加油站油氣回收在線監(jiān)控校準(zhǔn)規(guī)范的探討

中機(jī)生產(chǎn)力促進(jìn)中心□劉江濤 顧 堅 楊 煥 王寶超 管 鑫 南光熙

油氣回收在線監(jiān)控是油氣回收治理改造的最后一道防線，也是加油站環(huán)保設(shè)備的自動體檢報告系統(tǒng)。完整的油氣回收包括油氣回收設(shè)備、手動檢測設(shè)備、自動監(jiān)控設(shè)備，油氣回收設(shè)備負(fù)責(zé)回收在加油、卸油、儲油過程中揮發(fā)油氣，減少加油站大氣污染物的排放；手動檢測設(shè)備是對回收設(shè)備進(jìn)行人工檢測，判定其工作是否正常的檢測儀器，一般配備給環(huán)保部門、第三方檢測機(jī)構(gòu)使用出具檢測報告；自動監(jiān)控設(shè)備是不需要人工參與，實時測試油氣回收設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，可以發(fā)現(xiàn)問題并停止加油工作的設(shè)備。從2007年起，我國加油站油氣回收改造采用的是 “油氣回收設(shè)備+手動檢測設(shè)備”兩者相結(jié)合模式。隨著時代的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，從2017年開始，加油站油氣回收改造逐步采取“油氣回收設(shè)備+手動檢測設(shè)備+自動監(jiān)控設(shè)備”三維一體模式，進(jìn)一步扎緊了加油站污染物排放的袋子。

1 加油站油氣回收和相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

加油站油氣回收在線監(jiān)控系統(tǒng) （以下簡稱“在線監(jiān)控”），由氣體流量傳感器、壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)監(jiān)管平臺構(gòu)成，主要監(jiān)測加油槍的加油量、真空泵的回氣量、埋地油罐的壓力及回氣管路的壓力等參數(shù)，計算出回氣量與加油量匹配值 （1～1.20），判斷出回收設(shè)備工作狀態(tài)和油罐、管路、閥門等連通單元的密閉程度。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時，可提醒操作人員采取相應(yīng)的措施，同時記錄、存儲、處理和傳輸監(jiān)控數(shù)據(jù)。

目前，在國內(nèi)出現(xiàn)的在線監(jiān)控是新生事物。安裝了在線監(jiān)控的加油站，具備了對站內(nèi)油氣回收設(shè)備全天候體檢的能力，然而面對每天給出的一份體檢報告，其可信度、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性及長期有效性難以保障。面對在線監(jiān)控這樣的新生事物，還需要出臺新的計量校準(zhǔn)規(guī)范。

油氣回收領(lǐng)域具備一定的規(guī)范基礎(chǔ)。 “油氣回收設(shè)備+手動檢測設(shè)備”相結(jié)合模式，兩者具備相應(yīng)的計量校準(zhǔn)規(guī)范：針對 “油氣回收設(shè)備”，有 《加油站油氣回收系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范》 （報批稿），針對 “手動檢測設(shè)備”，有JJG 126（蘇）—2011《油氣回收檢測儀》等。然而，針對 “油氣回收設(shè)備+手動檢測設(shè)備+自動監(jiān)控設(shè)備”三維一體模式，欠缺 “一維” （即 “自動監(jiān)控設(shè)備”）的計量校準(zhǔn)規(guī)范，在線監(jiān)控屬于自動監(jiān)控設(shè)備，在線監(jiān)控系統(tǒng)的校準(zhǔn)還沒有相關(guān)校準(zhǔn)規(guī)范。

2 編制規(guī)范目的和意義

在線監(jiān)控具有一定特殊性，需要校準(zhǔn)，適宜采用在線校準(zhǔn)。在線監(jiān)控已開始在國內(nèi)大量安裝，已安裝幾千只壓力傳感器和上萬臺氣體流量傳感器。近兩年，眾多省市都已經(jīng)或正在著力部署在線監(jiān)控的實施，如：北京市、浙江省、重慶市、廣東省、上海市、山東省等，每年安裝的數(shù)量正成倍的增長。由于沒有對應(yīng)的技術(shù)規(guī)范和產(chǎn)品要求，各廠家的傳感器在安裝之前，大都沒有進(jìn)行實驗室的計量校準(zhǔn)，即使有極少數(shù)傳感器經(jīng)過計量院測試，也與現(xiàn)場的情況大相徑庭。在線監(jiān)控涉及到的傳感器設(shè)備眾多，現(xiàn)場測試和實驗室測試差別很大，這些問題值得進(jìn)一步研究。

針對測試差距較大的問題，可以從以下幾個方面考慮。首先，加油站安裝的傳感器種類不統(tǒng)一，主要包括體積式流量傳感器、熱式質(zhì)量流量傳感器和渦流流量傳感器等，種類不同的氣體流量傳感器工作原理各不相同，除了體積流量傳感器能夠直接測出氣體體積，熱式質(zhì)量流量傳感器和渦流流量傳感器都需要進(jìn)行熱量、質(zhì)量、溫度、電信號等參數(shù)的轉(zhuǎn)換，才能計算出體積流量，中間環(huán)節(jié)太多的傳感器在穩(wěn)定理想環(huán)境和復(fù)雜現(xiàn)場環(huán)境中的性能表現(xiàn)難以統(tǒng)一；其次，拆下流量傳感器 （如熱式流量計、渦流流量計等）或送取全新的傳感器，在實驗室進(jìn)行計量，只能測試出流量傳感器的精度，無法獲得傳感器信號經(jīng)過配套算法后的系統(tǒng)誤差，其檢測結(jié)果也不能反應(yīng)真實情況，因此加劇了非體積式傳感器的不確定性；最后，現(xiàn)場流量傳感器安裝需要根據(jù)加油站情況確定，加油機(jī)內(nèi)部空間有限，甚至有些可以說非常局促，加油泵、電機(jī)、回氣泵、出油管路、回氣管路交織著一起，工作時，電機(jī)、馬達(dá)此起彼伏，震動、噪音、氣源位置對于普通氣體流量傳感器，甚至體積式流量傳感器都有很大的影響，安裝在現(xiàn)場的傳感器不確定性再一次放大；在線監(jiān)控所使用的傳感器工作原理不同、在線監(jiān)控配套算法各異、安裝環(huán)境復(fù)雜等因素造成了誤差多次疊加，致使其不確定性不斷加大。

經(jīng)過一年以上的現(xiàn)場使用后，缺乏校準(zhǔn)的問題越來越突出。中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部要求對已安裝在線監(jiān)控的加油站開展定期檢測，一旦在線監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，將成為執(zhí)法依據(jù)。然而實際情況距離政府部門要求還有差距，在線監(jiān)控的數(shù)據(jù)不穩(wěn)定， “手動檢測設(shè)備”與 “自動監(jiān)控設(shè)備”的數(shù)據(jù)相差較大，檢測單位與在線監(jiān)控廠家互相質(zhì)疑的問題越來越多。由此可見，在加油站現(xiàn)場開展計量校準(zhǔn)工作，制定相應(yīng)的校準(zhǔn)規(guī)范迫在眉睫。

3 加油站現(xiàn)場計量校準(zhǔn)規(guī)范方案

針對加油站 “油氣回收設(shè)備+手動檢測設(shè)備+自動監(jiān)控設(shè)備”三維一體模式，從技術(shù)方面入手，研究三者關(guān)系。

首先是 “油氣回收設(shè)備”與 “自動監(jiān)控設(shè)備”關(guān)系：1）檢測的對象不同， “油氣回收設(shè)備”現(xiàn)場檢測的是氣液比、密閉性、液阻等指標(biāo)， “自動監(jiān)控設(shè)備”現(xiàn)場檢測其流量計、壓力表是否準(zhǔn)確；2）檢測的過程和條件不同，在工作狀態(tài)檢測 “油氣回收設(shè)備”氣液比，管路、油罐處于密閉狀態(tài)，在理想狀態(tài)檢測 “自動監(jiān)控設(shè)備”的流量計、壓力表性能，消除加油站現(xiàn)場差異性、排除溫度濕度影響，因此需要研究測試的 “理想狀態(tài)”方案；3）測試加油量不同， “油氣回收設(shè)備”檢測打油量為15升，這個級別的加油量對于 “自動監(jiān)控設(shè)備”的檢測明顯偏小，加油站一般加油速度為38L/分鐘，加入15L的油時間不到24秒，24秒時間過短，氣量還沒有穩(wěn)定，無法保證計量的重復(fù)性和穩(wěn)定性，因此需要研究現(xiàn)場計量所需的加油量、加油時間。

其次是 “手動檢測設(shè)備”與 “自動監(jiān)控設(shè)備”關(guān)系：需要確定 “手動檢測設(shè)備”能否滿足“自動監(jiān)控設(shè)備”的計量校準(zhǔn)要求， “自動監(jiān)控設(shè)備”本身儀表的流量精度2%左右，而 “手動檢測設(shè)備”的儀表精度也在2%，同級別的精度是不符合計量校準(zhǔn)要求。如果現(xiàn)有的 “手動檢測設(shè)備”不能勝任對 “自動監(jiān)控設(shè)備”的計量，需要重新開發(fā)精度更高、針對性更強(qiáng)，具備校準(zhǔn)證書的檢測設(shè)備。

為了規(guī)范在線監(jiān)控系統(tǒng)的計量校準(zhǔn)工作，為各計量檢定部門提供統(tǒng)一的校準(zhǔn)方法以及不確定度分析的參照，解決生產(chǎn)廠家、加油站、執(zhí)法部門有據(jù)可依的問題，制定此校準(zhǔn)規(guī)范具有重要意義。

4 結(jié)束語

機(jī)械科學(xué)研究總院是最早開展油氣回收相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、檢測及設(shè)備全體系研究的大型國有科研院所。早在2007年，專門申請科技部的院所專項，開展相關(guān)的技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化，參與國標(biāo)GB、地標(biāo)DB、環(huán)標(biāo)HJ/T等標(biāo)準(zhǔn)制修訂，研發(fā)了油氣回收相關(guān)的系列產(chǎn)品，包括油氣回收檢測儀及在線監(jiān)控，同時增項了加油站油氣回收檢測資質(zhì)，至今檢測加油站油氣回收超過2000站次。這些都為在線監(jiān)控校準(zhǔn)規(guī)范的制修訂打下了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)和人員基礎(chǔ)。