油品移動(dòng)自動(dòng)化在西固油庫(kù)的應(yīng)用

中國(guó)石油西北銷售公司蘭州分公司 劉運(yùn)東

1 移動(dòng)自動(dòng)化解決方案

中國(guó)石油西北銷售公司西固油庫(kù)作為擁有50多年歷史的一座老油庫(kù)，連續(xù)三屆被評(píng)為中石油十大標(biāo)桿油庫(kù)。經(jīng)歷過(guò)多次改造的西固油庫(kù)擁有許多先進(jìn)設(shè)備實(shí)施，并于2009年引進(jìn)了霍尼韋爾的移動(dòng)自動(dòng)化解決方案。

今天的庫(kù)區(qū)面臨著更多的物料移動(dòng)作業(yè)的挑戰(zhàn)，一方面要保證移動(dòng)作業(yè)的安全和高效，同時(shí)要減少庫(kù)存，并避免生產(chǎn)事故。隨著時(shí)間的推移，罐區(qū)管網(wǎng)已復(fù)雜到了難以對(duì)其進(jìn)行有效管理的地步。另外，物料跟蹤和產(chǎn)品認(rèn)證方面的常規(guī)需求，額外增加了物料移動(dòng)的挑戰(zhàn)?；裟犴f爾的移動(dòng)自動(dòng)化解決方案是一個(gè)全面的解決方案，著眼于解決這些挑戰(zhàn)，用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)而不失靈活的方法控制庫(kù)區(qū)的物料移動(dòng)，顯著節(jié)省成本并增加效益。

2 西固油庫(kù)的油品移動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)方案

系統(tǒng)由以下三個(gè)層面的解決方案構(gòu)成：

底層：常規(guī)控制系統(tǒng)層，采用霍尼韋爾最新一代DCS系統(tǒng)Experion PKS，它為西固庫(kù)區(qū)提供了常規(guī)控制和操作功能。

中層，業(yè)務(wù)控制層，采用霍尼韋爾移動(dòng)自動(dòng)化（Movement Automation，簡(jiǎn)稱MA)系統(tǒng)軟件。霍尼韋爾移動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)用于定義、控制、監(jiān)視庫(kù)區(qū)內(nèi)物料的移動(dòng)。MA中有兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，一個(gè)是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)RTDR，用于與底層DCS系統(tǒng)交換實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；另一個(gè)是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)SQL Server（AmmDB），用于與上層信息系統(tǒng)交換關(guān)系數(shù)據(jù)。因此，MA是底層DCS系統(tǒng)與上層信息系統(tǒng)之間的橋梁和鈕帶。它一方面能將上層業(yè)務(wù)指令轉(zhuǎn)換成底層控制信號(hào)；另一方面也能將底層過(guò)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成上層業(yè)務(wù)信息。MA在西固庫(kù)區(qū)自動(dòng)化、信息化系統(tǒng)中位于一個(gè)非常核心的地位。

上層，業(yè)務(wù)管理層，套用常用述語(yǔ)，也可稱之為MES層。該層面的主要功能是對(duì)庫(kù)區(qū)作業(yè)進(jìn)行計(jì)劃調(diào)度（事前）和考核評(píng)價(jià)（事后），提供信息集成共享平臺(tái)。

3 移動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

中石油西北銷售西固油庫(kù)完成油品移動(dòng)自動(dòng)化改造項(xiàng)目之后，針對(duì)擁有31具油罐的155種作業(yè)工藝操作路徑進(jìn)行了規(guī)范化操作，確保工藝操作安全、高效，為建成國(guó)際先進(jìn)油庫(kù)邁進(jìn)了重要一步。

油庫(kù)工藝操作主要分為三個(gè)階段。即現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控階段、PLC控制階段及西固油庫(kù)油品移動(dòng)自動(dòng)化階段。油品移動(dòng)自動(dòng)化的技術(shù)將西固油庫(kù)日常移動(dòng)作業(yè)完整的連接起來(lái)，改變?nèi)斯さ牟僮髂Ｊ?，從而達(dá)到提高工作效率，降低人工工作強(qiáng)度和減少人工干預(yù)的失誤可能性，同時(shí)也依靠先進(jìn)的技術(shù)和手段，進(jìn)一步加強(qiáng)油庫(kù)運(yùn)營(yíng)的安全管理，從而最終達(dá)到全方位提升西固油庫(kù)生產(chǎn)運(yùn)行水平的目標(biāo)。

3.1 一鍵式操作

西固油庫(kù)在經(jīng)過(guò)管控一體化改造項(xiàng)目之后，已經(jīng)完全改變了原有的操作模式。作為一座擁有50多年歷史的老油庫(kù)，西固油庫(kù)總結(jié)出了“三核實(shí)”等工藝操作方法，工藝操作確認(rèn)卡的填報(bào)和現(xiàn)場(chǎng)的核實(shí)確認(rèn)是油庫(kù)工藝操作的一種重要方式。目前，西固油庫(kù)已經(jīng)徹底改變以前具有的模式。新的模式為工藝操作的“五步操作法”即訂單制作、工藝選擇貫通、工藝開啟以及工藝停止和工藝關(guān)閉。新的操作方法全部實(shí)現(xiàn) “一鍵式操作”，即只需要點(diǎn)擊一個(gè)按鍵即可實(shí)現(xiàn)全部工藝操作，這種操作全方位提升了西固油庫(kù)生產(chǎn)運(yùn)行水平和效率，已經(jīng)將負(fù)責(zé)工藝操作以及其他工作的生產(chǎn)運(yùn)行班的8個(gè)人減少到了5個(gè)人。

3.2 工藝操作的智能化選擇

西固油庫(kù)擁有31具油罐，根據(jù)作業(yè)需要有155種工藝操作路徑，另外西固油庫(kù)的278個(gè)電控閥門以及16座油泵等主要設(shè)備的開啟或者關(guān)閉將是一個(gè)繁瑣的判斷過(guò)程，任何一個(gè)設(shè)備的錯(cuò)誤操作將導(dǎo)致非常大的安全隱患。油品移動(dòng)系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)了相關(guān)設(shè)備及路徑的智能化選擇。任何一個(gè)油罐的任何一種作業(yè)都能尋找到最短距離、最小摩阻的最優(yōu)路徑選擇方案。它的智能化還體現(xiàn)在任何一種設(shè)備在這條最優(yōu)路徑的開啟順序，關(guān)鍵設(shè)備所在這個(gè)路徑的權(quán)重比例設(shè)置判斷，以及閥門維修所造成的路徑障礙處理等方面。另外，西固油庫(kù)的工藝操作將因?yàn)橄到y(tǒng)對(duì)于油品物料平衡的智能化判斷永遠(yuǎn)不會(huì)有不同種油品造成混油事故。

3.3 油庫(kù)的工藝操作安全的七級(jí)保險(xiǎn)

如何確保油庫(kù)工作操作安全，已經(jīng)成為油庫(kù)工藝操作的重中之重。移動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)的投用改變舊有的油庫(kù)工藝操作方式，摒棄原有的工作操作思想，開拓了油庫(kù)工藝操作安全的新思路，全面實(shí)現(xiàn)了油庫(kù)工藝操作安全的七級(jí)保險(xiǎn)。

3.3.1 油庫(kù)所有管線的壓力及油泵進(jìn)出口壓力監(jiān)視

根據(jù)西固油庫(kù)已有的安全管理經(jīng)驗(yàn)，油泵的高效率運(yùn)行，管線的壓力控制已經(jīng)成為油庫(kù)安全控制的一個(gè)重要指標(biāo)。移動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)把壓力控制及油品移動(dòng)操作統(tǒng)一到同一個(gè)平臺(tái)，任何一個(gè)壓力的報(bào)警將立即引起有效的操作控制。油泵的運(yùn)行壓力控制將確保油品輸轉(zhuǎn)的高效率運(yùn)行，管線壓力過(guò)高或者過(guò)低后引起的移動(dòng)作業(yè)自動(dòng)停止或管線泄壓等方面都是油庫(kù)工藝操作的最重要的一級(jí)保護(hù)。

3.3.2 罐高低液位連鎖

油罐的高液位或者低液位運(yùn)行往往是油庫(kù)安全的重要安全隱患之一，浮盤的損壞，油罐冒油、抽癟很容易因?yàn)楣に嚥僮鞣矫娴氖д`而造成。移動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)合理的規(guī)避了這一安全隱患。西固油庫(kù)聯(lián)合設(shè)計(jì)院計(jì)算出所有油罐液位運(yùn)行的核定標(biāo)準(zhǔn)，包括高液位報(bào)警、高高液位報(bào)警以及低液位、低低液位報(bào)警，然后將核定標(biāo)準(zhǔn)在系統(tǒng)中制定為強(qiáng)制性安全操作規(guī)范，任何人都無(wú)法干預(yù)，并且針對(duì)如果出現(xiàn)的液位報(bào)警將實(shí)現(xiàn)有效的工藝自動(dòng)操作連鎖，提高了西固油庫(kù)的油罐使用安全。

3.3.3 泵的PID邏輯保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)

油泵作為油品輸轉(zhuǎn)工藝中的“心臟”，是否安全運(yùn)行也是油庫(kù)安全的重要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。西固油庫(kù)針對(duì)油泵的安全運(yùn)行情況創(chuàng)造性提出了聯(lián)合使用變頻器、PID調(diào)節(jié)和過(guò)壓力保護(hù)的方法，確保油泵的安全運(yùn)行。尤其是PID調(diào)節(jié)的使用，它根據(jù)油泵的運(yùn)行壓力反饋進(jìn)行出口閥門的變化開度設(shè)置，這一大膽的應(yīng)用在實(shí)際使用中效果非常好，有效的避免了油泵的喘振和氣蝕等現(xiàn)象，提高了油泵的使用效率，達(dá)到了油品流量，壓力控制，電機(jī)功效在高效率的統(tǒng)一執(zhí)行。

3.3.4 設(shè)備和移動(dòng)路徑的自動(dòng)化選擇

油庫(kù)關(guān)鍵設(shè)備的故障也是工藝操作安全的隱患之一。移動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)將這種關(guān)鍵性的隱患列入到考慮范圍，將故障設(shè)備設(shè)置到不使用狀態(tài)，所有的工藝操作都會(huì)繞開這個(gè)設(shè)備，不管是管線還是閥門，所以由故障設(shè)備導(dǎo)致的油品泄露的可能性為零。

3.3.5 油庫(kù)工藝操作的自動(dòng)切換

油庫(kù)工藝操作的作業(yè)切換作為工藝操作一個(gè)難點(diǎn)也是油庫(kù)工藝操作的一個(gè)安全隱患。西固油庫(kù)的油品移動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了工藝操作的自動(dòng)切換，比如按照時(shí)間或者液位的自動(dòng)切換功能等，從而有效的規(guī)避了這種風(fēng)險(xiǎn)。

3.3.6 現(xiàn)了油庫(kù)作業(yè)工藝的實(shí)時(shí)監(jiān)控

西固油庫(kù)具有作業(yè)類型多，作業(yè)路徑復(fù)雜，油罐利用率高等特點(diǎn)，油品移動(dòng)系統(tǒng)將油庫(kù)所有作業(yè)信息集中到一個(gè)平臺(tái)進(jìn)行管理。通過(guò)油庫(kù)作業(yè)列表中的作業(yè)號(hào)、作業(yè)類型、狀態(tài)以及來(lái)源和目的地等信息，可以隨時(shí)掌握油庫(kù)的當(dāng)前的所有作業(yè)內(nèi)容及狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了油庫(kù)作業(yè)工藝的實(shí)時(shí)監(jiān)控，有效的提高油庫(kù)的作業(yè)管理水平。

3.3.7 減少人工操作的失誤可能性

如何確保油庫(kù)工藝操作的安全，減少人工操作的失誤可能性也是一個(gè)重要方面。移動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)通過(guò)對(duì)可遠(yuǎn)程操作閥門以及處于適當(dāng)位置的手動(dòng)閥門設(shè)置優(yōu)先權(quán)重，移動(dòng)控制模塊（Movement Automation Control）的路徑選擇功能將使現(xiàn)場(chǎng)操作最小化。此功能對(duì)手動(dòng)閥多的罐區(qū)尤其有用。為了使任務(wù)從相鄰的管網(wǎng)中隔離出來(lái)，移動(dòng)控制模塊將優(yōu)先使用一個(gè)已經(jīng)關(guān)閉的閥門或可遠(yuǎn)程操作的閥門作為隔離閥，這樣現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)可以更少。有效的改變了人工干預(yù)的失誤可能性，提高了油庫(kù)工藝操作的安全級(jí)別。

3.4 “鮮活”的油庫(kù)工藝流程圖

相比較原有的油庫(kù)的流程圖，移動(dòng)自動(dòng)化提供一種嶄新的油庫(kù)工藝流程圖，使所有的設(shè)備變的“鮮活”。這種智能流程圖（Tank Farm Graphics，簡(jiǎn)稱TFG）為操作員提供一個(gè)清晰的物料移動(dòng)作業(yè)的圖形化界面。移動(dòng)作業(yè)相關(guān)操作步驟進(jìn)一步被自動(dòng)順序執(zhí)行程序所優(yōu)化并執(zhí)行，從而減輕了操作員對(duì)移動(dòng)作業(yè)相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所需要的人工操作。同時(shí)，也消除了遺漏某個(gè)設(shè)備所需操作的可能性。

相比較以往的流程圖, 所有的工藝作業(yè)狀態(tài)及設(shè)備狀態(tài)都在流程圖中有完整的體現(xiàn)，包括所有油罐的收發(fā)油狀態(tài)，油泵運(yùn)行情況，液位的上漲以及降低，她不但增加了所有設(shè)備顏色的變化，加粗的管線路徑，還將原有單個(gè)閥門、單個(gè)的泵、罐，串聯(lián)成一條完整的工藝路徑，清晰明了。另外，流程圖中不但有液位、溫度等庫(kù)存信息，而且針對(duì)油庫(kù)的收發(fā)作業(yè)情況，同時(shí)能夠監(jiān)控到每個(gè)油罐的體積以及收發(fā)存作業(yè)的狀態(tài)等。

4 結(jié)語(yǔ)

西固油庫(kù)在經(jīng)歷過(guò)管控一體化改造后，經(jīng)過(guò)近一年來(lái)的運(yùn)行，已充分證明了移動(dòng)自動(dòng)化解決方案是一個(gè)有效的、經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證的系統(tǒng)，該解決方案實(shí)現(xiàn)了油品和其它物料在復(fù)雜罐區(qū)管網(wǎng)上靈活、高效的移動(dòng)。它節(jié)省了庫(kù)存，防范了可能導(dǎo)致巨大損失的事故，提高了人員的工作效率，所有這些都有助于提高倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)的盈利能力。