試論大型液化石油氣地下儲庫的自動化控制及管理

張琦

摘 要：隨著我國計算機(jī)技術(shù)以及管控一體化快速發(fā)展，液化石油氣的運(yùn)輸和儲存工作的自動化管理和控制也已經(jīng)成為了可能，而這對于提升石油企業(yè)的管理水平和真正的實現(xiàn)安全生產(chǎn)也是十分有利的，該文便簡單介紹了大型液化石油氣地下儲庫的自動化控制和管理。

關(guān)鍵詞：液化石油氣 地下儲庫 自動化管控

中圖分類號：U415 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（c）-0179-01

1 大型液化石油氣地下儲庫的管控系統(tǒng)

以某大型液化石油氣的地下儲庫工程為例，其是由六部分組成的，分別為丙烷地下庫區(qū)、丁烷地下庫區(qū)、換熱操作區(qū)、汽車裝車區(qū)、裝船碼頭區(qū)以及卸船碼頭區(qū)，它們是分布在不同的區(qū)域內(nèi)的，并且個別區(qū)域之間的距離也達(dá)到了3 km。所以，如果從自控流程的角度來看，邏輯控制和連續(xù)控制應(yīng)是同時存在的，并且邏輯控制的結(jié)構(gòu)應(yīng)更加的復(fù)雜。

與普通的煉油裝置的自動控制系統(tǒng)相比，庫區(qū)的監(jiān)控系統(tǒng)還是存在一定的區(qū)別的，當(dāng)然庫區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)必須具備控制、監(jiān)視以及檢測等常規(guī)功能，同時它還要具備信息管理功能，在控制上主要還是以開關(guān)控制的方式為主，模擬量調(diào)節(jié)回路的方式不多。根據(jù)以上的種種特點，我們?yōu)榇舜笮鸵夯蜌獾牡叵聝煸O(shè)計了一套兼具順序控制功能和連續(xù)控制功能的DCS。此系統(tǒng)都分布在各區(qū)域現(xiàn)場，并且都與控制室內(nèi)的控制站相連，管理計算機(jī)可以對地下儲庫的運(yùn)行和銷售工作進(jìn)行有效的管理，從而實現(xiàn)了一個真正的分散型的管控一體化的自動化系統(tǒng)。

2 大型液化石油氣地下儲庫的庫區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)

在地下儲庫工程中，地下洞庫是其最為重要的組成部分，其能夠有效的監(jiān)控內(nèi)部的各項參數(shù)的變化。而與地下儲罐相比，地下洞庫在進(jìn)行儀表選型工作時是有著明顯的區(qū)別的。地下洞庫需要測量的參數(shù)有很多，如壓力、洞庫內(nèi)的介質(zhì)溫度、液化氣液位、凝結(jié)水與液化氣界位等。在大型液化石油地下儲庫工程的建設(shè)過程中，應(yīng)特別注意檢測儀表的選型和安裝工作，工作中如果稍有不當(dāng)，就可能帶來非常嚴(yán)重的后果。

3 液化氣調(diào)和

在兩個地下儲庫中分別儲存著丙烷和丁烷，而銷售系統(tǒng)所銷售的液化石油氣卻都是單一的組分，因此，最后銷售的液化石油氣實際上都是由丙烷和丁烷這兩種氣體調(diào)和而成的。丙烷和丁烷氣體相互調(diào)和的方案有很多，其中最常用的為兩組分閉環(huán)比值調(diào)和系統(tǒng)、單組分閉環(huán)調(diào)和系統(tǒng)和在線質(zhì)量目標(biāo)值閉環(huán)控制調(diào)和系統(tǒng)三種。這里我們選擇了兩組分閉環(huán)比值調(diào)和系統(tǒng)這種方案，其能夠更加準(zhǔn)確的控制液化石油氣中丙烷和丁烷的體積比。雖然一般情況下，主組分和副組分應(yīng)各自形成一個單獨的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，但是主組分的給定值與副組分的給定值卻一定是成比例的，具體的公式總結(jié)為：F1=KF2。

當(dāng)外界因素對主組分的流量產(chǎn)生干擾時，流量就會被動的發(fā)生變化，這時主組分調(diào)節(jié)器就會依據(jù)流量定值開始調(diào)節(jié)工作，而同時經(jīng)過比值器K時也會使副組分調(diào)節(jié)器的給定值發(fā)生變化，也就是調(diào)節(jié)比值的過程。經(jīng)過此過程中，兩個流量器的流量值又都回到了最初了給定值，并且其比值也是不會發(fā)生變化的。

4 大型液化石油氣地下儲庫的裝車控制及銷售管理系統(tǒng)

在此大型液化石油氣地下儲庫的建設(shè)工程中，我們選擇的是分布式裝車控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)能夠最大限度的降低人力、物力和成本，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)汽車裝車的自動化。作為裝車控制系統(tǒng)的重要組成部分，定量裝車控制儀能夠?qū)崿F(xiàn)裝車過程中的溫度補(bǔ)償、流量補(bǔ)償、定量控制、防靜電連鎖以及參數(shù)設(shè)置等功能，也能夠與上位機(jī)進(jìn)行雙向通訊。在定量裝車系統(tǒng)中，主要有流量計、防靜電接地開關(guān)、控制閥、防溢開關(guān)以及裝車緊急停止開關(guān)等設(shè)備，其中最主要的就是流量計和控制閥這兩類設(shè)備。

4.1 流量計

在裝車控制系統(tǒng)中所使用的流量計，我們通常都選用流量儀表，其精度為0.2級或是0.5級，可以選擇的流量計類型有雙轉(zhuǎn)子流量計、渦輪流量計、質(zhì)量流量計、刮板流量計以及腰輪流量計等，工藝管線的安裝條件、投資的規(guī)模以及介質(zhì)的實際工況等內(nèi)容都會對最終流量計的選型產(chǎn)生影響。如果控制系統(tǒng)對精度的要求較高，則建議選擇質(zhì)量流量計、刮板流量計或是雙轉(zhuǎn)子流量計。

4.2 控制閥門

在裝車系統(tǒng)中，可以選擇的控制閥門種類有很多，如電磁閥、電動閥、氣動閥以及數(shù)字多段閥等等，但是在裝車工藝要求中，應(yīng)盡量避免出現(xiàn)水擊現(xiàn)象，并且管道內(nèi)部的介質(zhì)流量速度也應(yīng)是在合理的范圍內(nèi)的。因此，在此地下儲庫的建設(shè)過程中，我們選擇了數(shù)字電液控制閥，其由兩部分組成，即主閥和兩個電磁閥，閥的上游端和下游端分別為常開型電磁閥和常關(guān)型電磁閥，從而有效的控制主閥的開啟狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)。

如果兩個電磁閥被同時勵磁了，那么主閥就會開啟，相反如果兩個電磁閥的激勵都被消除時，那么主閥就會是關(guān)閉的狀態(tài)。如果僅有常開電磁閥被激勵，液體就會被鎖住。閥蓋內(nèi)部的液體壓力是不會發(fā)生變化的，閥門提升頭也會保持在一個固定的位置上，介質(zhì)在管道內(nèi)的流動速度就是恒定的，當(dāng)操作條件該變化，這種狀態(tài)才會變化，也就實現(xiàn)了控制閥的“多段頭”。當(dāng)兩個電磁閥都被勵磁后，常關(guān)的電磁閥就打開了，閥蓋內(nèi)的液體就會流到下游段，當(dāng)介質(zhì)在管道內(nèi)的流動速度達(dá)到設(shè)計值時，閥門提升頭也會保持在一個固定的位置，介質(zhì)的恒定的流動速度也是會隨操作條件的改變而改變的，這就是“兩段開”的實現(xiàn)過程。

主閥實際上就是一種響應(yīng)控制設(shè)備，它能夠?qū)⒄麄€控制回路都隔離開來，這樣就更容易操作閥門了，并且閥門的開啟狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)也就能夠協(xié)調(diào)準(zhǔn)確了。“兩段開”的過程是以中等流量付出液化氣的，這樣能夠有效的減少裝車時液面上方的介質(zhì)蒸汽濃度，同時靜電積聚也被降低了。而“多段關(guān)”的過程則是逐步的減少流量的過程，既避免了水擊現(xiàn)象的出現(xiàn)，也減少了沖過量誤差。如果能夠合理的應(yīng)用多段電磁閥，那么對降低靜電和能耗以及達(dá)到平穩(wěn)的開啟、關(guān)閉和高速付給油的效果都是十分有利的。

分布式的裝車控制系統(tǒng)能夠有效的實現(xiàn)信息集中和分散控制的功能，同時也為銷售管理的自動化提供了充分的條件。不同的管理制度和操作要求，所采用的裝車業(yè)務(wù)管理軟件和營銷管理軟件也是有所區(qū)別的，將它們分別安裝在裝車業(yè)務(wù)管理計算機(jī)和上位管理計算機(jī)上。前者能夠發(fā)出各類裝車指令并實現(xiàn)各類裝車控制功能，并且打印發(fā)票、裝車業(yè)務(wù)登錄以及統(tǒng)計報表等業(yè)務(wù)管理功能也是可以在裝車業(yè)務(wù)管理機(jī)上實現(xiàn)的，可以隨時的查詢各個車輛的加氣量和加氣時間，同時也避免了人為操作時出現(xiàn)的各類失誤；而后者則可以及時的收集到銷售管理工作中所需要的各類數(shù)據(jù)和資料，從而幫助管理者準(zhǔn)確的掌握全庫區(qū)的生產(chǎn)情況和銷售情況。

5 結(jié)語

通過以上對某大型液化石油氣地下儲庫工程自動化控制及管理系統(tǒng)的簡要論述，我們發(fā)現(xiàn)如果在大型液化石油氣的地下儲庫工程能夠較好的應(yīng)用更為先進(jìn)的控制及管理一體化技術(shù)，那么在企業(yè)生產(chǎn)制造的過程中就能夠最大限度的降低事故發(fā)生的概率，真正的實現(xiàn)安全生產(chǎn)，充分的保證了企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)效益，幫助企業(yè)用最快的速度收回投資的成本，而這也正是我國大型液化石油氣地下儲庫工程的發(fā)展趨勢。

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