煉廠裝車系統(tǒng)安全升級(jí)改造的實(shí)踐

朱紹巖(中國(guó)石油廣西石化公司儲(chǔ)運(yùn)一部，廣西 欽州 535000)

1 引言

中國(guó)石油廣西石化公司儲(chǔ)運(yùn)一部裝車設(shè)施自2008年建成投用到2020年大檢修為止已運(yùn)行12年，技術(shù)和設(shè)備已經(jīng)老舊，需進(jìn)行安全升級(jí)改造。目前國(guó)內(nèi)主流裝車技術(shù)分為兩種：小型油庫(kù)以及2013年以前建設(shè)投用的普遍都是采取PLC技術(shù)，該技術(shù)牽一發(fā)動(dòng)全身，一旦系統(tǒng)出問(wèn)題所有鶴位都受影響，且安全裝備技術(shù)欠缺；新技術(shù)的發(fā)油設(shè)施一般采取批控器技術(shù)，每個(gè)鶴位都獨(dú)立運(yùn)行，互不影響，且能符合裝車安全設(shè)計(jì)規(guī)范。本次升級(jí)改造著重提高自動(dòng)化及安防技術(shù)裝備水平，消除隱患，保證裝車安全。

2 升級(jí)改造主要內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 升級(jí)改造目標(biāo)

完成裝車系統(tǒng)自動(dòng)化改造，實(shí)現(xiàn)集中顯示監(jiān)控、分散控制(批控器)裝車技術(shù)；通過(guò)增加發(fā)油系統(tǒng)安全聯(lián)鎖保護(hù)、監(jiān)控報(bào)警、緊急停車連鎖保護(hù)、安防系統(tǒng)連鎖保護(hù)以及蒸汽幕簾安防措施，保證日常及緊急情況下的裝車安全。

2.2 技術(shù)方向

按照智能化工廠的建設(shè)方向，裝車系統(tǒng)的數(shù)據(jù)要求全部上傳到MES系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與全廠的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)銷售公司的計(jì)劃和一卡通進(jìn)入裝車系統(tǒng)，最終以一卡通完成場(chǎng)車輛進(jìn)廠、門禁審核、全自動(dòng)裝車和開(kāi)票出單的全過(guò)程，減少人員的過(guò)程操控。增加緊急聯(lián)鎖、消防汽幕、一鍵拍停等安全保護(hù)功能。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)

(1)公路裝車。采用批控器集散式裝車系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高精度裝車控制，每個(gè)鶴位獨(dú)立控制。裝車系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、對(duì)接，實(shí)現(xiàn)一卡通裝車運(yùn)行，減少中間人工開(kāi)票環(huán)節(jié)，提高效率、降低人員工作強(qiáng)度；增加緊急停車和一鍵拍停功能。

(2)鐵路裝車。通過(guò)增加多點(diǎn)液位開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)大小車的精準(zhǔn)液位控制，保證裝車安全；通過(guò)增加全新視頻自動(dòng)對(duì)位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)裝車鶴管的精準(zhǔn)對(duì)位；大鶴管自動(dòng)對(duì)位系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

圖1 大鶴管自動(dòng)對(duì)位系統(tǒng)原理圖

增加了鐵路各種車型裝車量上限設(shè)置功能，防止超量、冒罐事故發(fā)生；增加裝車智能流速控制功能，實(shí)現(xiàn)開(kāi)始小流速裝車，當(dāng)液位浸沒(méi)鶴管分流頭后，大流速裝車，結(jié)束時(shí)流程多級(jí)控制，保證裝車過(guò)程中的靜電安全及控制精度；裝車流量梯度控制邏輯圖如圖2所示。

圖2 裝車流量梯度控制邏輯圖

3 技術(shù)方案

3.1 裝車控制系統(tǒng)改造方案

(1)發(fā)油島改造。每個(gè)裝車鶴位新增1臺(tái)裝車批量控制器、1臺(tái)下裝溢油靜電報(bào)警器、1個(gè)防爆讀卡器、1個(gè)防爆顯示屏，每個(gè)島位增加一臺(tái)可燃?xì)馓釄?bào)警器、1個(gè)緊急停車按鈕，緊急停車按鈕信號(hào)及界區(qū)油品管線緊急切斷閥信號(hào)接至油品PLC控制機(jī)柜，新增可燃?xì)怏w和原有可燃?xì)怏w報(bào)警器信號(hào)通過(guò)一分二信號(hào)分配器分別接至原GDS機(jī)柜和油品PLC控制機(jī)柜，實(shí)現(xiàn)緊急停車、可燃?xì)怏w報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制[1]。

(2) PLC控制系統(tǒng)改造。利舊油品機(jī)柜間現(xiàn)有機(jī)柜，增加1套新PLC控制器，采集裝車棧橋新增所有緊急停車按鈕、可燃?xì)怏w報(bào)警、界區(qū)緊急切斷閥，數(shù)采和控制卡件全部采用冗余設(shè)計(jì)，確?？煽縖2]。

(3)一卡通集成。本次裝車場(chǎng)門禁和排隊(duì)系統(tǒng)由規(guī)劃院實(shí)施，需要發(fā)油系統(tǒng)與門禁系統(tǒng)、排隊(duì)系統(tǒng)進(jìn)行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)共享。本次改造在油品地付裝車設(shè)置1臺(tái)冗余熱備數(shù)據(jù)服務(wù)器，由數(shù)據(jù)服務(wù)器為門禁系統(tǒng)、排隊(duì)系統(tǒng)、開(kāi)票系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)共享和交互，實(shí)現(xiàn)一卡通流程管理。

(4)油品監(jiān)控及管理軟件。重新對(duì)地付裝車監(jiān)控進(jìn)行組態(tài)，所有監(jiān)控操作站要實(shí)現(xiàn)完全互為熱備，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。發(fā)生緊急停車時(shí)監(jiān)控操作站要向現(xiàn)場(chǎng)批量控制器發(fā)送停止裝車指令，停止裝車作業(yè)。發(fā)油過(guò)程多種安全聯(lián)鎖保護(hù)措施：溢油、靜電異常、無(wú)流量、超量程、超流速、溫度異常、緊急停車、通訊故障等報(bào)警，系統(tǒng)可自動(dòng)關(guān)閥、停止發(fā)油。

(5)監(jiān)控組態(tài)畫(huà)面優(yōu)化。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)提示報(bào)警信息和報(bào)警原因，同時(shí)對(duì)應(yīng)區(qū)域的視頻監(jiān)視圖像可自動(dòng)彈出，便于工作人員及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)情況，及時(shí)采取對(duì)應(yīng)措施。

(6)發(fā)油設(shè)備設(shè)施安全防護(hù)。系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)測(cè)液相鶴管、氣相鶴管、溢油靜電插頭的位置信息，并與發(fā)油車位前的防爆道閘聯(lián)鎖，只有在上述發(fā)油設(shè)施全部、可靠歸位后，系統(tǒng)才輸出指令控制道閘抬起，放行車輛出道，切實(shí)保障發(fā)油設(shè)施安全。

(7)安防系統(tǒng)聯(lián)鎖保護(hù)。系統(tǒng)可接收庫(kù)區(qū)安防系統(tǒng)的報(bào)警信息，當(dāng)出現(xiàn)火情、可燃?xì)怏w泄露等緊急情況時(shí)，裝車控制系統(tǒng)可根據(jù)需要自動(dòng)聯(lián)鎖停止裝車作業(yè)，對(duì)裝車記錄進(jìn)行存儲(chǔ)。

(8)緊急停車聯(lián)鎖保護(hù)?？刂葡到y(tǒng)實(shí)施監(jiān)測(cè)緊急停車按鈕的工作狀態(tài)，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)緊急情況，按鈕被觸動(dòng)后，控制系統(tǒng)按預(yù)定程序控制各類閥門、機(jī)泵至故障安全狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)一鍵緊急停車功能。

3.2 方案實(shí)施

(1)油品鐵路裝卸車設(shè)施。①本次控制系統(tǒng)改造。正壓防爆柜利舊，對(duì)6臺(tái)正壓防爆柜內(nèi)PLC控制器、觸摸屏、柜內(nèi)控制輔件進(jìn)行更換；對(duì)PLC裝車邏輯軟件包進(jìn)行升級(jí)，增加前后車防追掛聯(lián)鎖、搭車梯與爬車聯(lián)鎖、不同槽車液位智能報(bào)警聯(lián)鎖、緊急停車切斷等功能[3]。②對(duì)大鶴管裝車遠(yuǎn)程監(jiān)控。重新進(jìn)行組態(tài)，增加報(bào)表管理系統(tǒng)及鐵路計(jì)量單管理系統(tǒng)，增加1臺(tái)操作站，實(shí)現(xiàn)二臺(tái)操作站完全互為備用；大鶴管裝車系統(tǒng)設(shè)1臺(tái)冗余熱備數(shù)據(jù)服務(wù)器，為營(yíng)銷、mes提供生產(chǎn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。大鶴管裝車系統(tǒng)采用體積和質(zhì)量值設(shè)定裝車功能。③鐵路小鶴管裝車增加緊急停車按鈕(帶聲光報(bào)警器)。報(bào)警按鈕信號(hào)及界區(qū)緊急切斷閥信號(hào)接至小鶴管PLC控制系統(tǒng)；對(duì)現(xiàn)有PLC系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容，對(duì)小鶴管裝車監(jiān)控進(jìn)行重新組態(tài)。④更換12套鶴管自動(dòng)對(duì)位系統(tǒng)。對(duì)位系統(tǒng)采用天源公司二代視頻自動(dòng)對(duì)位系統(tǒng)，對(duì)位識(shí)別率不低于99%，提高對(duì)位效率及對(duì)位安全。⑤更換12臺(tái)高液位報(bào)警開(kāi)關(guān)?，F(xiàn)有大鶴管裝車系統(tǒng)采用的是單點(diǎn)液位報(bào)警開(kāi)關(guān)，不能滿足不同車型高液位報(bào)警應(yīng)用，所以本次更換為天源公司多點(diǎn)高液位報(bào)警開(kāi)關(guān)的專利產(chǎn)品，改造多點(diǎn)液位開(kāi)關(guān)的安裝結(jié)構(gòu)。⑥增加12臺(tái)緊急停車按鈕。6個(gè)大鶴管現(xiàn)場(chǎng)裝車操作間各上一臺(tái)緊急停車按鈕(共6臺(tái))、小鶴管裝車現(xiàn)場(chǎng)裝6臺(tái)緊急停車按鈕，合計(jì)共12臺(tái)。并在每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)操作間增設(shè)1臺(tái)帶聲光報(bào)警的緊急停車按鈕，急停按鈕信號(hào)及界區(qū)緊急切斷控制信號(hào)接至正壓柜PLC控制系統(tǒng)，當(dāng)有緊急按鈕按下時(shí)，裝車控制在關(guān)斷緊急切斷閥的同時(shí)，關(guān)斷所有正在作業(yè)棧橋的油品選擇閥和電液閥，停止裝車作業(yè)。⑦棧橋搭車梯增加12點(diǎn)歸位檢測(cè)。大鶴管現(xiàn)場(chǎng)裝車操作間每側(cè)棧橋搭車梯增加1點(diǎn)歸位檢測(cè)(共12點(diǎn))在搭車梯上增加歸位檢測(cè)開(kāi)關(guān)，信號(hào)接至正壓柜PLC控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)搭車梯不收起歸位，爬車不允許拖動(dòng)的聯(lián)鎖控制。⑧12點(diǎn)爬車監(jiān)視攝像頭更換。現(xiàn)有爬車攝像機(jī)信號(hào)模擬信號(hào)傳輸，圖像畫(huà)面模糊；本次改造將模擬攝像機(jī)更換為數(shù)字高清攝像機(jī)，提高現(xiàn)場(chǎng)爬車操作精度。安裝位置依據(jù)實(shí)際位置可進(jìn)行調(diào)整。

(2)油品汽車裝車設(shè)施。①發(fā)油島改造。本次改造在每個(gè)裝車鶴位新上1臺(tái)裝車批量控制器、1臺(tái)固定式可燃?xì)馓釄?bào)警器(配不銹鋼柜式殼體)、1臺(tái)下裝溢油靜電報(bào)警器，并將原鶴位在棧橋二層的移至地面安裝、1個(gè)緊急停車按鈕、原鶴位火災(zāi)報(bào)警器在棧橋二層的移至地面安裝、緊急停車按鈕信號(hào)及界區(qū)油品管線緊急切斷閥信號(hào)接至油品PLC控制機(jī)柜，新增可燃?xì)怏w和原有可燃?xì)怏w報(bào)警器信號(hào)通過(guò)一分二信號(hào)分配器分別接至原GDS機(jī)柜和油品PLC控制機(jī)柜，實(shí)現(xiàn)緊急停車、可燃?xì)怏w報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制。②PLC控制系統(tǒng)改造。利舊油品機(jī)柜間現(xiàn)有機(jī)柜，增加1套新PLC控制器，采集裝車棧橋新增所有緊急停車按鈕、可燃?xì)怏w報(bào)警、界區(qū)緊急切斷閥，數(shù)采和控制卡件全部采用冗余設(shè)計(jì)，確保可靠。③油品監(jiān)控及管理軟件。重新對(duì)地付裝車監(jiān)控進(jìn)行組態(tài)，所有監(jiān)控操作站要實(shí)現(xiàn)完全互為熱備，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。發(fā)生緊急停車時(shí)監(jiān)控操作站要向現(xiàn)場(chǎng)批量控制器發(fā)送停止裝車指令，停止裝車作業(yè)。

(3)液化烴產(chǎn)品銷售設(shè)施完善工程。液化烴裝車場(chǎng)改造與油品汽車裝車基本相同，為確保閥門受控性及裝車控制精度，本次改造增加18套批控器、將18臺(tái)數(shù)字電液閥更換為氣動(dòng)多段控制閥、增加蒸汽汽幕、儀表風(fēng)線改造、18臺(tái)氣動(dòng)切斷閥、18套鶴管安裝雙斷面拉斷閥、鶴管垂管改造，裝車島上新增可燃?xì)怏w報(bào)警儀10臺(tái)，現(xiàn)場(chǎng)新增10個(gè)急停按鈕[4]。

4 效果

改造項(xiàng)目實(shí)施之后，汽車、火車裝車穩(wěn)定運(yùn)行已1年有余，在此期間再?zèng)]出現(xiàn)過(guò)系統(tǒng)改造前出現(xiàn)的問(wèn)題，徹底解決了裝車安全隱患。得益于穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)，裝車更加精準(zhǔn)，不需要反復(fù)過(guò)磅，同比改造前，大大提升了裝車效率，實(shí)現(xiàn)了設(shè)施的本質(zhì)安全。

5 結(jié)語(yǔ)

裝車系統(tǒng)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化是大勢(shì)所趨，不僅是煉化企業(yè)，油庫(kù)、油站、化工園區(qū)都存在很多相似裝車場(chǎng)景，裝車系統(tǒng)都可通過(guò)類似的優(yōu)化方案，實(shí)現(xiàn)高效、安全運(yùn)行。本次改造成果不僅在廣西石化有寬廣的應(yīng)用前景，對(duì)同類裝車項(xiàng)目具有借鑒意義。