柴油定量装车系统的设计与应用

刘兴全,隋雪刚,董有智,赵军伟

(1.中国石油锦西石化分公司,辽宁葫芦岛 125001;2.中石化管道储运公司仪征输油站,南京 211900; 3.中国石油天然气管道局第二工程分公司质检中心,江苏徐州 221008)

柴油定量装车系统的设计与应用

刘兴全1,隋雪刚1,董有智2,赵军伟3

(1.中国石油锦西石化分公司,辽宁葫芦岛 125001;2.中石化管道储运公司仪征输油站,南京 211900; 3.中国石油天然气管道局第二工程分公司质检中心,江苏徐州 221008)

定量装车系统是将仪表自动化控制技术、计算机控制技术、网络技术、通信技术和传统的鹤管装车系统等有机结合起来,实现了液态类物料装车系统的自动化分散控制和集中管理功能。分析了中国石油锦西石化分公司柴油栈台装车作业的现状和装车控制系统存在的问题。从设计角度,结合PLC技术、InTouch组态软件技术,设计了柴油栈台定量装车系统。该系统采用上下位机控制模式,上位机采用通用PC机+组态软件,下位机采用PLC,充分发挥各自优势,达到了定量装车的目的。系统充分考虑了可靠性、安全设计,解决了实际生产中存在的问题,投入运行后产生了明显的经济效益和社会效益。

定量装车系统;鹤管;系统功能;可编程控制器;组态软件

0 引 言

中国石油锦西石化分公司的柴油装车栈台,柴油铁路装车出厂量约750 kt/a,而原有的柴油栈台始建于20世纪60年代,栈台设备陈旧,仍然采用原始的胶管敞口喷溅式装车。装车过程中,由于油品喷洒、搅动,不可避免地会产生油气挥发,引起油品损耗,同时也污染环境,危害了操作员工的身体健康,而且油气挥发也有可能引起火灾事故,对生产安全造成很大的威胁[1-2]。降低柴油装车过程中的油品损耗、消除安全隐患、减少环境污染、减轻操作员工的劳动强度成为该公司的重要研究课题。2007年,该公司与设计单位共同设计开发了柴油小鹤管液下定量装车系统。该系统采用液下装车、质量流量计与液位报警器联合控制装车柴油液位等先进工艺,有效地解决了上述问题[3-4]。

1 装车工艺流程

柴油栈台采用两侧双车道装车,成品柴油经系统管线到达栈台分配器后,分为7条 DN100的支线进入栈台,每条支线起端都有1台质量流量计、数字式电液阀和若干阀门。进入栈台后,每条管线上均匀分布10套小鹤管,共计70个。如图1所示。每次装车结束后,为防止管线内残留的柴油涨线,栈台还铺设了一条柴油回收管线与地下油罐相连。当罐内柴油达到一定数量时,可由倒油泵将其倒回到系统管路中。

图1 柴油栈台装车工艺流程

2 控制系统组成

结合炼油厂的工艺特点和技术要求,该系统采用设备控制级和过程监控级二层结构;并采用工业以太网和过程现场总线技术,实现了工控机,PLC,远程I/O及现场仪表的通信连接,从而实现了对装车过程的集中管理与分散控制。

系统过程监控由操作员站和工程师站组成。设备控制级由1台 PLC主站和8个远程 I/O组成,过程监控级与设备控制级 PLC主站间通过工业以太网通信,PLC主站与远程 I/O采用现场控制总线通信[57]。

系统现场控制级主要由 PLC、多功能数字电液阀、流量计和电磁阀组成。功能主要是对柴油装车进行定量控制,对过程的参数、状态进行采集与处理,实施过程控制与报警,并对监测数据进行上传。系统在定量装车时,控制器根据预先设定装车车型,由主站PLC通过流量控制器控制装车流量,当达到设定装车量时,关闭装车电液阀。同时为了保证装车安全性和防止泄漏,在鹤管上安装了液位探头与鹤管同时插入槽车,安装位置略高于槽车额定液位。当装车液位超过额定高度时,液位探头发出信号,控制器关闭阀门,发出报警铃声,并显示液位报警信息。

3 系统软件构成

3.1 主窗口

该软件操作界面为友好的人机界面,操作简洁、方便、直观。软件的主窗口由题头、窗口、菜单三部分组成。

题头由系统日期时间显示和口令按钮两部分组成。其中口令按钮,根据使用者的身份不同分为软件开发人员、系统管理人员、管理人员、操作人员,他们的管理权限由高到低排列。可根据身份选择用户名及密码进入系统。

窗口包含了流程图、手动系列流程、程控画面、批量设置窗口、报警记录、操作记录、历史趋势图、工程师管理、报警响应。点击相应的按钮,系统就会进入相应的操作界面。

主窗口的菜单包括车号输入、车型显示、装车总阀、切换油品、批量设置、程控复位、启动程控、程控急停等窗口。

3.2 流程图窗口

在主窗口中点击“流程图”按钮,便进入了流程图画面。在这个画面中操作人员可以直观地观察到各槽车的装车状态,即是否在装车?装车阀的开关状态以及大致装油量;7条输油支线上的质量流量计的瞬时流量;柴油回收罐的存油百分数;净化风压力大小等。

3.3 单个鹤管控制窗口

在流程图窗口中点击相应的鹤管标志按钮,即可对某一鹤管进行控制或设置。在这个窗口中操作员可以对鹤管进行鹤管解锁、鹤管投用确认、室内手/自动、装车阀开关、急停、装车阀关回讯联锁投用/切除操作[8]。

同时窗口中还显示了鹤管槽车的预装量、鹤管槽车的充装量、鹤管槽车的充装百分数以及装车瞬时量,使操作人员实时了解槽车的装车状态。

3.4 报警记录窗口

点击报警记录按钮,就会弹出报警记录窗口,此窗口可以显示所有的报警情况。通过拖拉窗口右侧的滚动条就可以查阅历次装车过程中的报警情况。

3.5 操作记录窗口

点击操作记录按钮,弹出操作记录窗口,此窗口记录了操作员的每一次操作,以便日后查询。

3.6 历史趋势窗口

点击历史趋势按钮,弹出历史趋势图窗口,在此窗口中显示了4种参数值的历史趋势。在此窗口中可以通过调节时间按钮来选择所需要查找的时间坐标,也可通过调节下边的4个变量按钮,从而显示不同的参数值。

3.7 工程师管理窗口

工程师管理窗口只有软件开发人员或系统管理人员可对其操作。其中工程师管理菜单由口令管理、窗口组态、激活任务栏、隐藏任务栏及退出等按钮组成。

4 使用效果

4.1 经济效益

该定量装车控制系统自2007年11月正式投用以来,装车平均损耗由原来的0.555‰降低到0.361‰,每年增效80万元以上。

4.2 社会效益

a)装车速度明显提高,保证了油品的及时出厂。

b)职工劳动强度大大降低,工作环境明显改善,职工的身体健康得到了保障。

c)装车过程中未出现跑、冒现象;滴、漏现象明显减少,提高了装车的安全系数。

5 遗留问题及建议

a)车型录入错误。由于铁路槽车车型不同,易造成车型录入错误,从而发生超量、冒顶事故。如能加入自动抄号系统,则可以减少因车型录入错误而造成的事故。

b)液位报警器失灵。现在所用的液位报警器是浮漂式,用铜链连结放入槽车中,每次提放鹤管很容易发生刮蹭,导致液位报警器数据线损坏;另外由于车型变换,需要手动调节铜链的长度,定不精确且操作不便。建议改变液位报警器的结构或安装方式,以避免上述情况发生,提高系统的可靠性。

c)油气挥发。目前小鹤管采用的是液下敞口装车,装车时油气挥发较大,其中的有害气体对职工的身体健康、周围环境造成影响[9]。建议增加油气回收系统,以减少油气挥发[10]。

[1] 贾 煜.成品油密闭定量装车系统的设计与实践[J].石油化工自动化,2005,(2):18-20.

[2] 朱宝生.火车栈桥计量装车现状分析及自动付油的实现[J].中国仪器仪表,2002,(3):39-42.

[3] 王凤丽.密闭定量装车控制系统的工程设计及其应用[J].石油化工自动化,2006,(4):32-42.

[4] 王 涛,唐立敏.分布式定量发油系统在油品装车中的应用[J].石油化工自化,2002,(2):95.

[5] 郑 晟,巩建平,张 学.现代可编程控制器原理与应用[M].北京:科学出版社,2002:34-36.

[6] 薛迎成,何坚强.工控机及组态控制技术[M].北京:中国电力出版社,2007:120-121.

[7] 廖常初.S7-300/400PLC应用技术[M].北京:机械工业出版社,2005:62-64.

[8] 大连中控自动化公司.柴油火车装车系统操作说明手册[G].大连:大连中控自动化公司,2007.

[9] 冯狄加,潘若臣.火车油罐装车栈桥计算机自动付油系统[J].自动化技术与应用,2001,(4):27-29.

[10] 曹 超,王玉贺.轻质油装车系统的改造[J].油气储运, 2003,22(3):55-56.

TP273

B

1007-7324(2011)01-0077-02

2010-11-28(修改稿)。

刘兴全(1980—),男,吉林敦化人,2007年毕业于辽宁石油化工大学油气储运专业,硕士学位,现在中国石油锦西石化分公司从事油品储运工作,任助理工程师。