油庫罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的設計

張婉青　曹弘堅

【摘 要】為了保證罐區(qū)油品在存儲的過程中安全、穩(wěn)定、可靠，油庫必須有一個集信息化、系統(tǒng)化、自動化于一體的監(jiān)控系統(tǒng)。通過對傳統(tǒng)監(jiān)控方式的升級改造，新設計的罐區(qū)監(jiān)控包含儲罐儀表設備監(jiān)控、泵閥操作、工藝管線監(jiān)控及儲罐算量構成。其中重點介紹了液位測量系統(tǒng)方案和罐容罐量計算方法。該系統(tǒng)具有較好的實際應用價值。

【關鍵詞】油庫；監(jiān)控系統(tǒng)；液位測量；罐容罐量計算

中圖分類號： TP273 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）17-0054-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.17.026

【Abstract】In order to ensure the safety， stability and reliability of the storage of the oil in the tank area， the oil depot must have a monitoring system integrated with information， systematization and automation. Through the upgrading and upgrading of the traditional monitoring methods， the newly designed tank area monitoring includes the monitoring of the instrument equipment， the operation of the pump valve， the monitoring of the process pipeline and the calculation of the storage tank. The plan of liquid level measurement system and the calculation method of tank capacity are introduced emphatically. The system has good practical application value.

【Key words】Oil depot； Monitoring system； Liquid level measurement； Tank capacity calculation

0 引言

石油作為重要的能源，其開采、運輸、保存、使用等一系列環(huán)節(jié)都必須嚴格地規(guī)范化管理。石油公司油庫以發(fā)送油品、儲存油品、油罐車運輸為主。其中，在油品的儲存環(huán)節(jié)中，部分罐區(qū)的監(jiān)控系統(tǒng)還延用著傳統(tǒng)的監(jiān)控方式，存在著隨意性強、可靠性不高、監(jiān)控不及時等缺點。因此，及時對油庫監(jiān)控系統(tǒng)進行改造，設計出一套安全、先進、可靠的監(jiān)控系統(tǒng)很有必要。

1 罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)結構

根據(jù)分散控制集中監(jiān)控的原則，油罐實時監(jiān)控管理系統(tǒng)由單元罐區(qū)控制站、可燃氣體報警單元、計量數(shù)據(jù)采集單元以及計量監(jiān)控操作站組成。

每個單元罐區(qū)（例如成品油罐區(qū)）設置獨立的控制站，控制站采用PLC控制系統(tǒng)，各個單元罐區(qū)控制站通過現(xiàn)場總線（ProfiBUS）連接到中央控室的監(jiān)控作業(yè)操作站，完成監(jiān)視和控制功能。

每個單元罐區(qū)設置獨立的可燃氣體報警單元，可燃氣體單元由可燃氣體控制器和現(xiàn)場的可燃氣體檢測器組成，現(xiàn)場可燃氣體檢測器必須符合罐區(qū)安全的相關規(guī)定。各單元罐區(qū)的可燃氣體報警器通過現(xiàn)場總線（RS485）連接到監(jiān)控作業(yè)操作站，完成可燃氣體監(jiān)視和報警功能。

計量數(shù)據(jù)采集單元由嵌入式計量采集站、罐區(qū)計量儀表和現(xiàn)場總線（MODBUS）組成。嵌入式計量數(shù)據(jù)采集站通過現(xiàn)場總線（MODBUS）采集現(xiàn)場計量儀表的數(shù)據(jù)和信息，并通過局域網(wǎng)（TCP/IP）將數(shù)據(jù)和信息上傳到中央控制室的監(jiān)控作業(yè)操作站。

計量數(shù)據(jù)采集單元的設置根據(jù)現(xiàn)場計量儀表的數(shù)量及位置分布確定。

在中央控制室設置監(jiān)控作業(yè)操作站。監(jiān)控作業(yè)操作站可以根據(jù)需要設置一個和多個。監(jiān)控作業(yè)操作站也可以根據(jù)需要設置在單元罐區(qū)操作室。

2 罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)功能

a、實時監(jiān)控每個油罐的液位密度和溫度，實現(xiàn)油罐液位棒圖動態(tài)顯示。

b、實現(xiàn)液位安全高度的實時報警和低液位報警。

c、動態(tài)顯示油罐油品進出罐的狀態(tài)和流量。

d、實時計算每個油罐油品的含水量和凈質量庫存。

e、液位歷史曲線和庫存歷史曲線的動態(tài)查詢。

f、局域網(wǎng)內(nèi)整個罐區(qū)液位、庫存網(wǎng)上發(fā)布和實時監(jiān)控。

g、根據(jù)油品的銷售數(shù)據(jù)形成每日油品罐區(qū)的銷售/庫存日報表和盈虧數(shù)據(jù)分析。

3 罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)主要界面

罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)主要設計界面如圖1、圖2所示。

a、安置在控制臺監(jiān)視面的高分辨率彩色顯示器實時顯示監(jiān)視畫面、操作提示和報警信息。

b、任何時候發(fā)生的報警信息均立即在醒目區(qū)以漢字報道，同時產(chǎn)生警聲。

c、任何操作均以漢字或圖形提示，采用菜單和按鈕選擇方式，方便簡捷，操作人員無須特別培訓即可進行操作。

d、系統(tǒng)提供的顯示區(qū)畫面有如下一些內(nèi)容：

（1）液位全貌：罐區(qū)內(nèi)所有儲罐的液位模擬條，并以數(shù)字標出各罐的液位、溫度、容積、重量的值以及液位到設定限的時間估算。

（2）流程：按區(qū)域、油品劃區(qū)，顯示儲罐、管線、閥門、機泵，罐內(nèi)液位模擬顯示，并標注液位、溫度、壓力值，閥門、機泵以顏色標注開關狀態(tài)。

（3）儲罐參數(shù)：每罐一幅，包括罐的幾何尺寸、安全高度、液位、溫度、液位和溫度的設定限值、到限時間、體積、比重、重量，存放物料的名稱，該罐的模擬液位、溫度棒圖等。

（4）工程參數(shù)：以集中彈出式窗口方式彈出顯示各類參數(shù)，顯示內(nèi)容取消時恢復原先的內(nèi)容，不影響原畫面。

e、事件記錄：彈出顯示已登錄的某日發(fā)生的生產(chǎn)事件，如報警、開關機器時間、通訊故障、設備故障等。

f、操作記錄：通過專門口令彈出顯示已登錄的某日發(fā)生的重要操作。

g、實時時間：一直在畫面上顯示。

4 罐區(qū)監(jiān)控液位測量系統(tǒng)方案

以Rosemount 高精度計量級雷達液位計和計量系統(tǒng)為例，來介紹罐區(qū)監(jiān)控液位測量系統(tǒng)方案

Rosemount—REX系列雷達液位計采用全數(shù)據(jù)信號處理技術Digital Signal Processing （DSP） 和全數(shù)字化參考標準技術Digital Reference Technique （DRT） 以獲得監(jiān)管傳遞（貿(mào)易交接）等級的液位精度測量效果。

Rosemount雷達液位計具有高度可靠性， 完全無須維護。REX系列平均無故障工作時間（MTBF）達到103年，PRO系列平均無故障工作時間（MTBF）達到68年。Rosemount—高精度計量級雷達液位計在全球的儲罐和煉廠被廣泛應用， 全球總安裝數(shù)量超過十萬臺，占全球計量級雷達液位計市場50% 以上，能夠提供適合所有類型的儲罐和大多數(shù)介質應用的產(chǎn)品型號。

Rosemount 雷達液位測量系統(tǒng)是一個完整的計量和庫存管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以包含液位，多點溫度，介質的平均溫度，壓力，密度（變送器測量實時在線的密度），油水界面等信號。

TankMaster軟件包具有完整的庫存管理功能，網(wǎng)絡連接功能及與DCS系統(tǒng)通訊功能。它可以顯示液位，多點溫度，介質的平均溫度，壓力，密度，油水界面等信號的數(shù)值，儲存大罐的容積表，并根據(jù)API或國家標準計量罐內(nèi)液體標準體積和質量等數(shù)據(jù)。

液位精度REX39系列： +/—0.5毫米（貿(mào)易交接級）。

系統(tǒng)液位檢測結構如圖3所示。

用到的主要設備如下：

a、液位：REX系列計量級雷達液位計。雷達液位計測量原理為調頻連續(xù)波，精度為±0.5mm，四線制；供電電源220V AC。雷達液位計內(nèi)置安全柵，不用隔爆。

b、顯示：罐旁顯示及數(shù)據(jù)采集單元。

c、溫度：多點熱電阻溫度傳感器。多點溫度計MST接入罐旁的數(shù)據(jù)采集單元DAU，數(shù)據(jù)采集單元DAU接入雷達液位計REX，壓力變送器直接接入雷達液位計REX。

d、現(xiàn)場通訊單元：雷達液位計輸出總線信號至現(xiàn)場防爆接線箱，經(jīng)過接線箱并聯(lián)后進入控制室的現(xiàn)場通訊單元FCU，現(xiàn)場通訊單元FCU輸出RS485信號進入PLC系統(tǒng)。

e、密度：高精度靜壓壓力變送器。

f、現(xiàn)場總線調制解調器。

g、液位：音叉液位開關。

5 罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)罐容罐量計算

本罐量計算采用基于Windows平臺的組件對象（COM+）技術，公司范圍內(nèi)提供一套罐量計算的服務程序，由這個服務程序提供所有客戶端所需的罐量計算服務，客戶端直接調用服務程序完成罐量的計算結果。客戶端可以是任何人開發(fā)的運行在 Windows 平臺下的應用程序，也可以支持對象編程的工控監(jiān)控軟件調用。

罐量基礎數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一存儲在中心數(shù)據(jù)庫服務器中，公司范圍內(nèi)僅在線一套罐量基礎數(shù)據(jù)，保證了罐量計算結果的正確性和一致性。圖4為罐量計算軟件的系統(tǒng)結構流程圖。

6 結束語

該油庫罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)投入使用以來，因其具有良好的實時性、可操控性和數(shù)據(jù)傳送準確性，實現(xiàn)了監(jiān)控管理的系統(tǒng)化、規(guī)范化和自動化，消除了傳統(tǒng)人工管理方式存在的隨意性強、可靠性不高、監(jiān)控不及時、人為誤差大等缺點。該監(jiān)控系統(tǒng)的使用具有廣泛的現(xiàn)實意義。

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