油品储罐密闭自动脱水电磁控制系统探究

张国峰，谷红兵，王平胜

(国能新疆化工有限公司，新疆 乌鲁木齐 831400)

0 引言

在油品储运过程中，脱水是一项重要的工作，通过脱水能够提升油品质量，结合实际情况来看，当前主要采用人工脱水的方式，传统人工脱水的方式不仅无法检测含水率，且脱水期间难以实现在线监控，很容易引起安全风险。近些年来，在自动化技术发展的影响下，油品储运自动化脱水系统的建设取得多项成果，通过自动脱水系统，能够有效地解决传统脱水模式下存在的安全风险，从而提升脱水工作的效率与质量，需要一个完善的密闭脱水系统作为支撑。

1 传统油品储罐密闭脱水系统存在的问题

传统油品储罐密闭脱水系统是一种常见的油品储存方式，其主要目的是通过减少储罐内水分含量来保护储罐和油品，但是该系统在实际应用中也存在一些问题，主要包括以下3 项：(1)传统油品储罐密闭脱水系统存在着跑油风险。由于系统采用的是人工监控方式，如果操作不当或监控不到位，就容易发生油品泄漏现象，泄漏不仅会造成经济损失，还会对环境和人身安全造成威胁。(2)系统缺乏自动化功能。在传统油品储罐密闭脱水系统中，所有的操作都需要人工干预，包括储罐内的抽水、加药、排放等操作，操作的频率和时间都需要人工控制，操作方式存在诸多问题，例如无法实时监测储罐内的油品质量、无法及时响应问题、无法自动完成重复性工作等，都需要通过完善的系统进行改善。(3) 传统油品储罐密闭脱水系统也存在着一些安全风险。由于该系统操作需要人工干预，因此人员的操作技能和意识可能参次不齐，这可能导致系统存在安全隐患。如果操作人员未能及时发现和排查隐患，或者操作不当，可能会导致储罐内的油品泄漏等问题[1]。

传统油品储罐密闭脱水系统存在着跑油风险、缺乏自动化功能、安全风险等问题，对油品储罐的安全和稳定性造成了威胁，所以需要加强对自动化脱水系统的开发，以确保问题能够得到充分解决。

2 技术说明

随着工业化程度的不断提高，油品储存、加工和运输对储罐的密闭、清洁和安全性能要求越来越高。为了保证储罐内油品的质量和安全性，油品储罐密闭自动脱水系统应运而生。以LJH 系列脱水器为例，系统技术主要包括以下3 项：(1) 流线型管道式脱水器结构，安装简单，脱水速度快。脱水器采用流线型管道式结构，通过在线传感器检测到的水中含油量，控制脱水阀的开关和开启程度，从而实现自动脱水过程。脱水器采用调节阀控制，能根据水量大小自动调节阀门开启程度，不会引起因湍流而导致油罐中已经分层的油和水再次混合，不需要二次沉降。脱水器具有小容积、短介质流通路径、易于回油和快速脱水等特点。传统的脱水器都需要建立一个稳定的油水界面。在流动状态下，特别是在处理原油时，油罐自动脱水器的缓冲罐中很难维持稳定的油水界面。(2) 传感器具有更高的灵敏度和可靠性。脱水器的传感器采用液柱谐振原理，能够定性检测水中的微量含油，对水中的含油量高度敏感，可避免出现跑油事故，符合自动脱水器的相关要求。其他原理的传感器只对油中的水稍稍敏感。两个高灵敏度的传感器被并列安装，所有介质都经过这两个传感器的检测，避免了脱水缓冲罐中介质短路而避开传感器检测的情况，具有更高的可操作可靠性。传感器采用一体化整体结构，经过多次改进、严格的测试和多次筛选，能长时间应用于各种恶劣的环境。(3)技术优势。油品储罐密闭自动脱水系统具有安全、高效、稳定和环保的优点，系统采用完全密闭处理方式，避免外界杂质对储罐基础和管道的侵蚀，同时降低了油品酸碱值和水分含量以及爆炸和燃爆的风险，提高了系统的安全性；系统通过多种物理和化学手段，去除储罐内的水分、游离酸碱和杂质等有害物质，提高了油品的质量和延长了存储时间；系统配备离心沉淀和液体平衡自动控制系统，可以保证分离效果稳定，且磨耗较小，使得系统的运行时间更长；系统不需要使用化学药品，通过分级分离的方法，减少了有害物质的排放量，符合环保标准的要求。

根据自动化技术的应用，设计如下油品储罐密闭自动脱水系统：(1)在密闭自动脱水系统中，采用霍尔效应原理构造油水界面监测系统。通过单片机使其智能化，该系统主要由磁性浮子系统、数字传感系统和控制电路构成。(2)磁性浮子系统。该子系统是实现油水界面自动监测的关键，可以合理选择浮子的密度，使浮子始终悬浮在油水界面中，通过固定在钢支架滑轨上的浮子的上下移动，使得霍尔传感器通过磁力线发生变化，能够实时指示油水界面的位置。(3)数字传感系统。数字传感系统是由一组固定传感器与浮子中的环形磁铁构成，传感器通过霍尔数字集成电路，是一种磁敏器件，将磁敏霍尔效应片与集成电路集合成为一个整体，具有开关速度快、无瞬间抖动、高灵敏度，以及较强的抗干扰能力等多项优势。并且功耗较低，具有较好的防爆功能，能够在恶劣的环境下应用。有效解决了常规霍尔传感器容易受到温度和外界电磁干扰影响而产生误动作的问题，使得控制电路得以充分简化，系统整体可靠性较好。

3 系统参数

3.1 设备参数

油品储罐密闭自动脱水系统中的机器和设备截面面积需要与储罐的尺寸相适应，通常为储罐容积的1～3%。具体来说，以50 m3的储罐为例，截面面积范围在0.5～1.5 m2之间；系统需要搭载先进的数控系统，实现在线取样、测温、压力监测、自动控制等功能，从而实现全程自动化管理；滤芯是本系统的重要组成部分之一，需要选用高精度过滤器，其过滤孔径介于在2～5 m 之间，能够高效过滤异物和污染物质；系统中的电机需要选用高效节能的三相异步电机或调速电机，以适应不同的工作需求。

3.2 工作条件参数

系统需要在不同的压力范围内运行。该系统能够在0.5～1.5 MPa 之间运行，从而适应不同的油品类型和需求；系统需要在不同的环境温度范围内运行。该系统可以在-30 至90 ℃的环境温度范围内，以及不同季节和气温下均能保持良好的工作效果；系统的处理能力需要根据储罐容积和油品质量进行计算，对于50 m3的储罐，处理能力应大于10 m3/h，也就是每小时至少排水处理10 m3的废水[2]。

3.3 环境要求

系统组件的材质和表面处理需要具有一定的耐腐蚀性能，能够承受一定程度的酸碱腐蚀和有害物质的侵害；系统的防爆等级应符合国家相关法规要求，以符合在易燃易爆场所使用的相关要求；系统应符合国家相关的技术标准和环保要求，需要经过各级环保部门的审批，并接受相关部门的检测和监管。

3.4 具体参数

文章所设计的油品储罐密闭自动脱水系统中，油水分层探测器采用插入式安装方式，能够在线连续运行。探测器含水率测量准确度在ω(H2O)＞3% 的情况下，精度为±1%；该系统适合介质温度为0～90 ℃，供电电压为直流24 V，工作电流为200 mA，探测器能够在相对湿度(RH)不超过95%的工况下应用。

4 系统应用

4.1 工作原理

在该系统运行时，当油水界面的位置发生变化情况下，浮子与磁环就会随之而上升或下降，且固定在钢支架外侧的数字传感器感应输出。将线位移信号转化成为数字电信号，通过电缆输入控制面板中的编码器进行编码后，进入单片机进行处理，单片机可以根据界面位置的数值大小，完成相应的自动控制功能。如果界面位置高于设定数值，那么单片机会对电磁阀发送一个开关信号，启动电磁阀放水。反之如果界面低于设定数值，那么单片机会给电磁阀发送关闭信号。与此同时，单片机能够将界面位置的数值传输到译码器译码，利用数码管显示该数值，且系统安装了故障报警设备，能够根据实际运行情况进行自动化报警，从而能够避免出现安全问题。或者可以通过手动开启或关闭阀门的方式进行控制，也是提升系统安全性的有效措施。除此外之，该系统可以与上位机的主机联网进行数据通信，可以实现多储罐集中管理，通信速度迅速，能够满足各项信号传输的实时性要求，使得系统运行效率得以全面提高，进而实现了对储罐的集中化自动化管理；储罐管理的上位机与数据采集和控制的下位机，通过串行模式可以实现双向通信，从而完成整体系统的操作与管理[3]。

4.2 油品储罐自动脱水的方法分析

将待脱水的油品送入储罐中，为了确保自动化，可以通过自动输送装置将油品送入储罐中。送油过程中需要保持一定的流量和压力，以保证脱水效果；油品送入储罐后，自动脱水设备开始工作。自动脱水设备通常采用离心分离法，通过加速油品的运动速度，使其内部的水分和杂质受到离心力的作用而分离出来；得到的纯油品被输送至储罐中，而被分离出的水分和杂质通过排放管道排出系统；自动脱水后需要将分离出来的水分和杂质通过排放管道自动排放。在该环节和前面的操作环节中，需要确保系统中的加热、测量、控制、监控等设备正常运转。在整个储罐密闭自动脱水的过程中，自动监测是不可或缺的工艺流程，通过安装压力传感器、流量计等检测设备，可以对系统的脱水效果、油品流量、油品温度等参数进行实时监测，并通过自动控制系统调整输出流量和温度，以最大程度保证油品的品质。

4.3 系统具体应用

在油品储罐密闭自动脱水系统应用时，其具体应用方式包括以下4 项：(1)安装自动水位检测器。在储罐内安装自动水位检测器，是实现自动脱水的基础。自动水位检测器能够实时检测储罐内的水位情况，当水位超过设定值时，系统会自动启动脱水装置。(2)启动脱水装置。储罐内自动脱水装置主要包括水泵和油水分离器，当检测器检测到水位超过设定值时，系统会自动启动水泵，将储罐内的水与底部的沉积物一起抽出，通过油水分离器进行分离处理。在油水分离器中，利用重力作用将水和油分离开来，水从上部排出，而油则从下部排出，避免了二者混合问题发生。(3)系统自动控制。自动脱水系统还需要配备自动控制装置，能够对整个脱水过程进行智能控制，自动控制装置能够根据油品的水分含量及其他物理化学参数，自动调整脱水过程中的水位控制，并且可以进行数据记录与查询，方便后期的管理和维护[4]。(4)安全保护装置。在系统的设计中，还需要配置安全保护装置，避免因系统故障或意外情况而造成储罐内油品的泄漏，安全保护装置包括过滤器、防爆器、安全阀等多项措施，能够降低使用过程中所带来的危险。

4.4 现场应用优势分析

在现场应用过程中，具体有以下3 点优势：(1)促进油品品质提升。由于油品储罐密闭自动脱水系统能够及时地将油品中的水分和杂质过滤掉，因此能有效保证油品的质量，特别是在储存和运输过程中，如果不及时去除油品中的水分和杂质，则容易发生沉淀、氧化等反应，从而影响油品的品质，甚至会导致油品的变质，造成损失。(2)减少了人工干预。传统的油品储罐往往需要人工干预来去除杂质和水分，不仅浪费人力和时间，而且操作的效率和质量也很难得到有效控制，而油品储罐密闭自动脱水系统能够自动识别油品中的杂质和水分，进行有效的分离，更加节省人力和时间消耗，同时还提高了储罐使用的安全性[5]。(3)减少了危险作业。油品储罐密闭自动脱水系统能够自动完成脱水处理，不需要人工进入储罐内部进行操作，有效地避免了人工操作中可能发生的安全事故。该系统不仅提高了操作的安全性，而且减轻了工作人员的压力。

5 结语

综上所述，油品储罐密闭自动脱水系统的优势主要体现在提高油品品质、减少人工干预以及减少危险作业等方面，在现代石油化工领域具有重要的作用。本文通过详细介绍其系统参数以及应用方法，证明了该系统具有良好的应用效果。