采用定量裝車控制系統(tǒng)提高火車裝車安全性

王開宏 胡洋 趙發(fā)

引言

洗滌劑化工廠（以下簡稱洗化廠）是中國石油天然氣股份有限公司撫順石化分公司下屬的大型化工廠，主要產(chǎn)品有直鏈烷基苯、和稱脂肪醇、烷基苯磺酸等，是目前亞洲最大的表面活性劑原料生產(chǎn)基地，是撫順石化公司四大石油化工原材料生產(chǎn)基地之一。

洗化廠烷基苯裝置經(jīng)過歷次改造，烷基苯產(chǎn)量從1990年建廠的年產(chǎn)7.2萬噸，已達到目前的年產(chǎn)30萬噸，而烷基苯的運輸方式一直以鐵路罐車運輸為主。目前洗化廠儲運車間烷基苯火車裝車系統(tǒng)包括裝車泵P-2607（2010年增加P-2606泵作為備用泵）、輸送管線、16臺裝車鶴管。裝車泵布置在成品泵房內(nèi)。烷基苯由儲罐經(jīng)裝車泵輸送至成品裝車棧臺，從棧臺西側(cè)分送至位于兩條鐵路線上的16個鶴位。目前，火車罐車裝車以鶴管人工付油、手工檢尺作業(yè)為主，技術(shù)落后，勞動強度非常大，每班需配備三人同時操作，才能保證安全、準確裝車。如何快速高效并安全地完成裝車、降低人工成本、實現(xiàn)裝車自動化顯得十分迫切。

一、火車裝車現(xiàn)狀

1.現(xiàn)有裝車系統(tǒng)設(shè)備：

裝車泵P-2607/P-2606額定流量均為200m3/h，揚程80m，額定功率75KW。將烷基苯從成品罐區(qū)輸送至火車棧橋，管線長度300米。火車棧橋東西走向，兩側(cè)分別有8個鶴位，總共16個鶴位。P-2607泵出口管線為DN200口徑，管線(長300米)至火車棧橋西側(cè)，分2路縮徑為DN100管線，每路再分為4路DN100管線，經(jīng)過過濾器、氣動閥至裝車鶴管。

2.裝車操作情況說明：

(1)16個鶴位不能同時裝車。

(2)8個鶴位同時裝車時，只能保證6-7個鶴管有流量。6-7個鶴管流量不同，有搶量現(xiàn)象。

(3)普遍采用4個鶴位輪流裝車，每個輪換批次時間1小時20分鐘。

(4)有時采用6個鶴位裝車。

(5)偶爾有2車裝車情況。

3.裝車流速核算

根據(jù)裝車泵流量和鶴管尺寸計算鶴管出口流速v。目前鶴管出口均為伸縮套管，出口口徑比鶴管公稱直徑稍大，為150mm。按照鶴管出口管徑計算出口流速。

v=裝車泵流量/出口管線截面積=；

當 1臺泵對4臺鶴管時，平均流速 V4=，VD=0.79×0.15=0.119＜0.8；

當1臺泵對3臺鶴管時，流速V1==1.05m/s，VD=1.05×0.15=0.158＜0.8；

當1臺泵對2臺鶴管時，流速V1==1.57m/s，VD=1.57×0.15=0.236＜0.8；

當1臺泵對1臺鶴管時，流速V1=3.14m/s，VD=3.14×0.15=0.471＜0.8；

由此可見，無論火車裝車開始或結(jié)束階段的VD值均滿足《防止靜電事故通用導則》（GB12158-2006）的要求。

在裝車鶴管未侵入液面之前的裝車流速只有4臺鶴管同時開流速0.79 m/s時才能滿足規(guī)范要求的1 m/s。裝車臨近結(jié)束會出現(xiàn)1臺泵對1臺鶴管的極限情況，流速達到3.14 m/s，但由于鶴管已浸入液面，而其VD值滿足要求。因此在不改變火車裝車泵流量的前提下，必須4臺鶴管同時開始裝車，才能將鶴管出口流速降到規(guī)范要求以下。

二、定量裝車控制系統(tǒng)配置

1.現(xiàn)場儀表設(shè)備配置

每套現(xiàn)場裝車子系統(tǒng)控制一個鶴位，包括質(zhì)量流量計一臺，批量控制儀一臺，裝車控制閥一臺，現(xiàn)場操作臺一套；每個鶴位防爆接線箱一個，裝車切斷閥一臺，防靜電接地夾一臺(電纜長度定制)，防溢流開關(guān)一臺(電纜長度定制)；現(xiàn)場信號通過防爆接線箱進入批量控制儀。

2.鶴位供電與通信配置

在裝車控制室內(nèi)為每臺鶴位提供一路220V AC供電開關(guān)，每路二端各配置一只浪涌保護器。每個鶴位上的質(zhì)量流量計、裝車控制閥、批量控制器、防溢出設(shè)備、防靜電設(shè)備等所需的220V AC和24V DC供電均由該鶴位的防爆接線箱提供。8臺批控儀的通信總線通過RS485總線通訊到控制室，在配電柜配置通信浪涌保護器，通信線通過通信控制器進入裝車監(jiān)控站計算機。

3.裝車站配置

該系統(tǒng)16個鶴位（一期先對8個鶴位進行改造），使用一臺監(jiān)控操作站、配置組態(tài)軟件及裝車監(jiān)控管理軟件，一個裝車業(yè)務站、配置裝車業(yè)務管理軟件包。一臺通信控制器、一臺報表票據(jù)打印機、一臺票據(jù)打印機等。整套系統(tǒng)配置一臺3KVA 30min的不間斷電源。裝車監(jiān)控站計算機、裝車業(yè)務站計算機，通過TCP/IP聯(lián)網(wǎng)。

4.關(guān)于裝車泵的問題：

火車裝車采用1臺大泵帶若干個鶴位裝車，在此情況下鶴位裝車情況的變化對管線壓力會產(chǎn)生一定的影響，從而影響裝車系統(tǒng)的精度。為解決此情況可以通過變頻調(diào)速控制機泵轉(zhuǎn)速以保持主管線上壓力穩(wěn)定，保證流量計工作在某一流量段，提高流量計計量精度，同時配合裝車控制閥，有效減小裝車過程的產(chǎn)生的水擊和提高系統(tǒng)精度。

5.裝車系統(tǒng)設(shè)備選型

(1)控制閥門

裝車控制閥為帶有緊急切斷功能的批量控制閥。

(2)流量計

流量計采用高精度質(zhì)量流量計。質(zhì)量流量計的優(yōu)點是精度高，流量計數(shù)據(jù)可以做為計量交接的依據(jù)，簡化工作流程、提高企業(yè)效率。

(3)防溢液位開關(guān)

(4)批量控制儀：

裝車控制系統(tǒng)的現(xiàn)場設(shè)備中，批控儀是核心控制設(shè)備。它是以微控制器為核心的新型智能化儀表，可以和流量計、溫度計、防溢液位開關(guān)、防靜電接地開關(guān)、控制閥門等配套，對灌裝過程進行程序控制、定量控制、防溢連鎖控制、防靜電接地連鎖控制，可對液態(tài)物料灌裝過程的流量進行溫度補償和累計。選用隔爆型防爆儀表，可以直接安裝于有防爆要求的現(xiàn)場鶴位旁。即可以單機獨立完成批量灌裝控制，同時也允許掛接在總線上與監(jiān)控計算機實時通信，將現(xiàn)場信息集中到業(yè)務室進行更有效的管理，構(gòu)成一個完整的分布式定量裝車控制系統(tǒng)。