(qū)二次表機(jī)柜，并且在油品控制室內(nèi)新增一對(duì)交換機(jī)，通過光纜實(shí)現(xiàn)與北罐區(qū)新增C300控制系統(tǒng)的連接。南罐區(qū)在原有C200控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上新增一塊AI卡即可，站臺(tái)可利用現(xiàn)有備用點(diǎn)。

1 工藝流程簡(jiǎn)介

氮?dú)饷芊饧夹g(shù)就是用氮?dú)庋a(bǔ)充罐內(nèi)氣體空間。由于氮?dú)獗扔蜌廨p，所以氮?dú)飧≡谟蜌馍厦?。?dāng)油罐進(jìn)行大、小呼吸排氣時(shí)，呼出罐外的是氮?dú)舛皇怯驼魵?。?dāng)罐內(nèi)壓力降低時(shí)，氮?dú)鈩t自動(dòng)補(bǔ)充進(jìn)罐，減少油品的蒸發(fā)損耗，避免油品接觸氧化。如圖1所示。

圖1 氮封系統(tǒng)工藝流程圖

2 儀表控制方案

氮封閥屬自立式調(diào)節(jié)閥，這樣就做到既隔絕空氣，又保證儲(chǔ)罐不變形的目的。如圖2所示。

圖2 氮封閥現(xiàn)場(chǎng)安裝圖

此次罐區(qū)氮封系統(tǒng)改造主要是為了消除安全隱患。其中最重要的就是增加了罐頂壓力遠(yuǎn)傳到DCS上及就地顯示。這樣設(shè)計(jì)不僅在巡檢過程中隨時(shí)觀察氮封投用的情況，同時(shí)可以在控制室監(jiān)測(cè)氮封情況，并了解歷史趨勢(shì)及氮封投用記錄等情況。

這樣設(shè)計(jì)的目的主要出于安全及環(huán)保角度考慮。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓力，有效降低空氣進(jìn)入油罐內(nèi)和油氣排出油罐外的可能性。同時(shí)，在氮封閥損壞、定時(shí)檢修時(shí)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油罐壓力變化，有效防止環(huán)境污染和火災(zāi)爆炸事故的發(fā)生。

將原有光纖液位計(jì)改為德國(guó)SIEMENS公司的LR250非接觸式雷達(dá)液位計(jì)，精度等級(jí)可達(dá)到±3mm，實(shí)現(xiàn)更高精度的計(jì)量要求。

控制系統(tǒng)方面將罐區(qū)北罐原有二次儀表改造為Honeywell EPKS分散控制系統(tǒng)，利用人機(jī)界面和控制運(yùn)算功能以及數(shù)據(jù)通訊技術(shù)，將各油罐狀態(tài)及氮封投用情況在控制室里進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)、控制、操作和處理。

項(xiàng)目目標(biāo)是將新增儀表最終接入現(xiàn)有化工部油品DCS系統(tǒng)，南罐區(qū)和站臺(tái)可以利用原系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容，從而節(jié)約投資。新改造的北罐區(qū)控制系統(tǒng)采用霍尼韋爾公司EPKS C300控制器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控，如圖3所示的新增C300控制器。

實(shí)現(xiàn)儀表參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制和自動(dòng)調(diào)節(jié)，同時(shí)完成硬件、軟件及與油品控制室原DCS系統(tǒng)的通訊組態(tài)調(diào)試。如圖4所示。

圖3 控制器

圖4 北罐區(qū)流程圖畫面

在網(wǎng)絡(luò)搭建及組態(tài)調(diào)試過程中遇到的問題及解決方案：

1）北罐新增控制系統(tǒng)與油品DCS網(wǎng)絡(luò)搭建。在原有控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用原有光纖，實(shí)現(xiàn)EPKS C300與原有DCS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)搭建，如圖5所示。

圖5 北罐控制系統(tǒng)與中控室控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖

其中，兩個(gè)控制室之間的交換機(jī)通過光纖和光電轉(zhuǎn)換器連接。首先，對(duì)光纖進(jìn)行調(diào)試，利用光纖測(cè)試筆，確認(rèn)利舊光纖的完好性。光纖利舊，不僅大大節(jié)約了成本，同時(shí)在光纖采購、光纖敷設(shè)等方面都縮短了工期，使項(xiàng)目的調(diào)試工作可以順利進(jìn)行。

2）項(xiàng)目組態(tài)在裝置未完全停車狀態(tài)下完成。根據(jù)裝置特點(diǎn)，油罐區(qū)不能完全停車來配合項(xiàng)目的實(shí)施，這就大大加大了控制系統(tǒng)組態(tài)的工作量及難度。改造前將部分回路接線挪至舊的C200系統(tǒng)機(jī)柜，隨之儀表工程師將在C200系統(tǒng)里為這些回路進(jìn)行建點(diǎn)組態(tài)，使它們能夠正常顯示，新機(jī)柜上電后，再將回路接線挪回至新機(jī)柜，這樣控制系統(tǒng)的組態(tài)不僅配合著工藝生產(chǎn)的要求，同時(shí)每個(gè)點(diǎn)都必須組態(tài)調(diào)試兩遍。

3）解決模擬信號(hào)DCS上沒有顯示的問題。網(wǎng)絡(luò)搭接、系統(tǒng)組態(tài)完成后，模擬信號(hào)在DCS上沒有顯示，通過分段排查，現(xiàn)場(chǎng)儀表進(jìn)入控制室AI卡之前的信號(hào)正常，通過AI卡后，信號(hào)異常，判斷為AI卡問題。經(jīng)查閱資料，發(fā)現(xiàn)該項(xiàng)目訂購的AI卡具有特殊性，咨詢廠家后對(duì)AI卡重新跳線，除防浪涌保護(hù)器之外，其余的模擬量顯示均為正常。4）防浪涌保護(hù)器的調(diào)試。在調(diào)整AI卡跳線后，其他模擬量都能正常顯示，但是防浪涌保護(hù)器仍然無法正常指示。在設(shè)計(jì)資料中防浪涌保護(hù)器為雙通道的，控制系統(tǒng)廠家人員按照雙通道完成組態(tài)及機(jī)柜內(nèi)配線，但我們?cè)谡{(diào)試時(shí)浪涌保護(hù)器時(shí)，發(fā)現(xiàn)防浪涌保護(hù)器僅單通道正常，經(jīng)反復(fù)測(cè)試并咨詢廠家確認(rèn)安裝的防浪涌保護(hù)器為單通道的，只是有兩線制和四線制不同的接線方法，因此按雙通道接線無法通訊，修改組態(tài)及接線后，防浪涌保護(hù)器指示正常。

3 應(yīng)用氮封控制系統(tǒng)的意義

1）采用了氮封工藝后，降低了油品儲(chǔ)存的損耗，提高了經(jīng)濟(jì)效益，保證油品儲(chǔ)存質(zhì)量，保護(hù)環(huán)境，維護(hù)職工的身心健康。

2）現(xiàn)場(chǎng)儀表方面，通過安裝精度更高的雷達(dá)液位計(jì)可以更精確地掌控油品的液位，增加遠(yuǎn)傳罐頂壓力控制，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控儲(chǔ)罐氮封情況。

3）控制系統(tǒng)的改造攻關(guān)，在完成儲(chǔ)罐氮封控制的同時(shí)，使操作人員更直觀、更有效的監(jiān)控油品儲(chǔ)存情況。

4 結(jié)束語

此項(xiàng)目的重大意義不僅僅體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)效益上，更重要的是裝置安全運(yùn)行的有效保障、環(huán)境治理的根本措施，符合國(guó)家環(huán)境保護(hù)的基本國(guó)策和中石化集團(tuán)公司HSE方針?！?/p>

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