多点多路气体在线实时检测装置在机械清罐系统上的应用

郭俊杰（大庆油田有限责任公司储运销售分公司）

机械清罐是利用清洗设备，在人员不进入清洗罐的情况下，对储罐内部进行清洗作业。为了保证机械清罐作业在安全可靠的环境下进行，避免安全事故的发生，需要利用在线气体检测装置实时监测清洗罐内的氧气及可燃气浓度在安全作业的范围之内。原有的储油罐在线检测装置运行方式为多点单路循环检测，在清洗大型储油罐监测点增多时，循环检测周期长，不能实现实时监测气体浓度的效果，影响施工人员的判断，存在一定的安全隐患。而且，原设备故障率比较高，如有一回路某个元件发生故障（探头、流量计、采样泵、二次表等），整个设备不能正常运行。针对这种情况研制了多点多路气体在线实时检测系统，并成功在机械清罐作业上进行了应用。

1 研究设计方案

多点多路气体在线实时检测系统由气体采样装置、气体缓冲稳压罐、真空发生器、气体采样检测柜（一次表柜）、气体浓度显示报警装置、控制信号电缆等组成。

新研制的多点多路气体在线实时检测系统，利用设置在油罐顶部的6 根气体采样探头软管，将油罐内的气体经采样管、过滤器、流量计输送到氧气气体探测器和可燃气体探测器内，探测器将可燃气体和氧气浓度转变为4～24 mA 电信号，通过信号电缆，传输到安装在监控室内的气体报警装置上，在对应的浓度显示器上显示出来。当检测到的可燃气体浓度或氧气浓度超过设定浓度时，气体浓度显示报警装置上的报警器将同时发出声、光报警，以警告油罐内的气体浓度超标，可达到实时监测预防危险作业的目的。多点多路气体在线实时检测系统流程见图1。

图1 多点多路气体在线实时检测系统流程

1.1 气体检测柜

选用3.0 mm 厚、SUS304 不锈钢板作为气体检测采样柜板材，柜体结构为百叶通风防雨型，适合气体挥发扩散，并减少气体对柜体的腐蚀。

气体检测管：采用柔韧、弹性强、耐腐蚀的PU 气体软管作为气体检测管，其功能是将检测点的气体引入气体采样检测柜内。主要技术指标：工作环境温度为-40～80 ℃，常温工作压力为12 kg/cm2；极限工作压力为14 kg/cm2；爆破压力为18 kg/cm2；抗张力为400 kg/cm；撕裂强度为110 kg/cm2。

1.2 气体缓冲稳压罐

气体缓冲稳压罐用来储存气体，减少气压波动，并使气体中的水和油冷凝以及尘质沉降，以达到净化气体、保护真空发生器的目的。主要技术指标：工作压力为常压；工作介质为天然气；有效容积为0.5 m2；设备质量为450 kg；主体材质为普通碳素结构钢（Q235-B）；使用寿命为10年。

1.3 真空发生器

用以抽吸油罐内气体。国产真空发生器替代进口电动负压泵。真空发生器吸力大，其进口负压可达-0.3 bar；没有运动部件，具有结构紧凑、体积小、质量轻、移动方便、便于携带的优势；在需要时，可以使用独特的金属密封结构；易于控制空气流速/压力，易于开/关；有气流增强功能，耗气量小，气流强度可调，气流通道大，无障碍物；由压缩空气提供动力，不用电，没有电气干扰，无电气隐患。

1.4 气体报警控制器

气体报警装置是一种由探测器与报警控制器组成的工业用可燃气体及有毒气体安全监测仪器。探测器可以固定安装在有被测气体泄露的室内、外危险场所的1 区或2 区。探测器探测到被测气体，即产生与被测气体浓度成比例的电信号，该信号被传给控制器，经处理后显示被测气体浓度。当被测气体浓度达到或超过设定值时，控制器即发出声、光报警信号并输出有关控制信号，启动相应控制装置，从而避免可能的重大事故发生。

2 系统新增功能

2.1 实时连续取样

机械清罐过程中，罐内气体浓度随着清洗机在罐内的运转，时刻发生着变化，如果不能连续实时进行采样，根本无法准确掌握气体浓度准确值，存在严重的安全隐患。原有气体检测装置都是单通道多点转换取样，不能做到连续实时取样。本系统利用文丘里效应的真空发生器，能够产生稳定的真空度，可进行连续抽吸，替代原设备的抽吸泵功能；再配套过滤、还原、分析设备，从而实现连续实时自动取样功能，而且故障率低，安全可靠。

2.2 声光报警

声光报警技术在其他设备上早有应用，但目前国内外尚没有将该技术应用到机械清罐气体浓度监测仪上的先例。由于气体浓度关系到清罐的操作安全，所以本系统将声光报警技术与氧气及可燃气体浓度值融合，在达到一定的数值时，会产生声光报警，及时通知操作者采取措施。

2.3 多功能记录

气体浓度是否在安全范围内对机械清罐是非常重要的。为了检验现场施工人员是否严格执行安全操作规程，同时也是为了保留清罐资料，研制了多功能无纸记录仪。利用此记录仪可以现场调取记录进行查看，并保留一年内所检测到的所有数值，数值能够传送到微机，以便检索。

2.4 气体浓度还原

罐内的气体经过上百米的采样管，再经过过滤器等装置，气体组分会因温度变化等原因发生变化，从而影响到最终的检测结果。为解决此问题，研制了气体浓度还原装置。利用气体浓度还原装置将采集到的气体经自动加热控制，恢复到原来的温度，从而使气体内部组分还原，使检测结果更准确真实。

3 应用效果

目前，多点多路气体在线实时检测系统已在机械清罐现场中得到广泛应用。截至2014年10月，已在中国石油管道公司林源首站，大庆油田采油一厂东油库，大庆油田采油三厂北二一联合站，大庆油田储运销售分公司南三油库、南一油库、北油库以及庆哈输油大队等多处应用，共清洗5000 m3～15×104m3储油罐46 座。

实践证明，该检测系统现场应用效果良好，能够实现多点多路实时检测，不仅简化了系统结构，缩短了监测点的循环周期，而且当某一回路发生故障时，另几回路还可正常运行；同时多回路还可进行数据比较，为进行机械清罐的安全作业提供了保障。