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Bottom filling on the oil tank truck is a way of airtight pared with traditional top filling, bottom filling is more environment—friendly,safe and convenient,economically composition and requirements of functional design of bottom—filling automation system are introduced. Selection of main equipment and several design principles involved in automation design of bottom filling are put forward to provide advisory opinions when relevant personnel of engineering design and application units are conducting proj ect establishment,design,type selection,construction and application of filling automation. Key words:automation;oil;bottom filling;design 0 引言站自动化改造工作的实践中,积累了一些经验,以油品灌装是商业油库配供、销售的主渠道,它下就油品底部灌装自动化改造的方案、设备选型提直接关系到油库的运营和经济效益,实现灌装过程出一些观点。的安全、精确计量、自动控制和严密管理,对于现代油罐车底部灌装方式多年前就在美国出现,与油品销售企业显得尤为重要。传统的顶部灌装方式相比,具有更环保、安全、快捷目前,国内先进的汽车顶装发油系统基本做到的优点,以及较高的经济效益。底部灌装是一种密了所有现场作业由司机完成操作,并用非接触IC 闭灌装方式,灌装速度快, m /min 卡进行门禁登录、身份识别或业务记录。采用智能以上。化防爆批量控制仪与装车操作站、业务站组成分布多舱位的底部灌装的罐车,每个舱位顶部都装式灌装控制和管理系统,使用高精度流量计、数字有一个光学检测传感器,用来监测灌装时油品是_台控制阀。同时配置静电接地、溢油保护等安全联锁已经到达允许的最高点。一旦液位达到该点,光学装置,实现了汽车灌装发油过程的程序控制、定量检测传感器就会给出动作信号,意味着必须立即停控制、高精度计量、安全和严密的业务管理,既取得很好的经济效益,又提高了石油公司的信誉。收稿日期:2011—09—12。为了符合相关环境标准,油库在发油灌装时, 作者简介:宋伟(1958),男,1 983年毕业于抚顺油学院将更多采用底部装油方式,各地将有大量油库和灌自动化专业,现工作于中国石化销售有限公司,从事企业储运技术装站面临改造。近年来,笔者在实施商业油库灌装发展管理工作,任高级: 程师。。罐车上还装有带接地状态检测的防静电接 1998标准。地电极,用于检测罐车接地状况,以便确定可否灌体积流量计、质量流量计的品种很多,应根据装。接地和光学检测器的信号组合在一个装在罐车灌装物料和工况选择最合适的流量计类型,选择国底侧,并符合APIRP 1004规范的API插座中。产或进口产品则一般根据投资预算决定。为了实现底部灌装自动化,在灌装台位上必须 、控制阀和批量控制仪,还必须配备 a)轻质油品灌装一般可选用电液数字控制灌装控制管理系统。阀,在批量控制仪控制下,灌装开始时逐级打开阀1 底部灌装系统功能设计门使流量缓慢增加到额定值。 底部灌装的优点小阀门使流量缓慢变小直至零流量为止,实现灌装a)安全。灌装操作全部在地面完成,人员不的高精度控制并减小水击。必爬上罐车操作,有防溢防静电联锁保护。 b)液化气、黏质油品、强腐蚀介质、强溶剂在b)环保。全封闭灌装,灌装时采用无泄漏快灌装时最好选用气动二段球阀、气动调节V型球接接头,灌装过程不滴漏,减少油品损耗及油气排阀。没有仪表气源时可选用电动调节阀。放,油气回收较简便。知名国际品牌的数字控制阀性能较好,但价格c)高效。一部罐车中四个舱位的油品(如9O 高于国产控制阀,而且技术服务、备件供应等方面号、93号、97号汽油和0号柴油)可以同时灌装,灌不及国产控制阀方便。目前,性能好的国产数字控装速率大为提高,而且在向加油站配供时,一部罐制阀已在国内大量使用。车就可以同时提供四种油品,运输效率也大大 。批量控制仪是自动化灌装的核心设备,其选型d)减少静电。底部灌装能避免顶部灌装时的的好坏直接影响到系统的运营,尤其是它的可靠喷溅,有效减少灌装过程产生的静电。性、方便性、控制精度等。,应能实现对4个舱位4个输油臂的定量灌装自动化灌装系统应实现以下功能:分舱定量控制。应具有完整的数控阀(或调节阀)控制、添加灌装控制、安全保障、操作管理、业务管理。剂注射器控制、带可编程延时时间的泵控制、带紧a)定量灌装控制。批量控制仪程序控制灌装急停车和车辆静电接地及防溢出联锁控制输出。控制阀的开关,采集流量信号并做温度补偿,到达主要技术指标:应采用隔爆型批量控制仪,可预定量时停止灌装。直接安装在现场;应具有计量及控制精度高、稳定b)安全保障。防溢流及静电接地联锁装置探性好、安装方便及操作简单等特点;显示方式应有测到防溢液位开关动作(意味着异常满罐)时,批量汉字、符号、数字;通信接口必须是串行口,通信口控制仪接收到信号,关阀停泵,探测到防静电接地要采用抗浪涌保护;24 V(DC)和220 V(AC)供电开关动作(意味着防静电接地断开)时,关阀停泵。电源可供选择;使用温度应视现场温度范围决定, c)操作和业务管理由装车操作站(或业务站) 般选一40~5+0℃或一20~6+O℃;必须通过一实施。灌装是企业实现销售的关口,严密的管理对中国国家级防爆检定机构的认证。于现代油品销售企业至关重要。装车操作站还可 。作为必不可少的防溢、防静电安全设备,溢油2 自控设备选型要点静电保护器必须独立配置。在正常情况下, 现场自控设备的选型要点业过程由批量控制仪进行批量控制。但是, 流量计计或批量控制仪发生故障时,可能产生灌装超限, 国内的油品交易结算采用质量计量制,在一般顶部防溢流传感器发出满溢信号。这时,溢油静电灌装站,流量计如果采用计量级质量流量计,将给保护器将立即进行声光报警,并立即输出控制信号灌装计量带来方便和更高的计量精度,但质量流量关阀、停泵,暂停灌装过程,保证灌装作业的安全。计的投资相对较高。溢油静电保护器也与底部灌装油罐车的接地系统某些油库对自己的加油站进行灌装时使用体积连接,在灌装全过程中,当发生接地不良时,同样立结算,,并即中断灌装作业。因此,溢油静电保护器的选型直必须同时配用热电阻温度传感器。要求批量控制仪接影响灌装作业的安全,选型时必须考虑以下具备温度补偿功能,补偿方式采用API或GB1885—要点:30 石油化工自动化第47卷a)应采用隔爆型保护器,可直接安装在现场, 该设计将是不完善的。现场的灌装控制、安全保障应具有稳定性好、灯光(声响)报警显示等性能。对不同企业来说大同小异,而装车业务管理在不同b)保护器内所带安全栅,应与所连接的本安型企业中却有很大差别。这就要求设计人员与企业光学检测器、防静电接地电极组成本质安全系统。充分沟通,了解企业规划和需求。当前设计的自动c)必须通过中国国家级防爆检定机构的防爆化灌装系统的规模差异很大。当油库储量很小时、认证。储罐只有几个,往往仅设置一套操作站,罐区、灌装d)必须提供一个符合API RP 1004接线规范站都被纳入该操作站,装车业务只考虑操作管理、的API插头。业务设置、开票、统计、数据上传等一般灌装必不可e)控制输出应有两组继电器无源常开/常闭少的功能。而大型石化销售企业的大型油库,不仅转换触点输出,以方便用户选择联锁控制方案。要在灌装站门口设装车操作站,,作为油库管理信息系统的一个工作自动化灌装现场常用的设备还有防爆Ic卡读站。油库管理信息系统通过广域网与大型石化销卡器、防爆大屏幕显示器等。售企业的ERP系统联网,所有装车业务均由上级设置IC卡读卡器是为了识别身份,以提高灌 ERP系统调度,达到较高的管理水平。由此可见, 装管理水平和灌装效率,要求安装在装油现场的自动化灌装系统的设计除了将现场仪表设备作为IC卡读卡器必须是防爆型。必要选型外,必须根据用户的管理需求,将业务站、设置大屏幕显示器是让灌装用户(驾驶员)能油库管理系统、ERP等作为必不可少的设备选型, 在较远处看到所在油罐车的灌装状况,大屏幕显示加入设计文件。器应能适时显示“开始灌装”、“灌装结束”以及其他 4灌装自动化设计原则些通知。因此,要选用高亮度点阵式LED组成 ,并能滚动显示多条汉字、数字、英以保证系统的长期稳定可靠运行为目标,进行文信息。同样,在装油区域使用的大屏幕显示器必系统可靠性设计。由现场批量控制仪就地承担独须是防爆型。立的采集、控制,由操作站、。灌装自动化系统应是一个分布式的、管自动化灌装的系统功能主要由操作站、业务站控一体化系统,以保证系统优良的可靠性、可维修实现。对操作站、业务站的选型主要就是对灌装软性和可扩充性。件的选择,因此,设计选型时一定要定义具体的功 。以系统可靠性、先进性、实效性和投资性的综操作站应能监视灌装现场的实时工况,向现场合平衡为系统经济性设计准则。灌装是间断运行批量控制仪发送装车业务数据,能进行灌装数据的的工艺,灌装自动化系统没有必要套用连续运行的记录和统计,以及严格的操作管理和事件记录高危生产装置的设备性能标准。过高的可靠性要备查。求不仅增加了系统的复杂程度,而且也过度增加了业务站应能进行装车业务的严格管理,包括登投资,不符合经济性原则。记、结算、设置查询、统计、报表、开票等功能,并进 。灌装区域要强调系统所选用设备必须符合相由于灌装的操作和业务涉及企业的销售管应安全防爆区域的安全防爆标准和等级的要求。理、财务管理和操作管理模式,常常因企业而异, 必须设置防溢、防静电接地联锁以及严密的操作管因此,至今未见一款能适应国内需求的国外灌装理,以确保灌装生产的安全。软件能满足上述要求,国内软件占据了这一市 。真正比较完善的灌装软件可以给企业带来根据实用性和实效性的基本原则,参照国内外十分显著的效益,而国内不同厂商的灌装软件存同类状况,以技术适度超前为准则,实施系统先进在很大差异。性设计。灌装自动化设备和系统要按照分布式、开3灌装管理系统的设计选型放式原则选型,以适应将来的规模扩充、仪表设备灌装自动化系统不同于一般的过程控制系统, 更新以及与上级管理系统联网的需要,要把提高装它是一个典型的管理控制一体化系统。如果只考车业务管理水平作为系统先进性设计的着重点。虑仪表、设备的选型而忽略特殊的管理软件,那么(下转第36页)36 石油化工自动化第47卷的理论结果与OREDA数据手册的统计数据比参考文献: 较,模型结果与OREDA统计数据仍然存在一定[1] GRUHN P,CHEDDIE Instrumented Systems: Design,Analysis,and Justification[M].North Carolina: 差异,. 据数量级与OREDA统计数据基本吻合。[2] Prediction Method for Safety Instrumented 表4不同相互作用因子下各状态可靠性数据 System—PDS Example Collection[R].SINTEF Technology and Society Safety Research,2010. [3] Guidance for Testing of Process Sector Safety Instrumented Functions(SIF)Implemented as or within Safety Instrumented Systems(SIS)[s]. Instrumentation,Systems,and Automation Society,2002. [4]— Partial Stroke Testing of Automated Block Valves[s].Instrumentation,Systems, and Automation Society,2008. 3 结束语[5]WILLIAM M a Failure Models,Effects and 联锁阀可靠性模型研究为联锁阀可靠性定量 Diagnostic Analysis(FMEDA)to Measure Diagnostic Coverage in Programmable Electronic Systems[J]. 评估提供了新的方法,对提高联锁阀可靠性,确保Reliability Engineering&System Safety,1 999,66(2): 过程工业的“安稳长满优”运行具有重要的实际工145一l48. 程意义。对于根据模型计算结果与现场收集数据[6] Reliability Data[M].Norway Trondheim: 存在的差异,可从如下几个方面进一步修正模型: s1NTEF Industria1 Management,2002. a)模型中忽略了许多工程实际中的一些影响因[7] 508 Functional Safety of Electrical/Electr。nic/ 素,如流体对阀门动作过程的影响、阀芯阀座之间的 Programmable Electronic Safety Related Systems Part 1: General Requirements[s].International Electrotechnical 相互作用关系等,这些因素对阀门的拒动作、泄漏的Commission,1998. 影响仍需进一步研究,从而完善联锁阀可靠性模型。[8]]Functional Safety Safety Instrumented b)需要进一步明确部件之问相互作用因子 Systems for the Process Industry Sector Part 1: 组,使得联锁阀可靠性评估更加科学、合理。 Framework,Definitions,System,Hardware and Software c)联锁阀部件失效率按照指数分布进行计 Requirements [s]. International Electrotechnical . 算,但是大多数机械部件的失效率服从的是非指数[9] Reliability Analysis Center. Failure Mode/Mechanism 分布,需要进一步研究机械部件的实际失效率曲线 Distributions[M]. NY:Reliability Analysis Center 以及符合非指数分布的Markov模型的求解。(RAC),1991. d)注重联锁阀可靠性数据收集,使得统计数[i0] Reliability Analysis Parts Reliability 据更具说服力。 Data[M].NY:Reliability Analysis Center(RAC).1991. (上接第3O页) 5 结束语[4] American Petroleum mended Practice 定量灌装从控制的角度考虑,则相对简单。但 Loading and Vapor Recorvery for MC一306凶DOT一406 Tank Motor Vahicles Es].American Petroleum 面对不同介质、工艺、投资、业务流程、管理要求,对Institute,2003. 自动化灌装系统的设计来说,所需考虑、调整的问[5] 国家环境保护总局, 题就比较多,绝对没有一种标准设计可以套用。笔 2007汽油运输大气污染物排放标准[s].北京:中国环境科者以自己多年的实践经验,提出自动化灌装系统设学出版社,2007. 计中应该注意的要点,希望能给从事这方面工程设[6] 陈洪全,[M].北京:化学1二业出版社,2005. 计的同仁提供一点有益的启示。[7] [M].北京:烃加工出版参考文献: 社,1 989. [1]《工业自动化仪表与系统手册》[8] 陈保东,[M].北京:中国石化出版表与系统手册[M].北京:中国电力出版社,2008. 社,2009. [2]李征西,[M].北京:石油工业出[9] [M].北京:中国化版社,1997. 出版社,2010. [3]《汽车加油加气站设计与施工规范》-2002 [1O] [M].北京:中图汽车加油加气站设计与施工规范Es].北京:中国标准出版石化出版社,1995. 社,2002.