一種具有自檢測功能的防溢流系統(tǒng)在油罐車上的應(yīng)用

中國石油天然氣運(yùn)輸公司山東分公司 彭程 周鋒 潘欣

青島澳科坦格智控科技有限責(zé)任公司 郭曉燕

油品泄漏的情況在油品存儲、運(yùn)輸及銷售過程中都有可能出現(xiàn)。一但發(fā)生油品泄漏，輕則造成經(jīng)濟(jì)損失，重則造成環(huán)境污染和安全事故。油品運(yùn)輸作為油庫和加油站之間的中間動態(tài)環(huán)節(jié)，保證其過程的安全性有著重要的經(jīng)濟(jì)及社會意義。

油罐車在油庫內(nèi)裝油是油品運(yùn)輸?shù)牡谝徊?。油庫端裝油時，異常情況下會出現(xiàn)裝油冒油或者靜電聚集，這種情況具有巨大的安全威脅。為了解決油罐車裝油過程中的冒油及靜電積聚，油庫引入了定量發(fā)油設(shè)備，油罐車上引入了防溢流及靜電接地系統(tǒng)，在一定程度上避免了人工疏忽造成的溢油事件。

但是，目前防溢流系統(tǒng)并未徹底解決溢油問題，甚至還出現(xiàn)過因為防溢流設(shè)備自身的損壞造成了裝油效率低（無法裝油及設(shè)備維修）或者冒油的問題。行業(yè)內(nèi)普遍反映防溢油探桿故障率高（特別是高低溫下）、油罐車端防溢流設(shè)備在油庫應(yīng)用不匹配，無法直觀地識別設(shè)備是否正常等問題。

為提高運(yùn)輸效率，保障發(fā)油安全，筆者開發(fā)了一套具有自檢測功能的防溢流系統(tǒng)。該系統(tǒng)在南方炎熱地區(qū)、沿海地區(qū)、西北寒冷地區(qū)均通過測試，現(xiàn)已完成階段性測試。

下面對該種具有自檢測功能的防溢流系統(tǒng)進(jìn)行介紹。

防溢流系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.探桿自身質(zhì)量

作為安全設(shè)備，防溢油探桿應(yīng)具有較高性能，至少應(yīng)保證3年內(nèi)不出故障，而目前市面上的探桿很多1年之內(nèi)就出現(xiàn)問題，甚至1年之內(nèi)需要更換兩到三次。本應(yīng)該服務(wù)于油罐車整個生命周期或者半個生命周期的探桿，已然成為一種快消品。

圖1 防溢流自檢測系統(tǒng)產(chǎn)品圖

筆者從客戶、用戶、生產(chǎn)廠家、代理商、車廠、維修廠等多方調(diào)研，發(fā)現(xiàn)市場上探桿價格低、質(zhì)量差，有的品牌探桿售價僅幾十元人民幣，可以看出為了降低成本，很多產(chǎn)品的設(shè)計沒有使用高性能的芯片、密封結(jié)構(gòu)設(shè)計不耐高低溫，這樣的產(chǎn)品雖然可以滿足基本功能，但是后期在嚴(yán)酷的使用環(huán)境下就會出現(xiàn)探桿損壞的問題。生產(chǎn)廠商為了降成本進(jìn)行低性能、低價競爭，惡性循環(huán)最終導(dǎo)致了劣幣驅(qū)逐良幣。

2.油罐車防溢流設(shè)備和油庫端的匹配

目前，油罐車上的防溢流系統(tǒng)本身沒有供電，需要在油庫端為設(shè)備提供本安電源，如果車上設(shè)備需要的電流過大，而油庫端的安全柵輸出太小，就會造成不匹配，同時，如果車上設(shè)備所需電壓范圍太窄，而油庫端無法提供，也會出現(xiàn)不匹配的情況。

3.自檢測功能

由于防溢流系統(tǒng)的供電是在油庫端，在運(yùn)輸途中探桿的好壞。傳統(tǒng)的方式司機(jī)無法獲知是車廠用手持儀間隔一定時間對探桿的功能進(jìn)行檢測。這種模式無法識別車輛每趟運(yùn)輸前探桿是否正常，如果出現(xiàn)探桿損壞，要么無法裝油，要么具有溢油風(fēng)險。同時，傳統(tǒng)的檢測方式缺乏便捷性，無法保證檢測的全面性和及時性，做不到為探桿時刻提供安全保障。

4.探桿接線方式

目前車輛上使用的防溢油探桿采用串聯(lián)連接模式，如果車輛2個倉以上，其中一個探桿出現(xiàn)問題，則另一個探桿也無法正常使用，這樣如果到了油庫才發(fā)現(xiàn)有問題，所有倉都無法操作，需要等待維修，會影響運(yùn)輸效率。

產(chǎn)品設(shè)計方案

根據(jù)目前市場上產(chǎn)品存在的問題，筆者開發(fā)了具有自檢測功能的防溢流系統(tǒng)。其中，防溢流分倉報警插座與防溢流探桿、接地螺栓共同組成危化品運(yùn)輸車輛防溢流自檢測系統(tǒng)。

防溢流分倉報警插座能夠同時采集1～6個防溢流探桿狀態(tài)，可采集接地螺栓連接情況，符合API標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 防溢流分倉報警插座界面

防溢流分倉報警插座的前面板有6個探桿狀態(tài)指示燈、1個接地螺栓指示燈、1個報警蜂鳴器、1個檢測按鈕及1個標(biāo)準(zhǔn)的API插座。

防溢流分倉報警插座接口面板具有1～6個探桿防水接頭、1接地螺栓接頭。

防溢流分倉報警插座使用之前，應(yīng)通過專用電纜連線與防溢流探桿正確連接，按下檢測按鈕后各倉指示燈和接地指示燈亮，可通過內(nèi)部的撥碼盤選擇實際連接倉數(shù)。

此模式可通過指示燈和蜂鳴器顯示每倉的防溢流探桿和接地螺栓狀態(tài)，同時可替代標(biāo)準(zhǔn)API插座。

1.防溢油探桿性能及功能

該自檢測防溢流系統(tǒng)，選用高性能的電路芯片，結(jié)合筆者多年密封設(shè)計及工藝經(jīng)驗，解決了高溫引起的產(chǎn)品問題。

防溢流探桿的安裝改變了傳統(tǒng)的串聯(lián)的模式，采用并聯(lián)模式，避免出現(xiàn)一個探桿故障其余都無法使用的問題。

1.1 原理說明

防溢流探桿是通過光學(xué)探測原理實現(xiàn)干濕狀態(tài)采集，已經(jīng)取得了相關(guān)專利。在空氣狀態(tài)下，紅外光線通過光錐反射回來。在液體環(huán)境中大部分光線通過光錐折射出去。從而實現(xiàn)干濕狀態(tài)的檢測。

1.2 產(chǎn)品優(yōu)勢

a.耐高溫設(shè)計。探桿設(shè)計工作環(huán)境溫度可達(dá)到-40℃～85℃，滿足所有工況，通過了專業(yè)檢測機(jī)構(gòu)測試。

b.防水性好。探桿整體具備IP67防護(hù)等級，通過結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計保證。光學(xué)探頭處雙重密封氟橡膠+澆封，探桿腔體內(nèi)部全部澆封保證無積聚液體從后部進(jìn)入。

c.安全性高。產(chǎn)品通過本安防爆認(rèn)證，防爆合格證：CNEx19.5290X，防爆標(biāo)志：Ex ia IIB T4 Ga。

d.響應(yīng)快。響應(yīng)時間快，小于200ms。

表1 產(chǎn)品特征表

表2 基本參數(shù)表

表3 環(huán)境性能要求表

e.匹配性好。工作電流＜0.5mA，工作電壓范圍：4～17.5V，可與市面所有油庫防溢油控制器可靠穩(wěn)定匹配。

產(chǎn)品參數(shù)如表1～3所示。

2.防溢流分倉報警插座

防溢流分倉報警插座在原插座的功能基礎(chǔ)上增加了自檢測功能，通過內(nèi)部自檢測控制電路實現(xiàn)，內(nèi)置電池?zé)o需外部接電。插座既能檢測防溢流探桿信號，還能實現(xiàn)連接線路的斷路和短路檢測，加以區(qū)分報警。考慮到每個車的倉數(shù)不同，產(chǎn)品具備倉位可選功能。外殼采用IP67防水盒設(shè)計，并且內(nèi)部電路全部澆封，可安裝于戶外惡劣環(huán)境下。

防溢流分倉報警插座具備探桿檢測功能，最多可同時監(jiān)控6根防溢流探桿和接地螺栓。通過自帶指示燈進(jìn)行分倉報警。

防溢流分倉報警插座通過了防爆標(biāo)志為：ExiaⅡBT4 Ga，防爆合格證編號為：CNEx19.5956X。

實際應(yīng)用

任何產(chǎn)品必須經(jīng)過現(xiàn)場環(huán)境嚴(yán)格有效的測試方能驗證產(chǎn)品的功能和性能。鑒于此，具有自檢測功能的防溢油探桿產(chǎn)品面市后，首先選擇了炎熱的南方地區(qū)、寒冷的北方地區(qū)和濕度高的沿海地區(qū)進(jìn)行性能測試。

全面測試的原則：選擇不同的油庫進(jìn)行測試，不同油庫配有不同廠家的防溢油靜電控制器，可以測試防溢流系統(tǒng)和油庫設(shè)備的匹配性；選擇運(yùn)輸不同油品的車輛進(jìn)行測試，油品包含各類汽柴油、航空煤油，以保證各類油品下防溢流系統(tǒng)均能正常工作。

應(yīng)用場景：司機(jī)進(jìn)油庫裝油前，用自檢測插座對所有探桿進(jìn)行測試，如果發(fā)現(xiàn)探桿異常及時進(jìn)行更換，以免裝油時出現(xiàn)問題，影響運(yùn)輸效率，造成安全事故。

1.實際應(yīng)用中功能正常

（1）防溢流系統(tǒng)功能運(yùn)行正常。

（2）防溢流系統(tǒng)與油庫端控制器匹配良好。

（3）防溢流分倉報警插座可兼容原車探桿。

2.防溢流分倉報警插座的安裝

安裝防溢流分倉報警插座的車輛和安裝普通插座的車輛相比，減少了日常登高檢測等操作，使得日常操作更加安全、高效、環(huán)保、便捷。

（1）防溢流分倉報警插座可以直觀顯示各個探桿的獨(dú)立運(yùn)行狀況。

（2）防溢流分倉報警插座采用探桿并聯(lián)安裝模式，可以直接識別出故障探桿，無需兩人協(xié)作進(jìn)行登高開蓋排查，使得操作更加安全、環(huán)保、便捷。

（3）防溢流分倉報警插座通過了本安防爆認(rèn)證，可以隨時隨地進(jìn)行一鍵式探桿檢測，無需人員在車隊和油庫外進(jìn)行繁瑣的檢查工作，提高運(yùn)輸效率。

結(jié)語

防溢流系統(tǒng)作為油罐車上最簡易的智能化設(shè)備，其產(chǎn)品的穩(wěn)定性對油罐車日常裝油起著至關(guān)重要的作用，而具有自檢測功能的設(shè)備可以避免由于產(chǎn)品自身故障導(dǎo)致的運(yùn)輸效率低下，使得油品運(yùn)輸更加安全、高效、智能。

伴隨著物聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，智慧物流成為一種趨勢，在對安全有著更高要求的油品運(yùn)輸領(lǐng)域，筆者也在嘗試采用更多智能化設(shè)備助力運(yùn)輸過程的安全、高效、智能，在繁重的工作中將人解放出來。