一種具有自檢測(cè)功能的防溢流系統(tǒng)在油罐車(chē)上的應(yīng)用

中國(guó)石油天然氣運(yùn)輸公司山東分公司 彭程 周鋒 潘欣

青島澳科坦格智控科技有限責(zé)任公司 郭曉燕

油品泄漏的情況在油品存儲(chǔ)、運(yùn)輸及銷(xiāo)售過(guò)程中都有可能出現(xiàn)。一但發(fā)生油品泄漏，輕則造成經(jīng)濟(jì)損失，重則造成環(huán)境污染和安全事故。油品運(yùn)輸作為油庫(kù)和加油站之間的中間動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)，保證其過(guò)程的安全性有著重要的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)意義。

油罐車(chē)在油庫(kù)內(nèi)裝油是油品運(yùn)輸?shù)牡谝徊健Ｓ蛶?kù)端裝油時(shí)，異常情況下會(huì)出現(xiàn)裝油冒油或者靜電聚集，這種情況具有巨大的安全威脅。為了解決油罐車(chē)裝油過(guò)程中的冒油及靜電積聚，油庫(kù)引入了定量發(fā)油設(shè)備，油罐車(chē)上引入了防溢流及靜電接地系統(tǒng)，在一定程度上避免了人工疏忽造成的溢油事件。

但是，目前防溢流系統(tǒng)并未徹底解決溢油問(wèn)題，甚至還出現(xiàn)過(guò)因?yàn)榉酪缌髟O(shè)備自身的損壞造成了裝油效率低（無(wú)法裝油及設(shè)備維修）或者冒油的問(wèn)題。行業(yè)內(nèi)普遍反映防溢油探桿故障率高（特別是高低溫下）、油罐車(chē)端防溢流設(shè)備在油庫(kù)應(yīng)用不匹配，無(wú)法直觀地識(shí)別設(shè)備是否正常等問(wèn)題。

為提高運(yùn)輸效率，保障發(fā)油安全，筆者開(kāi)發(fā)了一套具有自檢測(cè)功能的防溢流系統(tǒng)。該系統(tǒng)在南方炎熱地區(qū)、沿海地區(qū)、西北寒冷地區(qū)均通過(guò)測(cè)試，現(xiàn)已完成階段性測(cè)試。

下面對(duì)該種具有自檢測(cè)功能的防溢流系統(tǒng)進(jìn)行介紹。

防溢流系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.探桿自身質(zhì)量

作為安全設(shè)備，防溢油探桿應(yīng)具有較高性能，至少應(yīng)保證3年內(nèi)不出故障，而目前市面上的探桿很多1年之內(nèi)就出現(xiàn)問(wèn)題，甚至1年之內(nèi)需要更換兩到三次。本應(yīng)該服務(wù)于油罐車(chē)整個(gè)生命周期或者半個(gè)生命周期的探桿，已然成為一種快消品。

圖1 防溢流自檢測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)品圖

筆者從客戶(hù)、用戶(hù)、生產(chǎn)廠(chǎng)家、代理商、車(chē)廠(chǎng)、維修廠(chǎng)等多方調(diào)研，發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)上探桿價(jià)格低、質(zhì)量差，有的品牌探桿售價(jià)僅幾十元人民幣，可以看出為了降低成本，很多產(chǎn)品的設(shè)計(jì)沒(méi)有使用高性能的芯片、密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不耐高低溫，這樣的產(chǎn)品雖然可以滿(mǎn)足基本功能，但是后期在嚴(yán)酷的使用環(huán)境下就會(huì)出現(xiàn)探桿損壞的問(wèn)題。生產(chǎn)廠(chǎng)商為了降成本進(jìn)行低性能、低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)，惡性循環(huán)最終導(dǎo)致了劣幣驅(qū)逐良幣。

2.油罐車(chē)防溢流設(shè)備和油庫(kù)端的匹配

目前，油罐車(chē)上的防溢流系統(tǒng)本身沒(méi)有供電，需要在油庫(kù)端為設(shè)備提供本安電源，如果車(chē)上設(shè)備需要的電流過(guò)大，而油庫(kù)端的安全柵輸出太小，就會(huì)造成不匹配，同時(shí)，如果車(chē)上設(shè)備所需電壓范圍太窄，而油庫(kù)端無(wú)法提供，也會(huì)出現(xiàn)不匹配的情況。

3.自檢測(cè)功能

由于防溢流系統(tǒng)的供電是在油庫(kù)端，在運(yùn)輸途中探桿的好壞。傳統(tǒng)的方式司機(jī)無(wú)法獲知是車(chē)廠(chǎng)用手持儀間隔一定時(shí)間對(duì)探桿的功能進(jìn)行檢測(cè)。這種模式無(wú)法識(shí)別車(chē)輛每趟運(yùn)輸前探桿是否正常，如果出現(xiàn)探桿損壞，要么無(wú)法裝油，要么具有溢油風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，傳統(tǒng)的檢測(cè)方式缺乏便捷性，無(wú)法保證檢測(cè)的全面性和及時(shí)性，做不到為探桿時(shí)刻提供安全保障。

4.探桿接線(xiàn)方式

目前車(chē)輛上使用的防溢油探桿采用串聯(lián)連接模式，如果車(chē)輛2個(gè)倉(cāng)以上，其中一個(gè)探桿出現(xiàn)問(wèn)題，則另一個(gè)探桿也無(wú)法正常使用，這樣如果到了油庫(kù)才發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題，所有倉(cāng)都無(wú)法操作，需要等待維修，會(huì)影響運(yùn)輸效率。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案

根據(jù)目前市場(chǎng)上產(chǎn)品存在的問(wèn)題，筆者開(kāi)發(fā)了具有自檢測(cè)功能的防溢流系統(tǒng)。其中，防溢流分倉(cāng)報(bào)警插座與防溢流探桿、接地螺栓共同組成危化品運(yùn)輸車(chē)輛防溢流自檢測(cè)系統(tǒng)。

防溢流分倉(cāng)報(bào)警插座能夠同時(shí)采集1～6個(gè)防溢流探桿狀態(tài)，可采集接地螺栓連接情況，符合API標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 防溢流分倉(cāng)報(bào)警插座界面

防溢流分倉(cāng)報(bào)警插座的前面板有6個(gè)探桿狀態(tài)指示燈、1個(gè)接地螺栓指示燈、1個(gè)報(bào)警蜂鳴器、1個(gè)檢測(cè)按鈕及1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的API插座。

防溢流分倉(cāng)報(bào)警插座接口面板具有1～6個(gè)探桿防水接頭、1接地螺栓接頭。

防溢流分倉(cāng)報(bào)警插座使用之前，應(yīng)通過(guò)專(zhuān)用電纜連線(xiàn)與防溢流探桿正確連接，按下檢測(cè)按鈕后各倉(cāng)指示燈和接地指示燈亮，可通過(guò)內(nèi)部的撥碼盤(pán)選擇實(shí)際連接倉(cāng)數(shù)。

此模式可通過(guò)指示燈和蜂鳴器顯示每倉(cāng)的防溢流探桿和接地螺栓狀態(tài)，同時(shí)可替代標(biāo)準(zhǔn)API插座。

1.防溢油探桿性能及功能

該自檢測(cè)防溢流系統(tǒng)，選用高性能的電路芯片，結(jié)合筆者多年密封設(shè)計(jì)及工藝經(jīng)驗(yàn)，解決了高溫引起的產(chǎn)品問(wèn)題。

防溢流探桿的安裝改變了傳統(tǒng)的串聯(lián)的模式，采用并聯(lián)模式，避免出現(xiàn)一個(gè)探桿故障其余都無(wú)法使用的問(wèn)題。

1.1 原理說(shuō)明

防溢流探桿是通過(guò)光學(xué)探測(cè)原理實(shí)現(xiàn)干濕狀態(tài)采集，已經(jīng)取得了相關(guān)專(zhuān)利。在空氣狀態(tài)下，紅外光線(xiàn)通過(guò)光錐反射回來(lái)。在液體環(huán)境中大部分光線(xiàn)通過(guò)光錐折射出去。從而實(shí)現(xiàn)干濕狀態(tài)的檢測(cè)。

1.2 產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

a.耐高溫設(shè)計(jì)。探桿設(shè)計(jì)工作環(huán)境溫度可達(dá)到-40℃～85℃，滿(mǎn)足所有工況，通過(guò)了專(zhuān)業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)測(cè)試。

b.防水性好。探桿整體具備IP67防護(hù)等級(jí)，通過(guò)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)保證。光學(xué)探頭處雙重密封氟橡膠+澆封，探桿腔體內(nèi)部全部澆封保證無(wú)積聚液體從后部進(jìn)入。

c.安全性高。產(chǎn)品通過(guò)本安防爆認(rèn)證，防爆合格證：CNEx19.5290X，防爆標(biāo)志：Ex ia IIB T4 Ga。

d.響應(yīng)快。響應(yīng)時(shí)間快，小于200ms。

表1 產(chǎn)品特征表

表2 基本參數(shù)表

表3 環(huán)境性能要求表

e.匹配性好。工作電流＜0.5mA，工作電壓范圍：4～17.5V，可與市面所有油庫(kù)防溢油控制器可靠穩(wěn)定匹配。

產(chǎn)品參數(shù)如表1～3所示。

2.防溢流分倉(cāng)報(bào)警插座

防溢流分倉(cāng)報(bào)警插座在原插座的功能基礎(chǔ)上增加了自檢測(cè)功能，通過(guò)內(nèi)部自檢測(cè)控制電路實(shí)現(xiàn)，內(nèi)置電池?zé)o需外部接電。插座既能檢測(cè)防溢流探桿信號(hào)，還能實(shí)現(xiàn)連接線(xiàn)路的斷路和短路檢測(cè)，加以區(qū)分報(bào)警。考慮到每個(gè)車(chē)的倉(cāng)數(shù)不同，產(chǎn)品具備倉(cāng)位可選功能。外殼采用IP67防水盒設(shè)計(jì)，并且內(nèi)部電路全部澆封，可安裝于戶(hù)外惡劣環(huán)境下。

防溢流分倉(cāng)報(bào)警插座具備探桿檢測(cè)功能，最多可同時(shí)監(jiān)控6根防溢流探桿和接地螺栓。通過(guò)自帶指示燈進(jìn)行分倉(cāng)報(bào)警。

防溢流分倉(cāng)報(bào)警插座通過(guò)了防爆標(biāo)志為：ExiaⅡBT4 Ga，防爆合格證編號(hào)為：CNEx19.5956X。

實(shí)際應(yīng)用

任何產(chǎn)品必須經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境嚴(yán)格有效的測(cè)試方能驗(yàn)證產(chǎn)品的功能和性能。鑒于此，具有自檢測(cè)功能的防溢油探桿產(chǎn)品面市后，首先選擇了炎熱的南方地區(qū)、寒冷的北方地區(qū)和濕度高的沿海地區(qū)進(jìn)行性能測(cè)試。

全面測(cè)試的原則：選擇不同的油庫(kù)進(jìn)行測(cè)試，不同油庫(kù)配有不同廠(chǎng)家的防溢油靜電控制器，可以測(cè)試防溢流系統(tǒng)和油庫(kù)設(shè)備的匹配性；選擇運(yùn)輸不同油品的車(chē)輛進(jìn)行測(cè)試，油品包含各類(lèi)汽柴油、航空煤油，以保證各類(lèi)油品下防溢流系統(tǒng)均能正常工作。

應(yīng)用場(chǎng)景：司機(jī)進(jìn)油庫(kù)裝油前，用自檢測(cè)插座對(duì)所有探桿進(jìn)行測(cè)試，如果發(fā)現(xiàn)探桿異常及時(shí)進(jìn)行更換，以免裝油時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題，影響運(yùn)輸效率，造成安全事故。

1.實(shí)際應(yīng)用中功能正常

（1）防溢流系統(tǒng)功能運(yùn)行正常。

（2）防溢流系統(tǒng)與油庫(kù)端控制器匹配良好。

（3）防溢流分倉(cāng)報(bào)警插座可兼容原車(chē)探桿。

2.防溢流分倉(cāng)報(bào)警插座的安裝

安裝防溢流分倉(cāng)報(bào)警插座的車(chē)輛和安裝普通插座的車(chē)輛相比，減少了日常登高檢測(cè)等操作，使得日常操作更加安全、高效、環(huán)保、便捷。

（1）防溢流分倉(cāng)報(bào)警插座可以直觀顯示各個(gè)探桿的獨(dú)立運(yùn)行狀況。

（2）防溢流分倉(cāng)報(bào)警插座采用探桿并聯(lián)安裝模式，可以直接識(shí)別出故障探桿，無(wú)需兩人協(xié)作進(jìn)行登高開(kāi)蓋排查，使得操作更加安全、環(huán)保、便捷。

（3）防溢流分倉(cāng)報(bào)警插座通過(guò)了本安防爆認(rèn)證，可以隨時(shí)隨地進(jìn)行一鍵式探桿檢測(cè)，無(wú)需人員在車(chē)隊(duì)和油庫(kù)外進(jìn)行繁瑣的檢查工作，提高運(yùn)輸效率。

結(jié)語(yǔ)

防溢流系統(tǒng)作為油罐車(chē)上最簡(jiǎn)易的智能化設(shè)備，其產(chǎn)品的穩(wěn)定性對(duì)油罐車(chē)日常裝油起著至關(guān)重要的作用，而具有自檢測(cè)功能的設(shè)備可以避免由于產(chǎn)品自身故障導(dǎo)致的運(yùn)輸效率低下，使得油品運(yùn)輸更加安全、高效、智能。

伴隨著物聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，智慧物流成為一種趨勢(shì)，在對(duì)安全有著更高要求的油品運(yùn)輸領(lǐng)域，筆者也在嘗試采用更多智能化設(shè)備助力運(yùn)輸過(guò)程的安全、高效、智能，在繁重的工作中將人解放出來(lái)。