多點(diǎn)多路氣體在線實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置在機(jī)械清罐系統(tǒng)上的應(yīng)用

郭俊杰（大慶油田有限責(zé)任公司儲(chǔ)運(yùn)銷售分公司）

機(jī)械清罐是利用清洗設(shè)備，在人員不進(jìn)入清洗罐的情況下，對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)部進(jìn)行清洗作業(yè)。為了保證機(jī)械清罐作業(yè)在安全可靠的環(huán)境下進(jìn)行，避免安全事故的發(fā)生，需要利用在線氣體檢測(cè)裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)清洗罐內(nèi)的氧氣及可燃?xì)鉂舛仍诎踩鳂I(yè)的范圍之內(nèi)。原有的儲(chǔ)油罐在線檢測(cè)裝置運(yùn)行方式為多點(diǎn)單路循環(huán)檢測(cè)，在清洗大型儲(chǔ)油罐監(jiān)測(cè)點(diǎn)增多時(shí)，循環(huán)檢測(cè)周期長(zhǎng)，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣體濃度的效果，影響施工人員的判斷，存在一定的安全隱患。而且，原設(shè)備故障率比較高，如有一回路某個(gè)元件發(fā)生故障（探頭、流量計(jì)、采樣泵、二次表等），整個(gè)設(shè)備不能正常運(yùn)行。針對(duì)這種情況研制了多點(diǎn)多路氣體在線實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，并成功在機(jī)械清罐作業(yè)上進(jìn)行了應(yīng)用。

1 研究設(shè)計(jì)方案

多點(diǎn)多路氣體在線實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)由氣體采樣裝置、氣體緩沖穩(wěn)壓罐、真空發(fā)生器、氣體采樣檢測(cè)柜（一次表柜）、氣體濃度顯示報(bào)警裝置、控制信號(hào)電纜等組成。

新研制的多點(diǎn)多路氣體在線實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，利用設(shè)置在油罐頂部的6 根氣體采樣探頭軟管，將油罐內(nèi)的氣體經(jīng)采樣管、過濾器、流量計(jì)輸送到氧氣氣體探測(cè)器和可燃?xì)怏w探測(cè)器內(nèi)，探測(cè)器將可燃?xì)怏w和氧氣濃度轉(zhuǎn)變?yōu)?～24 mA 電信號(hào)，通過信號(hào)電纜，傳輸?shù)桨惭b在監(jiān)控室內(nèi)的氣體報(bào)警裝置上，在對(duì)應(yīng)的濃度顯示器上顯示出來。當(dāng)檢測(cè)到的可燃?xì)怏w濃度或氧氣濃度超過設(shè)定濃度時(shí)，氣體濃度顯示報(bào)警裝置上的報(bào)警器將同時(shí)發(fā)出聲、光報(bào)警，以警告油罐內(nèi)的氣體濃度超標(biāo)，可達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)防危險(xiǎn)作業(yè)的目的。多點(diǎn)多路氣體在線實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)流程見圖1。

圖1 多點(diǎn)多路氣體在線實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)流程

1.1 氣體檢測(cè)柜

選用3.0 mm 厚、SUS304 不銹鋼板作為氣體檢測(cè)采樣柜板材，柜體結(jié)構(gòu)為百葉通風(fēng)防雨型，適合氣體揮發(fā)擴(kuò)散，并減少氣體對(duì)柜體的腐蝕。

氣體檢測(cè)管：采用柔韌、彈性強(qiáng)、耐腐蝕的PU 氣體軟管作為氣體檢測(cè)管，其功能是將檢測(cè)點(diǎn)的氣體引入氣體采樣檢測(cè)柜內(nèi)。主要技術(shù)指標(biāo)：工作環(huán)境溫度為-40～80 ℃，常溫工作壓力為12 kg/cm2；極限工作壓力為14 kg/cm2；爆破壓力為18 kg/cm2；抗張力為400 kg/cm；撕裂強(qiáng)度為110 kg/cm2。

1.2 氣體緩沖穩(wěn)壓罐

氣體緩沖穩(wěn)壓罐用來儲(chǔ)存氣體，減少氣壓波動(dòng)，并使氣體中的水和油冷凝以及塵質(zhì)沉降，以達(dá)到凈化氣體、保護(hù)真空發(fā)生器的目的。主要技術(shù)指標(biāo)：工作壓力為常壓；工作介質(zhì)為天然氣；有效容積為0.5 m2；設(shè)備質(zhì)量為450 kg；主體材質(zhì)為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（Q235-B）；使用壽命為10年。

1.3 真空發(fā)生器

用以抽吸油罐內(nèi)氣體。國(guó)產(chǎn)真空發(fā)生器替代進(jìn)口電動(dòng)負(fù)壓泵。真空發(fā)生器吸力大，其進(jìn)口負(fù)壓可達(dá)-0.3 bar；沒有運(yùn)動(dòng)部件，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕、移動(dòng)方便、便于攜帶的優(yōu)勢(shì)；在需要時(shí)，可以使用獨(dú)特的金屬密封結(jié)構(gòu)；易于控制空氣流速/壓力，易于開/關(guān)；有氣流增強(qiáng)功能，耗氣量小，氣流強(qiáng)度可調(diào)，氣流通道大，無障礙物；由壓縮空氣提供動(dòng)力，不用電，沒有電氣干擾，無電氣隱患。

1.4 氣體報(bào)警控制器

氣體報(bào)警裝置是一種由探測(cè)器與報(bào)警控制器組成的工業(yè)用可燃?xì)怏w及有毒氣體安全監(jiān)測(cè)儀器。探測(cè)器可以固定安裝在有被測(cè)氣體泄露的室內(nèi)、外危險(xiǎn)場(chǎng)所的1 區(qū)或2 區(qū)。探測(cè)器探測(cè)到被測(cè)氣體，即產(chǎn)生與被測(cè)氣體濃度成比例的電信號(hào)，該信號(hào)被傳給控制器，經(jīng)處理后顯示被測(cè)氣體濃度。當(dāng)被測(cè)氣體濃度達(dá)到或超過設(shè)定值時(shí)，控制器即發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)并輸出有關(guān)控制信號(hào)，啟動(dòng)相應(yīng)控制裝置，從而避免可能的重大事故發(fā)生。

2 系統(tǒng)新增功能

2.1 實(shí)時(shí)連續(xù)取樣

機(jī)械清罐過程中，罐內(nèi)氣體濃度隨著清洗機(jī)在罐內(nèi)的運(yùn)轉(zhuǎn)，時(shí)刻發(fā)生著變化，如果不能連續(xù)實(shí)時(shí)進(jìn)行采樣，根本無法準(zhǔn)確掌握氣體濃度準(zhǔn)確值，存在嚴(yán)重的安全隱患。原有氣體檢測(cè)裝置都是單通道多點(diǎn)轉(zhuǎn)換取樣，不能做到連續(xù)實(shí)時(shí)取樣。本系統(tǒng)利用文丘里效應(yīng)的真空發(fā)生器，能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的真空度，可進(jìn)行連續(xù)抽吸，替代原設(shè)備的抽吸泵功能；再配套過濾、還原、分析設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)實(shí)時(shí)自動(dòng)取樣功能，而且故障率低，安全可靠。

2.2 聲光報(bào)警

聲光報(bào)警技術(shù)在其他設(shè)備上早有應(yīng)用，但目前國(guó)內(nèi)外尚沒有將該技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械清罐氣體濃度監(jiān)測(cè)儀上的先例。由于氣體濃度關(guān)系到清罐的操作安全，所以本系統(tǒng)將聲光報(bào)警技術(shù)與氧氣及可燃?xì)怏w濃度值融合，在達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)，會(huì)產(chǎn)生聲光報(bào)警，及時(shí)通知操作者采取措施。

2.3 多功能記錄

氣體濃度是否在安全范圍內(nèi)對(duì)機(jī)械清罐是非常重要的。為了檢驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)施工人員是否嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程，同時(shí)也是為了保留清罐資料，研制了多功能無紙記錄儀。利用此記錄儀可以現(xiàn)場(chǎng)調(diào)取記錄進(jìn)行查看，并保留一年內(nèi)所檢測(cè)到的所有數(shù)值，數(shù)值能夠傳送到微機(jī)，以便檢索。

2.4 氣體濃度還原

罐內(nèi)的氣體經(jīng)過上百米的采樣管，再經(jīng)過過濾器等裝置，氣體組分會(huì)因溫度變化等原因發(fā)生變化，從而影響到最終的檢測(cè)結(jié)果。為解決此問題，研制了氣體濃度還原裝置。利用氣體濃度還原裝置將采集到的氣體經(jīng)自動(dòng)加熱控制，恢復(fù)到原來的溫度，從而使氣體內(nèi)部組分還原，使檢測(cè)結(jié)果更準(zhǔn)確真實(shí)。

3 應(yīng)用效果

目前，多點(diǎn)多路氣體在線實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)已在機(jī)械清罐現(xiàn)場(chǎng)中得到廣泛應(yīng)用。截至2014年10月，已在中國(guó)石油管道公司林源首站，大慶油田采油一廠東油庫，大慶油田采油三廠北二一聯(lián)合站，大慶油田儲(chǔ)運(yùn)銷售分公司南三油庫、南一油庫、北油庫以及慶哈輸油大隊(duì)等多處應(yīng)用，共清洗5000 m3～15×104m3儲(chǔ)油罐46 座。

實(shí)踐證明，該檢測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果良好，能夠?qū)崿F(xiàn)多點(diǎn)多路實(shí)時(shí)檢測(cè)，不僅簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，縮短了監(jiān)測(cè)點(diǎn)的循環(huán)周期，而且當(dāng)某一回路發(fā)生故障時(shí)，另幾回路還可正常運(yùn)行；同時(shí)多回路還可進(jìn)行數(shù)據(jù)比較，為進(jìn)行機(jī)械清罐的安全作業(yè)提供了保障。