有关自动化信息技术在低温液体充装过程中的应用浅析

李典

摘 要 低温液体产品充装管理是公司生产运营重点管控点，手动充装和人为监控存在一定盲区和人为因素干扰，存在对充装过程参数控制不能及时把控的风险，尤其是充装量大时，车辆的频繁更换，加大了管控难度;自动充装和过程管控就显得更为重要。本文主要分析充装前、中、后需管控的参数，同时利用自动化信息管控手段对过程参数进行协调管理，一方面使控制参数标准化，强化管理尺度，降低风险;另一方面对过程控制自动化，提高管控精准和及时性。

关键词 低温液体;充装;过程自动化;冷泵;万向管;静电接地;残液回收

前言

公司利用 LNG 冷能生产液氮、液氧、液氩三种液态空分产品，产品均通过充装站充装系统充装后外销，早期建设的充装站在严格落实各项安全生产规章制度，规范安全管理工作的基础上实现了安全平稳运行，但随着公司销售量的不断上升以及国家对安全生产的重视，节能减排的要求，我厂充装站以下几个问题越发明显：

①低温充装泵手动冷泵，操作多凭经验，存在冷不透和过冷浪费产品，效率较低;②缺少防超装和超装报警装置，不具备充装重量完成自动停车功能;③充装站采用充装软管进行充装，存在着抗高压性能差、易老化、易磨损等缺点，易受外界高热和频繁冷热过程老化的影响而出现爆管现象;④静电接地保护装置未联入充装许可;⑤车辆、人员信息依靠检查和核对，效率较低;⑥充装过程中充装管路压力未能与充装泵联络;⑦停止充装后残液排放存在浪费。

为了有效降低充装过程中可能出现的安全隐患、克服人工操作、管理带来的弊端，提高操作作业的效率和企业的整体效益，对充装系统技改进行讨论、研究、利用信息化和自动控制多项安全充装技术，解决了充装过程中存在的问题。

1充装过程管理方案

1.1 充装数据信息化管理

充装数据信息化管理包括卡式管理、积分管理、数据管理、隐患管理和培训管理几大模块，通过采用登记卡式建立单元用户，建立底层数据库服务器用以完成充装前信息管理，主要涵盖车辆信息登记、移动式压力容器登记、现场检查数据记录（隐患检查）、充装计划信息、司机信息登记、押运员信息登记、管控积分登记信息，信息系统完成国家强检类时间告警管理、充装车辆人员资质管理、通过核算确定允许充装量，并根据皮重核对充装计划量，如会发生过充装向充装员及计划录入人告警并强制确定可充装量并告知自动充装系统，如资质不符合自动告警并闭锁自动充装系统;同时充装完毕后获得充装信息自动录入，答应充装记录单，并将相关信息提交给政府管理网站。

建议 PHP、CI、Mysql 等软件及计算机、读卡器等硬件创建服务器;采用模块化设计方案，扩展功能块自由定制性，提高实用性和灵活性;同政府管理相关网站自动充装系统、接口对接，数据共享，具备手持设备应用扩展功能[1]。

1.2 低温泵全过程自动化管理

包括冷泵、启泵、停泵和状态监控四大模块，采用贴片式热电阻对泵体及排液管增加温度检测，同时将排液管分为三路，每路用电磁阀控制通断，利用自动充装 PLC 系统冷泵（启泵）命令根据检测的温度状态分段电磁阀，控制排液流速，当温度达到冷泵设定温度后，关闭排液阀并启动变频器启泵，如果检测出口压力上升并稳定，自动启泵成功，如压力上升后下降，启泵失败立即停泵，并发出告警;泵启动成功后，持续检测泵出口压力和流量，并自动调节变频器，使压力保持到设定值，并将超流量和超压并入停泵连锁。

1.3 充装过程自动化

自动充裝控制系统采用可编程逻辑控制器（ PLC） 的集中式充装控制系统。控制系统工作过程是采用信号电缆将现场设备的检测、控制信号送入 PLC 相应模块，由可编程逻辑控制器（ PLC） 将所有功能进行集中，控制室中的主控制计算机和 PLC 的 CPU实现全部信号的采集、显示、运算和控制。

1.4 万向管道充装系统

万向充装管道系统由多个旋转接头、多节管径相同或不同、长短不一的管道、管件、球阀、法兰、快装接头、松套法兰、防静电装置、弹簧缸平衡装置等组成的管道系统，可实现一组管道在三维空间完成指定运动。该万向充装管道系统广泛用于汽车槽车、火车槽车等的流体装卸。万向充装管道系统具有转动灵活、密封性好的特点，在液氨、液化石油气、液化天然气等液化危险化学品的槽车充装环节，可以达到既安全、环保的输送流体介质，又杜绝了软管在充装液化危险化学品中经常发生的爆管所造成的人员伤亡、经济损失、安全环保等事故。

1.5 静电接地系统

液态产品充装过程中会产生静电，如果静电得不到有效的控制就有可能酿成重大事故。现在对危险化学品充装过程中产生的静电危害，主要采用的是静电接地法。静电接地是消除导体上静电简单又有效的方法，是防止静电的最基本的措施。

静电接地控制系统主要由控制器（ 带声光报警） 、静电接地夹、工作状态板、接地线、安全隔离器等组成。它利用静电接地夹自动检测罐车的接地状况，罐车与接地极之间的回路电阻超过规定阻值后立即发出声光报警信号，供现场人员及时了解系统工作状况。

静电接地控制系统应满足以下方面要求： ①静电接地控制系统能够有效地将充装过程中产生的静电导入接地极;②静电接地控制系统能够发送报警信号控制自动充装控制系统;③静电接地控制系统性能稳定，工作可靠。

2结束语

通过信息管理与控制系统联控有效对车辆登记、制卡、供应商相关信息管理，对移动压力容器的有效期、装车量、充装量、介质的信息管理并实现与控制系统的联控，同时通过控制系统对重量的监控，避免过充、错充;通过应用充装万向管系统、残液回收至槽车方案、充装流程自动化、充装泵自动冷泵启动实现自动化，同时对静电接地夹系统地完善实现了充装过程的自动监控管理，提升了充装站设施技术水平和系统本质化安全水平;将静电接地控制系统、信息管理系统与自动充装控制系统相融合，减少产品现场损耗，更加符合现场的安全要求。

参考文献

[1] 陈洪全，岳智.仪表工程施工手册[M].北京：化学工业出版社，2005：26.