煉廠裝車系統(tǒng)安全升級改造的實踐

朱紹巖(中國石油廣西石化公司儲運一部，廣西 欽州 535000)

1 引言

中國石油廣西石化公司儲運一部裝車設(shè)施自2008年建成投用到2020年大檢修為止已運行12年，技術(shù)和設(shè)備已經(jīng)老舊，需進行安全升級改造。目前國內(nèi)主流裝車技術(shù)分為兩種：小型油庫以及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)動全身，一旦系統(tǒng)出問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)，每個鶴位都獨立運行，互不影響，且能符合裝車安全設(shè)計規(guī)范。本次升級改造著重提高自動化及安防技術(shù)裝備水平，消除隱患，保證裝車安全。

2 升級改造主要內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 升級改造目標(biāo)

完成裝車系統(tǒng)自動化改造，實現(xiàn)集中顯示監(jiān)控、分散控制(批控器)裝車技術(shù)；通過增加發(fā)油系統(tǒng)安全聯(lián)鎖保護、監(jiān)控報警、緊急停車連鎖保護、安防系統(tǒng)連鎖保護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)，實現(xiàn)與全廠的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)銷售公司的計劃和一卡通進入裝車系統(tǒng)，最終以一卡通完成場車輛進廠、門禁審核、全自動裝車和開票出單的全過程，減少人員的過程操控。增加緊急聯(lián)鎖、消防汽幕、一鍵拍停等安全保護功能。

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)實現(xiàn)高精度裝車控制，每個鶴位獨立控制。裝車系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、對接，實現(xiàn)一卡通裝車運行，減少中間人工開票環(huán)節(jié)，提高效率、降低人員工作強度；增加緊急停車和一鍵拍停功能。

(2)鐵路裝車。通過增加多點液位開關(guān)，實現(xiàn)大小車的精準(zhǔn)液位控制，保證裝車安全；通過增加全新視頻自動對位系統(tǒng)，實現(xiàn)裝車鶴管的精準(zhǔn)對位；大鶴管自動對位系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

圖1 大鶴管自動對位系統(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，實現(xiàn)開始小流速裝車，當(dāng)液位浸沒鶴管分流頭后，大流速裝車，結(jié)束時流程多級控制，保證裝車過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。每個裝車鶴位新增1臺裝車批量控制器、1臺下裝溢油靜電報警器、1個防爆讀卡器、1個防爆顯示屏，每個島位增加一臺可燃?xì)馓釄缶鳌?個緊急停車按鈕，緊急停車按鈕信號及界區(qū)油品管線緊急切斷閥信號接至油品PLC控制機柜，新增可燃?xì)怏w和原有可燃?xì)怏w報警器信號通過一分二信號分配器分別接至原GDS機柜和油品PLC控制機柜，實現(xiàn)緊急停車、可燃?xì)怏w報警及聯(lián)動控制[1]。

(2) PLC控制系統(tǒng)改造。利舊油品機柜間現(xiàn)有機柜，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，確?？煽縖2]。

(3)一卡通集成。本次裝車場門禁和排隊系統(tǒng)由規(guī)劃院實施，需要發(fā)油系統(tǒng)與門禁系統(tǒng)、排隊系統(tǒng)進行業(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)、排隊系統(tǒng)、開票系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)共享和交互，實現(xiàn)一卡通流程管理。

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

(5)監(jiān)控組態(tài)畫面優(yōu)化。實現(xiàn)自動提示報警信息和報警原因，同時對應(yīng)區(qū)域的視頻監(jiān)視圖像可自動彈出，便于工作人員及時了解現(xiàn)場情況，及時采取對應(yīng)措施。

(6)發(fā)油設(shè)備設(shè)施安全防護。系統(tǒng)實施監(jiān)測液相鶴管、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，切實保障發(fā)油設(shè)施安全。

(7)安防系統(tǒng)聯(lián)鎖保護。系統(tǒng)可接收庫區(qū)安防系統(tǒng)的報警信息，當(dāng)出現(xiàn)火情、可燃?xì)怏w泄露等緊急情況時，裝車控制系統(tǒng)可根據(jù)需要自動聯(lián)鎖停止裝車作業(yè)，對裝車記錄進行存儲。

(8)緊急停車聯(lián)鎖保護。控制系統(tǒng)實施監(jiān)測緊急停車按鈕的工作狀態(tài)，當(dāng)現(xiàn)場出現(xiàn)緊急情況，按鈕被觸動后，控制系統(tǒng)按預(yù)定程序控制各類閥門、機泵至故障安全狀態(tài)，實現(xiàn)一鍵緊急停車功能。

3.2 方案實施

(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6臺正壓防爆柜內(nèi)PLC控制器、觸摸屏、柜內(nèi)控制輔件進行更換；對PLC裝車邏輯軟件包進行升級，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警聯(lián)鎖、緊急停車切斷等功能[3]。②對大鶴管裝車遠(yuǎn)程監(jiān)控。重新進行組態(tài)，增加報表管理系統(tǒng)及鐵路計量單管理系統(tǒng)，增加1臺操作站，實現(xiàn)二臺操作站完全互為備用；大鶴管裝車系統(tǒng)設(shè)1臺冗余熱備數(shù)據(jù)服務(wù)器，為營銷、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(帶聲光報警器)。報警按鈕信號及界區(qū)緊急切斷閥信號接至小鶴管PLC控制系統(tǒng)；對現(xiàn)有PLC系統(tǒng)進行擴容，對小鶴管裝車監(jiān)控進行重新組態(tài)。④更換12套鶴管自動對位系統(tǒng)。對位系統(tǒng)采用天源公司二代視頻自動對位系統(tǒng)，對位識別率不低于99%，提高對位效率及對位安全。⑤更換12臺高液位報警開關(guān)?，F(xiàn)有大鶴管裝車系統(tǒng)采用的是單點液位報警開關(guān)，不能滿足不同車型高液位報警應(yīng)用，所以本次更換為天源公司多點高液位報警開關(guān)的專利產(chǎn)品，改造多點液位開關(guān)的安裝結(jié)構(gòu)。⑥增加12臺緊急停車按鈕。6個大鶴管現(xiàn)場裝車操作間各上一臺緊急停車按鈕(共6臺)、小鶴管裝車現(xiàn)場裝6臺緊急停車按鈕，合計共12臺。并在每個現(xiàn)場操作間增設(shè)1臺帶聲光報警的緊急停車按鈕，急停按鈕信號及界區(qū)緊急切斷控制信號接至正壓柜PLC控制系統(tǒng)，當(dāng)有緊急按鈕按下時，裝車控制在關(guān)斷緊急切斷閥的同時，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點歸位檢測。大鶴管現(xiàn)場裝車操作間每側(cè)棧橋搭車梯增加1點歸位檢測(共12點)在搭車梯上增加歸位檢測開關(guān)，信號接至正壓柜PLC控制系統(tǒng)，實現(xiàn)搭車梯不收起歸位，爬車不允許拖動的聯(lián)鎖控制。⑧12點爬車監(jiān)視攝像頭更換?，F(xiàn)有爬車攝像機信號模擬信號傳輸，圖像畫面模糊；本次改造將模擬攝像機更換為數(shù)字高清攝像機，提高現(xiàn)場爬車操作精度。安裝位置依據(jù)實際位置可進行調(diào)整。

(2)油品汽車裝車設(shè)施。①發(fā)油島改造。本次改造在每個裝車鶴位新上1臺裝車批量控制器、1臺固定式可燃?xì)馓釄缶?配不銹鋼柜式殼體)、1臺下裝溢油靜電報警器，并將原鶴位在棧橋二層的移至地面安裝、1個緊急停車按鈕、原鶴位火災(zāi)報警器在棧橋二層的移至地面安裝、緊急停車按鈕信號及界區(qū)油品管線緊急切斷閥信號接至油品PLC控制機柜，新增可燃?xì)怏w和原有可燃?xì)怏w報警器信號通過一分二信號分配器分別接至原GDS機柜和油品PLC控制機柜，實現(xiàn)緊急停車、可燃?xì)怏w報警及聯(lián)動控制。②PLC控制系統(tǒng)改造。利舊油品機柜間現(xiàn)有機柜，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，確?？煽?。③油品監(jiān)控及管理軟件。重新對地付裝車監(jiān)控進行組態(tài)，所有監(jiān)控操作站要實現(xiàn)完全互為熱備，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。發(fā)生緊急停車時監(jiān)控操作站要向現(xiàn)場批量控制器發(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臺數(shù)字電液閥更換為氣動多段控制閥、增加蒸汽汽幕、儀表風(fēng)線改造、18臺氣動切斷閥、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報警儀10臺，現(xiàn)場新增10個急停按鈕[4]。

4 效果

改造項目實施之后，汽車、火車裝車穩(wěn)定運行已1年有余，在此期間再沒出現(xiàn)過系統(tǒng)改造前出現(xiàn)的問題，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)過磅，同比改造前，大大提升了裝車效率，實現(xiàn)了設(shè)施的本質(zhì)安全。

5 結(jié)語

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