有關自動化信息技術在低溫液體充裝過程中的應用淺析

李典

摘 要 低溫液體產品充裝管理是公司生產運營重點管控點，手動充裝和人為監控存在一定盲區和人為因素干擾，存在對充裝過程參數控制不能及時把控的風險，尤其是充裝量大時，車輛的頻繁更換，加大了管控難度;自動充裝和過程管控就顯得更為重要。本文主要分析充裝前、中、后需管控的參數，同時利用自動化信息管控手段對過程參數進行協調管理，一方面使控制參數標準化，強化管理尺度，降低風險;另一方面對過程控制自動化，提高管控精準和及時性。

關鍵詞 低溫液體;充裝;過程自動化;冷泵;萬向管;靜電接地;殘液回收

前言

公司利用 LNG 冷能生產液氮、液氧、液氬三種液態空分產品，產品均通過充裝站充裝系統充裝后外銷，早期建設的充裝站在嚴格落實各項安全生產規章制度，規范安全管理工作的基礎上實現了安全平穩運行，但隨著公司銷售量的不斷上升以及國家對安全生產的重視，節能減排的要求，我廠充裝站以下幾個問題越發明顯：

①低溫充裝泵手動冷泵，操作多憑經驗，存在冷不透和過冷浪費產品，效率較低;②缺少防超裝和超裝報警裝置，不具備充裝重量完成自動停車功能;③充裝站采用充裝軟管進行充裝，存在著抗高壓性能差、易老化、易磨損等缺點，易受外界高熱和頻繁冷熱過程老化的影響而出現爆管現象;④靜電接地保護裝置未聯入充裝許可;⑤車輛、人員信息依靠檢查和核對，效率較低;⑥充裝過程中充裝管路壓力未能與充裝泵聯絡;⑦停止充裝后殘液排放存在浪費。

為了有效降低充裝過程中可能出現的安全隱患、克服人工操作、管理帶來的弊端，提高操作作業的效率和企業的整體效益，對充裝系統技改進行討論、研究、利用信息化和自動控制多項安全充裝技術，解決了充裝過程中存在的問題。

1充裝過程管理方案

1.1 充裝數據信息化管理

充裝數據信息化管理包括卡式管理、積分管理、數據管理、隱患管理和培訓管理幾大模塊，通過采用登記卡式建立單元用戶，建立底層數據庫服務器用以完成充裝前信息管理，主要涵蓋車輛信息登記、移動式壓力容器登記、現場檢查數據記錄（隱患檢查）、充裝計劃信息、司機信息登記、押運員信息登記、管控積分登記信息，信息系統完成國家強檢類時間告警管理、充裝車輛人員資質管理、通過核算確定允許充裝量，并根據皮重核對充裝計劃量，如會發生過充裝向充裝員及計劃錄入人告警并強制確定可充裝量并告知自動充裝系統，如資質不符合自動告警并閉鎖自動充裝系統;同時充裝完畢后獲得充裝信息自動錄入，答應充裝記錄單，并將相關信息提交給政府管理網站。

建議 PHP、CI、Mysql 等軟件及計算機、讀卡器等硬件創建服務器;采用模塊化設計方案，擴展功能塊自由定制性，提高實用性和靈活性;同政府管理相關網站自動充裝系統、接口對接，數據共享，具備手持設備應用擴展功能[1]。

1.2 低溫泵全過程自動化管理

包括冷泵、啟泵、停泵和狀態監控四大模塊，采用貼片式熱電阻對泵體及排液管增加溫度檢測，同時將排液管分為三路，每路用電磁閥控制通斷，利用自動充裝 PLC 系統冷泵（啟泵）命令根據檢測的溫度狀態分段電磁閥，控制排液流速，當溫度達到冷泵設定溫度后，關閉排液閥并啟動變頻器啟泵，如果檢測出口壓力上升并穩定，自動啟泵成功，如壓力上升后下降，啟泵失敗立即停泵，并發出告警;泵啟動成功后，持續檢測泵出口壓力和流量，并自動調節變頻器，使壓力保持到設定值，并將超流量和超壓并入停泵連鎖。

1.3 充裝過程自動化

自動充裝控制系統采用可編程邏輯控制器（ PLC） 的集中式充裝控制系統。控制系統工作過程是采用信號電纜將現場設備的檢測、控制信號送入 PLC 相應模塊，由可編程邏輯控制器（ PLC） 將所有功能進行集中，控制室中的主控制計算機和 PLC 的 CPU實現全部信號的采集、顯示、運算和控制。

1.4 萬向管道充裝系統

萬向充裝管道系統由多個旋轉接頭、多節管徑相同或不同、長短不一的管道、管件、球閥、法蘭、快裝接頭、松套法蘭、防靜電裝置、彈簧缸平衡裝置等組成的管道系統，可實現一組管道在三維空間完成指定運動。該萬向充裝管道系統廣泛用于汽車槽車、火車槽車等的流體裝卸。萬向充裝管道系統具有轉動靈活、密封性好的特點，在液氨、液化石油氣、液化天然氣等液化危險化學品的槽車充裝環節，可以達到既安全、環保的輸送流體介質，又杜絕了軟管在充裝液化危險化學品中經常發生的爆管所造成的人員傷亡、經濟損失、安全環保等事故。

1.5 靜電接地系統

液態產品充裝過程中會產生靜電，如果靜電得不到有效的控制就有可能釀成重大事故。現在對危險化學品充裝過程中產生的靜電危害，主要采用的是靜電接地法。靜電接地是消除導體上靜電簡單又有效的方法，是防止靜電的最基本的措施。

靜電接地控制系統主要由控制器（ 帶聲光報警） 、靜電接地夾、工作狀態板、接地線、安全隔離器等組成。它利用靜電接地夾自動檢測罐車的接地狀況，罐車與接地極之間的回路電阻超過規定阻值后立即發出聲光報警信號，供現場人員及時了解系統工作狀況。

靜電接地控制系統應滿足以下方面要求： ①靜電接地控制系統能夠有效地將充裝過程中產生的靜電導入接地極;②靜電接地控制系統能夠發送報警信號控制自動充裝控制系統;③靜電接地控制系統性能穩定，工作可靠。

2結束語

通過信息管理與控制系統聯控有效對車輛登記、制卡、供應商相關信息管理，對移動壓力容器的有效期、裝車量、充裝量、介質的信息管理并實現與控制系統的聯控，同時通過控制系統對重量的監控，避免過充、錯充;通過應用充裝萬向管系統、殘液回收至槽車方案、充裝流程自動化、充裝泵自動冷泵啟動實現自動化，同時對靜電接地夾系統地完善實現了充裝過程的自動監控管理，提升了充裝站設施技術水平和系統本質化安全水平;將靜電接地控制系統、信息管理系統與自動充裝控制系統相融合，減少產品現場損耗，更加符合現場的安全要求。

參考文獻

[1] 陳洪全，岳智.儀表工程施工手冊[M].北京：化學工業出版社，2005：26.