淺談油庫智能化水平提升方案

彭玫瑜

中國石化銷售股份有限公司江西新余石油分公司 江西 新余 338000

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，我國的成品油消費(fèi)市場增長較快，生產(chǎn)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上市場需求，因此合理規(guī)劃能源建設(shè)是當(dāng)今經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重中之重[1]。而作為儲存和供應(yīng)石油產(chǎn)品的油庫是協(xié)調(diào)原油生產(chǎn)和加工，成品油運(yùn)輸及供應(yīng)的紐帶，進(jìn)行油庫建設(shè)、提升油庫自動化和智能化水平是合理規(guī)劃能源建設(shè)中非常重要的一部分。

目前，自動化和信息化技術(shù)正在石化行業(yè)大力推廣應(yīng)用，油庫的自動化和智能化的提升隨之日益受到重視，油庫建設(shè)和管理已經(jīng)開始逐步采用自動化的模式，但是部分成品油庫的自動化水平和智能化水平相對較低，為了提高這些油庫的規(guī)范化管理水平，對其進(jìn)行自動化改造、智能化提升已迫在眉睫。

1 油庫常規(guī)自動化控制系統(tǒng)

按照油庫設(shè)計常用的《石油庫設(shè)計規(guī)范》，需要在油庫配置各種常規(guī)自動化系統(tǒng)，主要包括過程控制系統(tǒng)（PCS）、安全儀表系統(tǒng)（SIS）、氣體泄露檢測系統(tǒng)（GDS）、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)（FAS）等。各系統(tǒng)各司其職，對油庫生產(chǎn)工藝、安全相關(guān)等功能實現(xiàn)高水平自動化監(jiān)控功能。

（1）油庫PCS系統(tǒng)是必備的基礎(chǔ)控制系統(tǒng)，可根據(jù)油庫規(guī)模、現(xiàn)場檢測控制點(diǎn)數(shù)選擇用分散控制系統(tǒng)（DCS）或者可編程邏輯控制系統(tǒng)（PLC）來實現(xiàn)對油庫工藝參數(shù)的檢測和控制。

（2）油庫SIS系統(tǒng)可以和DCS系統(tǒng)合用一套系統(tǒng)，也可以獨(dú)立設(shè)置。首先應(yīng)對油庫進(jìn)行危險與可操作性分析（HAZOP）及安全完整性等級（SIL） 定級，根據(jù) SIL 定級結(jié)果來確定是不是需要設(shè)置獨(dú)立的SIS系統(tǒng)，當(dāng)SIL等級為SIL2及以上時，SIS系統(tǒng)應(yīng)獨(dú)立于基本過程控制系統(tǒng)設(shè)置，需要獨(dú)立完成安全保護(hù)功能。SIS系統(tǒng)邏輯控制器應(yīng)采用具有 SIL2 認(rèn)證的產(chǎn)品，并采用熱備冗余配置的PLC完成罐區(qū)的安全聯(lián)鎖、自動保護(hù)和緊急停車。

（3）GDS系統(tǒng)即可燃?xì)怏w泄露檢測系統(tǒng)，根據(jù)可燃/有毒氣體檢測報警規(guī)范GB/T 50493-2019等要求，應(yīng)在罐區(qū)設(shè)置可燃?xì)怏w探測器，檢測可燃?xì)怏w濃度并進(jìn)行報警。

（4）油庫是發(fā)生火災(zāi)的高風(fēng)險區(qū)域，根據(jù)《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》等規(guī)范要求，必須要在罐區(qū)設(shè)置火災(zāi)檢測并與消防控制系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動?；馂?zāi)報警信號上傳至SIS系統(tǒng)，由SIS完成相關(guān)聯(lián)鎖控制及緊急關(guān)斷功能。

2 油庫自動化水平提升的輔助系統(tǒng)

近年來，我國油庫在自動化設(shè)備、技術(shù)、功能、規(guī)模等方面都有了很大提高，測量和控制裝置不斷更新升級，大中型石油企業(yè)包括油庫基本從手工操作發(fā)展到自動控制[2]。在常規(guī)自控系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上，各種能促進(jìn)油庫安全、有序、高效運(yùn)行，提升油庫自動化水平的輔助系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，并在油庫建設(shè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

2.1 雷電預(yù)警系統(tǒng)

根據(jù)中華人民共和國應(yīng)急管理部下發(fā)的《大型油氣儲存基地雷電預(yù)警系統(tǒng)基本要求（試行）》及中國石油化工集團(tuán)公司下發(fā)的《中國石化防雷防靜電安全管理辦法》的相關(guān)要求，處于多雷區(qū)、強(qiáng)雷區(qū)的野外作業(yè)單位，以及油氣鉆井、集輸站場、大型油庫和煉化企業(yè)等應(yīng)建立雷電臨近預(yù)警系統(tǒng)[3]。雷電預(yù)警系統(tǒng)由安裝于戶外的大氣電場監(jiān)測裝置、安裝于室內(nèi)的聲光報警主機(jī)、系統(tǒng)軟件等設(shè)備組成。

在油庫綜合樓屋頂設(shè)置大氣電場監(jiān)測裝置、在中控室內(nèi)安裝聲光報警主機(jī)及工作站（內(nèi)含系統(tǒng)軟件）。大氣電場監(jiān)測裝置應(yīng)與避雷針保持一定間距，周圍無樹木等遮擋。雷電預(yù)警軟件，與電腦連接實現(xiàn)雷云監(jiān)測的目的，通過對監(jiān)測到的雷云數(shù)據(jù)的分析，對雷云電場強(qiáng)度和極性變化做出更準(zhǔn)確的判斷。雷電預(yù)警軟件系統(tǒng)主要包括設(shè)備的添加、刪除、數(shù)據(jù)分析、維護(hù)管理和權(quán)限管理等豐富的功能。當(dāng)聯(lián)機(jī)運(yùn)行后，即可在主窗口實時顯示當(dāng)前的電場強(qiáng)度，各個預(yù)警點(diǎn)的工作狀態(tài)并在軟件界面上對當(dāng)天的電場情況進(jìn)行預(yù)覽顯示[4]。

2.2 反無人機(jī)主動防御系統(tǒng)

現(xiàn)階段全球民用無人機(jī)行業(yè)爆發(fā)式增長，隨之產(chǎn)生的無人機(jī)”黑飛”給社會公共安全造成了巨大的威脅。在無人機(jī)“黑飛”現(xiàn)象逐漸嚴(yán)重的形勢下，油庫安全管理工作也面臨著非常嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。石油石化廠區(qū)屬于易燃易爆領(lǐng)域，安保工作往往注重地面措施，而忽視了石油石化低空領(lǐng)域黑飛無人機(jī)所帶來的潛在風(fēng)險威脅。根據(jù)中華人民共和國公安部下發(fā)的（GA1551.3—2019）《石油石化系統(tǒng)治安反恐防范要求》中的第三部分：成品油和天然氣銷售企業(yè)相關(guān)要求，一些規(guī)模較大的油庫可按要求設(shè)置了反無人機(jī)主動防御系統(tǒng)。

反無人機(jī)主動防御系統(tǒng)通過輻射低功率再生導(dǎo)航衛(wèi)星信號（功率不大于 10dBm），侵入“黑飛”無人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對需要使用導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行飛行控制的無人機(jī)的截獲控制，使其無法飛入受保護(hù)區(qū)域，保障該區(qū)域的低空安全。

2.3 智能發(fā)油系統(tǒng)

智能發(fā)油系統(tǒng)包括語音排隊顯示控制系統(tǒng)、提油車輛安全檢查系統(tǒng)、發(fā)油門禁系統(tǒng)、自助換票系統(tǒng)、倉位識別系統(tǒng)等。發(fā)油系統(tǒng)組成及功能見表1。

表1 發(fā)油系統(tǒng)組成及功能

3 油庫的智能化建設(shè)

3.1 油庫一體化智能集控系統(tǒng)

隨著自動化監(jiān)控和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，油庫管理工作中的數(shù)字化硬件設(shè)備的更新，迫切需要一個可以整合處理油庫管理各方面信息的平臺[5]。大型油庫可以建設(shè)1套一體化智能集控系統(tǒng)，統(tǒng)一整合油庫內(nèi)各子系統(tǒng)，實現(xiàn)油庫“集中監(jiān)控、無人值守、有人巡檢、專業(yè)維修”。系統(tǒng)整體架構(gòu)分為基礎(chǔ)設(shè)備層、現(xiàn)場自控層、過程集控層、應(yīng)用管理層，把多套獨(dú)立系統(tǒng)和視頻監(jiān)控引入到過程集控層，形成一體化智能集控系統(tǒng)，構(gòu)建內(nèi)操駕駛艙，突破信息壁壘和管理壁壘。一體化智能集控系統(tǒng)架構(gòu)見圖1。

圖1 一體化智能集控系統(tǒng)架構(gòu)

一體化智能集控系統(tǒng)定位于工控網(wǎng)，面向內(nèi)操崗人員，負(fù)責(zé)油庫生產(chǎn)業(yè)務(wù)的實時監(jiān)測、日常運(yùn)行操作以及異常連鎖管控。通過多系統(tǒng)的數(shù)據(jù)匯聚和連鎖控制，實現(xiàn)油庫生產(chǎn)運(yùn)行業(yè)務(wù)對多個子系統(tǒng)順控聯(lián)控的需求，并將油庫生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)推送綜合管控系統(tǒng)，利用可視化、數(shù)據(jù)分析技術(shù)實現(xiàn)對油庫的全方位監(jiān)控和管理。

3.2 油庫數(shù)字孿生體

目前數(shù)字孿生體在油氣行業(yè)逐步得到應(yīng)用，可以助力油氣企業(yè)數(shù)字化建造和智能化運(yùn)營管理水平的不斷提升和發(fā)展。油庫在自動化和智能化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上可以建設(shè)數(shù)字孿生體，實現(xiàn)智能化管理數(shù)據(jù)底座的快速搭建。應(yīng)用三維模型輕量化算法、模型渲染、空間三維識別等技術(shù)，整合數(shù)字化交付數(shù)據(jù)，加載自控系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)，建成動態(tài)數(shù)字孿生體。建設(shè)數(shù)字孿生體可以實現(xiàn)油庫數(shù)據(jù)的全面采集、集中管理，為虛擬巡檢、仿真培訓(xùn)、安全應(yīng)急演練、智能運(yùn)營提供數(shù)據(jù)支撐。

數(shù)字孿生體可以結(jié)合VR眼鏡實現(xiàn)動態(tài)漫游及虛擬現(xiàn)實（VR）交互實現(xiàn)庫區(qū)的虛擬巡檢，減少現(xiàn)場人員巡檢工作量，提高巡檢頻次。使用VR技術(shù)，可以將管路和儀表流程圖（PID）和三維場景結(jié)合，三維動態(tài)展示生產(chǎn)工藝的過程和教學(xué)培訓(xùn)過程。

總之，以前端自動化建設(shè)和數(shù)字孿生體為基礎(chǔ)，建設(shè)智能運(yùn)營系統(tǒng)，可實現(xiàn)油庫的全面監(jiān)控、整體分析、信息共享和協(xié)同管控。

4 結(jié)束語

提升油庫的自動化和智能化水平，可以提高油庫管理的工作效率，促進(jìn)油庫的穩(wěn)定運(yùn)營和安全保障，從而提高油庫的安全水平和管理水平。提升油庫智能化水平的措施很多，各油庫建設(shè)可根據(jù)自己的現(xiàn)狀分步進(jìn)行，先對保證生產(chǎn)運(yùn)行必需的自動化系統(tǒng)進(jìn)行改造提升，再建立1套一體化智能集控系統(tǒng)提升油庫的整體智能化水平。