石化企业原油罐区自动化技术分析

徐红辉

（大连西太平洋石油化工有限公司设备部仪表处，辽宁大连 116600）

1 石化企业原油罐区自动化技术概述

现阶段石化企业原油罐区自动化程度得到了极大改善，各种自动化技术被应用到各个方面。从原油罐区管理方面，企业开发使用了各种集成管理系统，实现罐区自动控制、远程监控、出货量统计、共享数据等。在各个环节，自动化技术也得到了充分的开发和应用，最为明显的是计量检测技术，各种自动化计量检测设备被应用到罐区检测工作中，取得了良好的成果。

推动实施原油罐区自动化技术可以得到以下优势：

1）提升安全性。利用自动化监控系统，可以实时监控原油罐区各个位置以及整个生产环节，当系统中某些信号出现异常时，系统会自动发出警报，根据数据特点，作出停机或者其他的应急行为，降低机械故障及人为原因造成的安全问题，提高整个罐区工作的安全性和系统稳定性。

2）提高生产质量。自动化技术的利用，减少了员工操作带来的操作误差，缩小了误差范围，继而提高了生产质量。同时通过自动化仪表技术，完成对原油罐区各种物化性能的检测，能够更全面，更科学地检测系统中数值是否有异常。

3）提升管理精度。管理是一个系统性的工作，涉及到大量的数据信息，从人力资源到设备运行，如果单纯地依靠人力，无法完成上述工作，依靠自动化技术能够快速地完成信息的筛选，并依据信息处理技术，为决策人员提供相关的决策信息，问题解决更具有针对性，解决更加快速。同时依靠自动化技术去参与原油罐区管理，消除了人为管理存在的弊端，让管理更加的公正透明，提高了管理精度。

2 自动化技术的应用

2.1 自动化控制系统的研发与应用

十多年前，国内原油行业储运系统的自动化水平较低，自动测量仪器较少，仪器精度不高。小型控制仪器或工业控制机器主要用于油库的过程控制和生产操作。随着近年来的发展，油库配备了DCS和PLC等通用控制系统。与生产设备相比，油库的自动控制系统承担着更多的油罐容量计算和管理任务。新工厂大型储罐场的储罐容量计算和管理通常是通过TMU和专用软件来实现的，小型油库或改造项目可通过在DCS中进行配置来实现。

原油罐区自动化系统主要包括两部分：储罐库存管理系统和控制系统。储罐库存管理系统采用开放分布式结构，具有“集中管理，信息共享”的特点。它实现了数据采集、油料管理、质量管理、报警事件记录、故障诊断、报警显示、油罐状态显示、管道流量显示、历史数据查询和报告统计等功能。该控制系统具有现场分布式运行控制和远程集中控制管理的功能。关键技术在于罐区内储油罐油量统计，作为储罐库存管理系统的关键部分，依靠的是自动化计量技术。另外一个关键技术就是自动控制技术，主要工作过程如图1所示。

图1 自动化控制系统工作内容

2.2 自动化计量技术的研发与应用

储罐库存管理系统主要负责储罐库存的计算和信息管理，是储罐区自动化的重要组成部分。核心是机油数量统计技术，即如何将计算机收集的数据（例如液位和压力）转换为运行所需的机油数据。罐区自动化中的罐表数据基于计量部门的罐表，并通过线性插值功能进行选择，以形成罐区自动化中的罐表。该油罐计算出的油量精度高，满足生产管理的要求，避免了直接使用计量部门油罐表数据而造成海量数据存储的问题，有利于油料罐的管理和运行。

2.2.1 储油罐自动计量

近年来，由于计算机、光纤、超声波、雷达等高科技的发展，各种新技术和方法已进入储油罐测量领域。对于油库中的立式储油罐，体积测量的主要参数是储油罐液位，因此称为液位测量。液位测量技术分为接触式和非接触式两种。接触式仪器主要由各种钢带浮子液位计组成。它的主要缺点是机械摩擦会影响精度，并且精度不高。非接触式仪器包括微波雷达液位计、激光雷达液位计、超声波液位计等。这种液位计利用声、光和射线的能量进行测量，因此具有广泛的应用范围和较高的测量精度。根据油库多年的实践经验，如果使用雷达、超声波等非接触式仪器测量储油罐液位，可以解决经常发生的钢带粘连和介质附着的问题。在过去使用的钢带浮球液位计中，提高了储油罐液位的测量精度。

2.2.2 储油罐温度自动计量

因为储油罐中的温度场不均匀，尤其是在冬天，所以即使使用定点温度测量来计算平均值，以根据规定估算储油罐中原油的温度，无法分层的油无法准确测量。对于轻质和易混合的油，温度分层的影响可以忽略。因此，可以使用多电阻温度计。它使用一组长度不同的铜线温度传感元件来获得平均温度，通常用于测量层压产品的平均温度。

2.2.3 采油量的自动计量

①在线自动取样器上的原油。手动间歇采样测试的时间和随机性，以及操作员是否正常运行，都具有较大的人为不确定性因素，这使得所代表的样本受到质疑。因此，在原油和外部管道上开发并配置了在线原油自动采样器，以减少由油密度、含水率波动和手动间歇采样引起的测量误差，从而使油样具有代表性并可以节省成本。重要交汇处的油样，如果对密度和含水量仪器有争议或失败，可以保留代表性样品作为证据。

②在线水含量分析和原油密度测量。密度和含水率直接参与油净化质量的计算，其精度会影响测量交接的科学性、准确性和公平性。因此，可以现场安装在线含水率分析仪和在线原油密度计，并可以配备流量计算机来连续，准确地测量和记录体积、纯净水、净油、含水量和水分的变化。混合油的密度可以通过实时测量原油的水含量和密度来最大限度地减少人为因素的影响。含水量分析仪可以分为四种类型：射频法、微波法、电容法和低能射线法。前三种方法分别用于测量油和水的介电常数，而低能射线法则基于油和水对射线的不同能量吸收系数。这些工作原理受原油的温度和密度影响，因此必须由温度和密度来补偿。特别地，在选择时应考虑具有出色的温度变化误差性能的水分分析仪。目前，线性密度计已在世界范围内使用，例如振荡管密度计和浸没金属浮子密度计。摆管式密度计的样品消耗量小，精度高，无人为读数误差，但整个系统成本高；浸没金属浮法光密度计的原理与传统玻璃浮法光密度计的原理相同，金属浮标易受样品浮力的影响。

2.3 自动化检测技术的研发与应用

声发射测试技术。声发射（AE）也称为应力波发射（SWE），用于储罐底板的腐蚀和泄漏评估。前者表明，当存在腐蚀缺陷时，相应的强度会降低，并且在液面和压力状态下会发生轻微变形，从而导致腐蚀产物掉落并形成声发射信号。借助于在罐外壁上的传感器的特定布置，获得了由腐蚀和泄漏产生的声发射信号，并且研究了由信号引起的罐底板结构的腐蚀状态。

机器人检测技术。通过储罐顶部的孔将机器人引入储罐，由储罐外部的机器人管理车进行操作，并借助远程控制模式检测储罐底部。使用了机器人产品，节省了打开和清洁的成本，并取得了显著的经济效益。但是，由于机器人体内的电路结构对原油和成品油的检测具有很大的潜在安全隐患，因此该技术的应用还远远不够。

3 未来发展趋势

3.1 石化仪表的精准性再次提高

提高石化仪器的精度，准确监测石化产品的质量和运行性能，减少产品错误，将对进一步提高石化仪器在生产中的应用效果起到积极作用。可提高仪器仪表灵敏度和准确性，并可以通过智能计算优化执行参数，实现监测水平的全面提高。

3.2 提高智能化和信息化水平

信息化和智能化是石化仪器自动化控制的关键。重视石化仪器的智能化和信息化水平在实现自动化功能集成和智能控制方面起着积极的作用。在石化产品生产过程中，需要智能信息集成和数据信息控制，以实现石化仪器自动控制效果的全面提高。基于对信息数据的预测和分析，并通过人机界面技术的优化，来提高石化仪器的自动控制水平。

利用云计算和大数据处理技术。云计算解放了系统的计算能力，能够更加快速地完成对信息的存储功能，而利用大数据处理技术能够对大量的数据进行筛选，快速地找到大规模数据中呈现的规律，并且输出相应的规律报告，为石化企业原油罐区的管理提供了决策支撑，进一步提升自动化管理水平。

3.3 建立安全保护体系，优化自动控制水平

要建立安全保护体系，有必要在信息反馈系统的基础上，结合石化仪器控制系统的控制方式，控制石化仪器自动控制系统的实际运行方式。假设存在石油化工仪器故障和参数不正确，将直接影响石化行业的安全生产。在此基础上，为保证石化仪器自动控制系统的安全性，有必要建立石化仪器自动控制系统应用的保护机制，并在监测和检测中合理使用石化仪器控制系统。为了避免化学污染，有必要使用石化仪器自动监测系统，对化学生产后释放出的物质进行综合分析，并通过数据参数分析和数据信息处理，降低石化生产的风险系数。

4 结束语

随着网络技术、自动化技术的发展，石化企业必须要加快两化融合进程，加快信息化和工业化融合，其中自动化技术是必不可少的技术手段，现阶段的自动化技术已经不同于传统的自动化技术，其外延范围更广，自动化水平更高，智能化、信息化水平更高。石化企业原油罐区利用自动化控制系统、自动计量手段，完成对储油罐油量、运输、存储等工作实时监控，提高了工作效率，增加了企业的经济效益。同时借助自动化技术，能够实时监测系统中所有设备运行数据，及时发现数据异常点，继而启动相应的应急措施，提高系统运行的安全性和稳定性。未来自动化技术将向着智能化、高度集成化、人性化等方面发展。