淺談化工設計中油品裝車的自動化設計

徐瀅，周亞萍

（天津市化工設計院，天津 300193）

本文將根據在化工設計中遇到的石油化工產品儲運及裝車的項目，就油品裝車的自動化設計談一些體會。

1 自動化功能簡述

目前，國內先進的石油化工產品罐區的油品裝車站臺的裝車控制及管理系統通常由防爆批量控制儀、裝車操作站及業務站組成。通過采用高精度流量計、控制閥、溫度傳感器等實現了油品裝車的定量控制及較高精度的計量。同時配置了溢油靜電保護器和靜電接地裝置等，以保證整個裝車過程的安全性[1]。

在進行油品裝車時，應采用底部裝車方式。對于底部裝車的車輛，光學液位傳感器被固定安裝在槽車艙位的頂部，其目的是用來監測底部灌裝時物料是否已達到允許的最高點；一旦液位達到允許的最高點，光學液位傳感器就會發出信號，告知控制系統如繼續灌裝，將會發生超裝溢出事故。多艙位的槽車有多個光學液位傳感器，每個艙位一個。只要有一個艙位的傳感器給出溢油信號，溢油靜電保護器立即報警并使控制繼電器動作，輸出控制信號停止裝車。對于底部汽車裝車的應用，保護器（帶API 插頭）和汽車槽車頂部安裝的光學液位傳感器（槽車自帶）、汽車車體上安裝的靜電接地極（槽車自帶）共同組成一套完整的防溢油、防靜電檢測報警系統，光學液位傳感器信號、靜電接地信號被組合在符合美國石油協會APIRP 1004 規范的API 插座中。

2 自控設備選型要點

2.1 關于現場自控設備

2.1.1 流量計

當裝車過程中要求按照設定值進行裝車結算時，必須用流量計作為計量設備；當裝車過程中要求按照實際裝車量進行結算時，可以用汽車衡作為計量設備。裝車常用的流量計包括多種體積流量計和質量流量計。采用質量流量計時可不再用熱電阻溫度計。在實際設計過程中，我們應該根據具體的工況、物料特性及業主投資預算，選擇最優的流量計類型。

2.1.2 溫度傳感器

在油品裝車過程，有時需要對裝車管道的溫度進行檢測，用于對流量計采入的體積流量值進行實時溫度補償，以便將罐裝的視體積流量(實際溫度時的體積流量)換算成20℃時的標準體積流量。通常我們會選用Pt100 熱電阻作為溫度檢測元件。

2.1.3 控制閥

裝車控制閥門可能會有以下配置：通常每個鶴位都會配置一臺裝車控制閥，根據需要還可配置油品選擇閥、吹掃閥、或氣相回流閥等。

對于裝車控制閥一般有以下選擇：數字控制閥、二段氣動球閥、氣動(電動)調節閥、氣動(電動)切斷閥、電磁閥等。在實際設計過程中，可根據物料特性或現場工況選擇閥門。例如，對于粘度較大的油品，可選用氣動二段球閥或氣動調節V 型球閥；當現場沒有氣源時，可選用電動閥門。

同時，還應注意到選擇不同的閥門會對批量控制儀有不同要求：a)控制輸出的負載要求不同(如數字控制閥一般需供電20～40W,而氣動調節閥僅需4～20mA)；b)控制輸出的有效信號不同(如數字控制閥要求復雜定時的數字控制信號，對于切斷閥僅要求簡單的開關信號，而控制閥要求提供4～20mA 控制信號)；c)是否帶閥位反饋,如氣動閥門通常配有閥位反饋，而多段閥一般不帶閥位反饋。而且閥位反饋的信號類型也有不同，有干接點型，也有電流型。

2.1.4 批量控制儀

批量控制儀是實現石油化工產品自動化裝車的核心設備。通過采用批量控制儀可以控制控制閥的開關，采集流量計的流量，并對其進行溫度補償，實現定量裝車控制。批量控制儀可以安裝在鶴管旁邊，通過控制閥門及機泵，采樣流量信號、溫度信號以及其它安全控制信號，實現自動完成油品裝車作業，同時保證其安全性和準確性。如果將批量控制儀的信號送至裝車管理計算機，那么就可以實現對裝車業務的管理、遠程控制、并生成統計報表。

用于底部裝車的批量控制儀，應著重注意以下重要技術指標：a）當批量控制儀需要直接安裝在現場時，必須選用隔爆型產品。為保證安全性，要求產品必須符合相關國家標準的規定；b）批量控制儀應具有較高精度，在使用過程中應有良好的穩定性，并且安裝方便，操作簡單；c）批量控制儀應能顯示漢字及數值等；d）批量控制儀必須是通用串行通信接口，必須采用標準的通信協議，以便與裝車操作站、DCS 系統進行通信。為保證安全性，通訊接口要有抗浪涌保護；e）批量控制儀可24v.DC 電源供電或220v.AC 電源供電；f）工作環境溫度可由現場極端溫度的范圍決定。

2.1.5 溢油靜電保護器

在石油化工產品的裝車作業中，溢油靜電保護器的主要作用是防溢出、防靜電，防止在裝車過程中由于油品溢出或靜電積聚而產生危險事故。為了保證裝車作業的安全性，應獨立配置溢油靜電保護器。與溢油靜電保護器配合使用的現場儀表是防溢液位開關和靜電接地裝置，防溢液位開關用于監測油品灌裝是否因超裝導致可能溢出，靜電接地裝置用于槽車接地以泄放槽車上可能產生、積聚的靜電荷，同時檢測槽車與地之間是否接觸良好，以確保裝車作業全過程的安全。當防溢液位開關和靜電接地裝置檢測到裝車過程中油品溢出或靜電接地夾連接不良時，溢油靜電保護器就會向操作人員發出聲光報警，并向批量控制儀發出警告信號，停止加料，以保證裝車過程的安全進行。主要技術指標應具備[1]：a）應采用隔爆型產品，可直接安裝在可能彌漫有可燃氣體的危險區域環境中運行，而且應該具有聲光報警的功能；b）溢油靜電保護器內部應帶安全柵，可以連接本安型防溢液位開關和靜電接地夾。c）溢油靜電保護器應有24V.DC 和220V.AC 兩種供電電源可供選擇。d）溢油靜電保護器應提供兩個控制繼電器，每個繼電器有兩組觸點輸出，每組都是常開/常閉(NO/NC)轉換觸點；e）溢油靜電保護器應配有符合APIRP 1004 規范的API 插頭。f）

溢油靜電保護器用以判斷車輛接地是否良好的防靜電接地電阻的閾值為100Ω（《GB13348-92 液體石油產品靜電安全規程》）。

2.1.6 其他配套設備

為實現油品裝車的自動化，現場通常還會配置防爆IC 卡讀卡器、防爆大屏幕顯示器、及電子汽車衡等裝置。

2.2 操作站和業務室

通常會在罐區棧臺入口處，設置操作站及業務室。裝車操作站可對現場進行實時監控。現場所有儀表的輸入、輸出信號均送至批量控制儀，批量控制儀再將信號送至控制系統，然后一切裝車控制及銷售管理任務由控制系統完成。

3 化工設計中裝車自動化設計的基本原則

在化工設計過程中，首先必須嚴格按照針對本行業的國家有關設計規范、標準和法規進行設計。并嚴格執行有關防火、防爆、防雷、防靜電的有關設計標準及規范。同時應該強調整個自動化裝車過程的安全性，選用的設備必須符合相應安全防爆區域的防爆等級標準。并通過設置靜電接地裝置及溢油靜電保護器，作為安全保障。

［1］宋偉.商業油庫油品底部灌裝自動化設計[J].石油化工自動化，2011，06.