多點多路氣體在線實時檢測裝置在機械清罐系統上的應用

郭俊杰（大慶油田有限責任公司儲運銷售分公司）

機械清罐是利用清洗設備，在人員不進入清洗罐的情況下，對儲罐內部進行清洗作業。為了保證機械清罐作業在安全可靠的環境下進行，避免安全事故的發生，需要利用在線氣體檢測裝置實時監測清洗罐內的氧氣及可燃氣濃度在安全作業的范圍之內。原有的儲油罐在線檢測裝置運行方式為多點單路循環檢測，在清洗大型儲油罐監測點增多時，循環檢測周期長，不能實現實時監測氣體濃度的效果，影響施工人員的判斷，存在一定的安全隱患。而且，原設備故障率比較高，如有一回路某個元件發生故障（探頭、流量計、采樣泵、二次表等），整個設備不能正常運行。針對這種情況研制了多點多路氣體在線實時檢測系統，并成功在機械清罐作業上進行了應用。

1 研究設計方案

多點多路氣體在線實時檢測系統由氣體采樣裝置、氣體緩沖穩壓罐、真空發生器、氣體采樣檢測柜（一次表柜）、氣體濃度顯示報警裝置、控制信號電纜等組成。

新研制的多點多路氣體在線實時檢測系統，利用設置在油罐頂部的6 根氣體采樣探頭軟管，將油罐內的氣體經采樣管、過濾器、流量計輸送到氧氣氣體探測器和可燃氣體探測器內，探測器將可燃氣體和氧氣濃度轉變為4～24 mA 電信號，通過信號電纜，傳輸到安裝在監控室內的氣體報警裝置上，在對應的濃度顯示器上顯示出來。當檢測到的可燃氣體濃度或氧氣濃度超過設定濃度時，氣體濃度顯示報警裝置上的報警器將同時發出聲、光報警，以警告油罐內的氣體濃度超標，可達到實時監測預防危險作業的目的。多點多路氣體在線實時檢測系統流程見圖1。

圖1 多點多路氣體在線實時檢測系統流程

1.1 氣體檢測柜

選用3.0 mm 厚、SUS304 不銹鋼板作為氣體檢測采樣柜板材，柜體結構為百葉通風防雨型，適合氣體揮發擴散，并減少氣體對柜體的腐蝕。

氣體檢測管：采用柔韌、彈性強、耐腐蝕的PU 氣體軟管作為氣體檢測管，其功能是將檢測點的氣體引入氣體采樣檢測柜內。主要技術指標：工作環境溫度為-40～80 ℃，常溫工作壓力為12 kg/cm2；極限工作壓力為14 kg/cm2；爆破壓力為18 kg/cm2；抗張力為400 kg/cm；撕裂強度為110 kg/cm2。

1.2 氣體緩沖穩壓罐

氣體緩沖穩壓罐用來儲存氣體，減少氣壓波動，并使氣體中的水和油冷凝以及塵質沉降，以達到凈化氣體、保護真空發生器的目的。主要技術指標：工作壓力為常壓；工作介質為天然氣；有效容積為0.5 m2；設備質量為450 kg；主體材質為普通碳素結構鋼（Q235-B）；使用壽命為10年。

1.3 真空發生器

用以抽吸油罐內氣體。國產真空發生器替代進口電動負壓泵。真空發生器吸力大，其進口負壓可達-0.3 bar；沒有運動部件，具有結構緊湊、體積小、質量輕、移動方便、便于攜帶的優勢；在需要時，可以使用獨特的金屬密封結構；易于控制空氣流速/壓力，易于開/關；有氣流增強功能，耗氣量小，氣流強度可調，氣流通道大，無障礙物；由壓縮空氣提供動力，不用電，沒有電氣干擾，無電氣隱患。

1.4 氣體報警控制器

氣體報警裝置是一種由探測器與報警控制器組成的工業用可燃氣體及有毒氣體安全監測儀器。探測器可以固定安裝在有被測氣體泄露的室內、外危險場所的1 區或2 區。探測器探測到被測氣體，即產生與被測氣體濃度成比例的電信號，該信號被傳給控制器，經處理后顯示被測氣體濃度。當被測氣體濃度達到或超過設定值時，控制器即發出聲、光報警信號并輸出有關控制信號，啟動相應控制裝置，從而避免可能的重大事故發生。

2 系統新增功能

2.1 實時連續取樣

機械清罐過程中，罐內氣體濃度隨著清洗機在罐內的運轉，時刻發生著變化，如果不能連續實時進行采樣，根本無法準確掌握氣體濃度準確值，存在嚴重的安全隱患。原有氣體檢測裝置都是單通道多點轉換取樣，不能做到連續實時取樣。本系統利用文丘里效應的真空發生器，能夠產生穩定的真空度，可進行連續抽吸，替代原設備的抽吸泵功能；再配套過濾、還原、分析設備，從而實現連續實時自動取樣功能，而且故障率低，安全可靠。

2.2 聲光報警

聲光報警技術在其他設備上早有應用，但目前國內外尚沒有將該技術應用到機械清罐氣體濃度監測儀上的先例。由于氣體濃度關系到清罐的操作安全，所以本系統將聲光報警技術與氧氣及可燃氣體濃度值融合，在達到一定的數值時，會產生聲光報警，及時通知操作者采取措施。

2.3 多功能記錄

氣體濃度是否在安全范圍內對機械清罐是非常重要的。為了檢驗現場施工人員是否嚴格執行安全操作規程，同時也是為了保留清罐資料，研制了多功能無紙記錄儀。利用此記錄儀可以現場調取記錄進行查看，并保留一年內所檢測到的所有數值，數值能夠傳送到微機，以便檢索。

2.4 氣體濃度還原

罐內的氣體經過上百米的采樣管，再經過過濾器等裝置，氣體組分會因溫度變化等原因發生變化，從而影響到最終的檢測結果。為解決此問題，研制了氣體濃度還原裝置。利用氣體濃度還原裝置將采集到的氣體經自動加熱控制，恢復到原來的溫度，從而使氣體內部組分還原，使檢測結果更準確真實。

3 應用效果

目前，多點多路氣體在線實時檢測系統已在機械清罐現場中得到廣泛應用。截至2014年10月，已在中國石油管道公司林源首站，大慶油田采油一廠東油庫，大慶油田采油三廠北二一聯合站，大慶油田儲運銷售分公司南三油庫、南一油庫、北油庫以及慶哈輸油大隊等多處應用，共清洗5000 m3～15×104m3儲油罐46 座。

實踐證明，該檢測系統現場應用效果良好，能夠實現多點多路實時檢測，不僅簡化了系統結構，縮短了監測點的循環周期，而且當某一回路發生故障時，另幾回路還可正常運行；同時多回路還可進行數據比較，為進行機械清罐的安全作業提供了保障。