建材行業附屬油庫智能化控制系統

盛文斌,李蘊怡

(1.中國建材國際工程集團有限公司，上海 200063;2.公行安全科技有限公司，上海 201103)

建材行業多為能源消耗巨大的企業，其中以玻璃廠最為突出，這些企業在生產過程中常常會使用燃燒油品作為熔窯的熱量來源，而這一過程對于油品的消耗是巨大的，以信義集團北海項目為例，其2條500 t/d的電子超薄浮法玻璃生產線、2條1 100 t/d的超白超厚浮法玻璃生產線，每天耗油量512 t，為了保證油品的穩定供應、企業的安全生產，其在廠內建有4座5 000 m3的附屬油庫，總儲量高達20 000 m3。這類企業附屬油庫其功能包括油品的卸車、油品的儲存、油品的加熱、油品的脫水以及油品的供應等，其功能復雜、事故風險高、安全監控難度大，對此采用先進的智能控制系統非常重要。

出于市場競爭的需要，國外的油庫管理中已經引入了先進的工業控制技術[1]，國內的石油化工行業也建立了一套完善的油庫智能化控制系統，其包括消防、安防、門禁、監控、工藝調度、環境監測、智能管控、油品罐裝、儲罐計量、自動發油、生產管理、設備管理、閥門控制及安全聯鎖等方面，可以滿足企業負責人對油庫進行24 h管理及監控，達到統一控制、穩定操作、安全生產、有效管理、提高能效的目的，加強經濟效益，進一步提升企業的行業競爭力。

目前建材行業在附屬油庫的管理上仍然采用的是最原始的方式，包括閥門的手動操作、工人的定時巡檢、管理人員的電話溝通等，在先進的智能控制系統領域完全處于空白，該文由建材行業附屬油庫的智能控制系統入手，提出一套適合建材行業的先進控制系統。

1 石油化工行業智能化控制系統結構描述

石油化工行業的智能化控制系統由多個不同子系統組成，各子系統之間的功能獨立，企業可以根據不同的要求采用數量不等的子系統組建智能化控制系統。子系統之間功能獨立，但所有數據集中存儲在后臺數據庫中，做到統一管理。各子系統的數據互相保持開放，保證整個智能化控制系統的完整性。

1.1 消防系統

消防系統一般以智能控制為核心，采用微處理器進行控制，通過智能控制中心來控制火災探測器和聯動控制裝置[2]。消防系統接收到信號第一時間在中控大屏幕上顯示火災發生時間、地點和報警信號來源，并調取監控系統的圖像信息在中控大屏幕上提供火災地的畫面情況，由中控人員確認后，進行下一步操作。

如果中控人員未解除報警，系統自動開展預留的消防流程，包括在人員密集場所喇叭廣播疏散人群、后臺自動向消防隊上報火災險情、自動檢測消防泵及泡沫站的運行情況、打開油罐的消防噴淋系統，關閉油庫內危險閥門，最大程度降低火災損失。

1.2 門禁系統

門禁系統又稱人臉識別系統，主要包括數據采集、圖像匹配與識別。

數據采集：通過攝像系統將油庫操作、管理人員的人臉數據采集，通過識別模塊處理后，將數據上傳至數據庫與對應人員的身份信息相互匹配。

圖像匹配與識別：通過預裝在門禁系統處的識別系統，對人臉進行掃描后，與數據庫中的特征模板進行匹配，根據結果判定人員信息。

門禁系統能有效地減少無關人員進入油庫，增加了油庫的安全性。

1.3 監控系統

監控系統一般由前端設備、傳輸電纜、切換控制設備以及顯示設備組成[3]，前端設備采用高清攝像頭、云臺等監控手段，通過傳輸電纜將信號遠傳至中控室，在中控室大屏顯示現場畫面，做到實時監控。

監控系統對油庫內所有區域達到完全覆蓋、無死角，建立全面、完善的集中監控和管理體系，實時監控裝置區安全防范狀況，及時發現異常情況和故障[4]。對油庫進出口、油庫圍墻、油罐閥門、卸車操作區、油泵運行現場等重點危險區做到交叉監控，做到安全管理。

1.4 環境在線監測系統

油庫揮發性有機物(VOCs)的監控是保證環境安全的重要因素，環境在線監測系統能有效地檢測整個油庫內所有可能泄露點的油氣回收情況，當濃度大于規定值時，就地聲光報警，同時將報警信號遠傳至智能化控制系統，通知專業操作人員現場檢查泄露原因并排查問題。該系統也可與環保的系統遠程連接，保證企業生產的安全。

1.5 油罐自動計量系統

油罐自動計量系統通過高精度的儀器對油品的體積、密度進行準確測量，然后通過智能化控制系統自動計算油庫的油品信息，滿足油庫對于油品數據的實時管理、監控。另外通過對油品密度的檢測，能有效判斷油品的質量，保證企業的合法權益。

1.6 生產數據管理系統

該系統集生產管理、數據報表、實時信息查詢、設備情況監控、儀表數據顯示等信息為一體，通過調用和儲存各系統的數據，方便管理者隨時了解油庫的運行情況，所有數據保存于系統中，為后期生產排查提供了保障。

2 建材行業智能化控制系統結構描述

建材行業的主體以建材的生產為主，其附屬油庫的智能化控制系統與石油化工行業存在較大的差異：1)附屬油庫的智能化控制系統僅包括卸車、儲存、加熱、脫水以及供應，見圖1；2)附屬油庫的消防系統、環境監測系統、安防系統、門禁系統并入全廠的智能化控制系統；3)附屬油庫的儲罐計量系統、閥門控制及安全聯鎖系統嵌入各功能單元。

2.1 卸車單元

卸車單元由集油管、零位池、卸油加熱器、過濾器、卸油泵、液位計、溫度計、壓力表、卸油閥門等組成，其系統見圖2。卸油系統采用自流卸油方式、原料油從罐車自帶軟管流到集油管，并匯到匯油管后，流到零位池中，零位池中油品經半地下泵房的儲輸泵送至罐區[5]。

卸車單元內所有卸油閥可通過智能化控制系統顯示開度狀態并遠程控制；卸油泵的電壓和轉速、零位油池的溫度和液位、過濾器的壓差、管道的壓力等一次儀表信號均通過遠傳至智能化控制系統,根據預先設定的極限值發出聲光報警。

管理人員可通過中控大屏實時了解和控制卸油過程：①卸油開始前與現場操作人員一一核對壓力、溫度、液位等參數，檢查所有遠程開關在現場的動作情況；②卸油過程中當零位油池的液位低于安全值時，減少卸油泵的運行數量；③當零位油池的液位高于安全值時與現場人員聯系降低槽車卸油速度；④當管道局部壓力升高超過安全值時遠程急停卸油泵，檢查所有閥門狀態并與現場人員聯系排查故障；⑤卸油結束后保證所有卸油泵停止，檢查所有閥門關閉狀態；⑥記錄每次卸油結束后過濾器的壓差制定濾芯的更換計劃等。

2.2 儲存單元

儲存單元主要設備為油罐，油罐普遍采用立式拱頂油罐，由罐底、罐壁、罐頂、平臺、盤梯、保溫層及附件組成，主要采用Q235A普通碳素結構沸騰鋼現場制作，油罐本體上設鋼帶浮子液位計、測溫熱電偶、雷達液位計等一次儀表，將油罐的液位、溫度遠傳至智能化控制系統，油罐本體出口管道上的閥門可通過智能化控制系統遠程控制。中控人員可以根據油罐的液位、溫度參數調整油罐的運行狀態：當1號油罐液位低于安全使用液位時轉為空罐，聯系物流安排油罐槽車進場，對1號油罐進行沖裝，啟用2號油罐作為使用罐，同時對沖裝完成的3號罐進行加熱、脫水。

2.3 加熱單元

加熱單元由油罐加熱器、零位池加熱器組成，其結構見圖3。加熱器使用蒸汽為油品加熱熱源，內部采用分段式列管結構，采用無縫鋼管焊接而成，每一組分段構件由4根平行的DN50無縫鋼管及兩根DN100的匯管焊接組成，由多組分段構件組成一個加熱分區，每個加熱分區有獨立的蒸汽進出口，蒸汽進口管路上設有自動控制閥門與智能化控制系統連鎖。

在卸油過程中，根據環境溫度、槽車內油品粘度等不同外部條件控制加熱的進程，如果環境溫度較低；槽車內油品的粘度較大，通過智能化控制系統增加蒸汽的供應量以及加熱時間，當零位油池內的油品達到要求后，由卸車單元送入油罐儲存。對于油罐內的油品，根據工藝的生產要求，通過智能化控制系統控制油罐加熱器的工作狀態，調節供油的溫度、粘度等相關參數，以滿足不同工況下的生產要求。

2.4 脫水單元

脫水單元由油罐脫水器及其成套的控制系統組成，其流程見圖4，該系統擁有全新的脫水理念、突破性的檢測原理、全新的脫水器結構、可靠的自動清洗、一體化的傳感器、完善的管理系統、多重安全保障、簡便的可視操作等優點。根據油水界面分析儀傳遞的數據，通過控制系統有效的協調主傳感器、從傳感器、脫水控制閥的操作，保證脫水器安全工作。

2.5 供應單元

供應單元由供油泵、一次儀表、控制閥門等組成，其流程見圖5，油品通過油泵由儲罐中抽出，通過供油過濾器過濾及供油泵加壓后送至生產線。其中供油過濾器的壓差信號遠傳至智能化控制系統，中控人員通過壓差數值判斷過濾器的切換以及濾芯的更換；供油管道上的壓力信號與供油泵連鎖，當出口壓力高于安全值時自動調節泵出口的旁通路，控制供油壓力；當供油管道上的壓力低于最低工藝要求時，由智能化控制系統自動切換至備用泵，保證生產線用油安全。

3 結 論

在建材行業推動智能化控制系統，能及時、有效地減少企業的安全事故，同時避免油庫在運行過程中由于信息更新不及時造成的損失，為企業安全生產保駕護航。