采用定量装车控制系统提高火车装车安全性

王开宏 胡洋 赵发

引言

洗涤剂化工厂（以下简称洗化厂）是中国石油天然气股份有限公司抚顺石化分公司下属的大型化工厂，主要产品有直链烷基苯、和称脂肪醇、烷基苯磺酸等，是目前亚洲最大的表面活性剂原料生产基地，是抚顺石化公司四大石油化工原材料生产基地之一。

洗化厂烷基苯装置经过历次改造，烷基苯产量从1990年建厂的年产7.2万吨，已达到目前的年产30万吨，而烷基苯的运输方式一直以铁路罐车运输为主。目前洗化厂储运车间烷基苯火车装车系统包括装车泵P-2607（2010年增加P-2606泵作为备用泵）、输送管线、16台装车鹤管。装车泵布置在成品泵房内。烷基苯由储罐经装车泵输送至成品装车栈台，从栈台西侧分送至位于两条铁路线上的16个鹤位。目前，火车罐车装车以鹤管人工付油、手工检尺作业为主，技术落后，劳动强度非常大，每班需配备三人同时操作，才能保证安全、准确装车。如何快速高效并安全地完成装车、降低人工成本、实现装车自动化显得十分迫切。

一、火车装车现状

1.现有装车系统设备：

装车泵P-2607/P-2606额定流量均为200m3/h，扬程80m，额定功率75KW。将烷基苯从成品罐区输送至火车栈桥，管线长度300米。火车栈桥东西走向，两侧分别有8个鹤位，总共16个鹤位。P-2607泵出口管线为DN200口径，管线(长300米)至火车栈桥西侧，分2路缩径为DN100管线，每路再分为4路DN100管线，经过过滤器、气动阀至装车鹤管。

2.装车操作情况说明：

(1)16个鹤位不能同时装车。

(2)8个鹤位同时装车时，只能保证6-7个鹤管有流量。6-7个鹤管流量不同，有抢量现象。

(3)普遍采用4个鹤位轮流装车，每个轮换批次时间1小时20分钟。

(4)有时采用6个鹤位装车。

(5)偶尔有2车装车情况。

3.装车流速核算

根据装车泵流量和鹤管尺寸计算鹤管出口流速v。目前鹤管出口均为伸缩套管，出口口径比鹤管公称直径稍大，为150mm。按照鹤管出口管径计算出口流速。

v=装车泵流量/出口管线截面积=；

当 1台泵对4台鹤管时，平均流速 V4=，VD=0.79×0.15=0.119＜0.8；

当1台泵对3台鹤管时，流速V1==1.05m/s，VD=1.05×0.15=0.158＜0.8；

当1台泵对2台鹤管时，流速V1==1.57m/s，VD=1.57×0.15=0.236＜0.8；

当1台泵对1台鹤管时，流速V1=3.14m/s，VD=3.14×0.15=0.471＜0.8；

由此可见，无论火车装车开始或结束阶段的VD值均满足《防止静电事故通用导则》（GB12158-2006）的要求。

在装车鹤管未侵入液面之前的装车流速只有4台鹤管同时开流速0.79 m/s时才能满足规范要求的1 m/s。装车临近结束会出现1台泵对1台鹤管的极限情况，流速达到3.14 m/s，但由于鹤管已浸入液面，而其VD值满足要求。因此在不改变火车装车泵流量的前提下，必须4台鹤管同时开始装车，才能将鹤管出口流速降到规范要求以下。

二、定量装车控制系统配置

1.现场仪表设备配置

每套现场装车子系统控制一个鹤位，包括质量流量计一台，批量控制仪一台，装车控制阀一台，现场操作台一套；每个鹤位防爆接线箱一个，装车切断阀一台，防静电接地夹一台(电缆长度定制)，防溢流开关一台(电缆长度定制)；现场信号通过防爆接线箱进入批量控制仪。

2.鹤位供电与通信配置

在装车控制室内为每台鹤位提供一路220V AC供电开关，每路二端各配置一只浪涌保护器。每个鹤位上的质量流量计、装车控制阀、批量控制器、防溢出设备、防静电设备等所需的220V AC和24V DC供电均由该鹤位的防爆接线箱提供。8台批控仪的通信总线通过RS485总线通讯到控制室，在配电柜配置通信浪涌保护器，通信线通过通信控制器进入装车监控站计算机。

3.装车站配置

该系统16个鹤位（一期先对8个鹤位进行改造），使用一台监控操作站、配置组态软件及装车监控管理软件，一个装车业务站、配置装车业务管理软件包。一台通信控制器、一台报表票据打印机、一台票据打印机等。整套系统配置一台3KVA 30min的不间断电源。装车监控站计算机、装车业务站计算机，通过TCP/IP联网。

4.关于装车泵的问题：

火车装车采用1台大泵带若干个鹤位装车，在此情况下鹤位装车情况的变化对管线压力会产生一定的影响，从而影响装车系统的精度。为解决此情况可以通过变频调速控制机泵转速以保持主管线上压力稳定，保证流量计工作在某一流量段，提高流量计计量精度，同时配合装车控制阀，有效减小装车过程的产生的水击和提高系统精度。

5.装车系统设备选型

(1)控制阀门

装车控制阀为带有紧急切断功能的批量控制阀。

(2)流量计

流量计采用高精度质量流量计。质量流量计的优点是精度高，流量计数据可以做为计量交接的依据，简化工作流程、提高企业效率。

(3)防溢液位开关

(4)批量控制仪：

装车控制系统的现场设备中，批控仪是核心控制设备。它是以微控制器为核心的新型智能化仪表，可以和流量计、温度计、防溢液位开关、防静电接地开关、控制阀门等配套，对灌装过程进行程序控制、定量控制、防溢连锁控制、防静电接地连锁控制，可对液态物料灌装过程的流量进行温度补偿和累计。选用隔爆型防爆仪表，可以直接安装于有防爆要求的现场鹤位旁。即可以单机独立完成批量灌装控制，同时也允许挂接在总线上与监控计算机实时通信，将现场信息集中到业务室进行更有效的管理，构成一个完整的分布式定量装车控制系统。