自动付油系统中关键问题的解决

张羽（神华物资贸易有限责任公司，北京　100011）

自动付油系统中关键问题的解决

张羽（神华物资贸易有限责任公司，北京100011）

伴随着社会经济的不断发展，我国的石油行业也赢来了大好的发展契机。与此同时，人们生活水平的提升，私家车辆的迅速增长，也为成品油库的大量建设奠定了良好的基础，但同时也对成品油库的管理工作提出了相对更高的要求。在成品油库管理工作中，自动付油控制系统是其中十分重要的一项系统，其是实现油库装车以及管理自动化的技术保障。因此文章重点针对自动付油系统中的安全性、精度和可靠性等方面的关键问题予以详细描述。

自动付油系统；油库；关键问题；解决

石油公司承担着原油的开采、加工以及销售等多个环节的工作，其中自动付油系统则是专为油库的销售环节而建设的。具体来说，原油通常在经过加工之后就被制成不同标号的煤油、汽油和柴油等成品油。成品油用户通常多为大批量购油单位，其一般选择容量为十至五十吨左右的油槽车来负责成品油的运输。自动付油系统的目的就在于安全、准确的付油给用户，也就是实现油槽车的安全、精准装车。在此过程中，一方面要确保不发生溢油现象而导致浪费现象，另一方面还应该确保能够最大限度的装满油槽车，并且能够有效规避诸如火灾等安全事故的发生。在自动付油系统中，PLC作为控制核心，主要功能在于进行逻辑运算、联锁信号的采集、执行机构和泵等的控制等，同时还能够实现工控机的通信。工控机的主要作用在于提供付油过程的监控界面，并且实现和PLC、管理PC机、数显屏等实现通信，同时有效采集现场的一些模拟量信号。管理PC机的作用在于实现对成品油的进、销、存管理，同时针对IC卡用户或者是现金用户，分别支持IC卡支付和开票两种付油方式。

1　自动付油系统功能和实现方法研究

1.1现有付油系统概述

哈尔乌素油库改造前没有自动付油系统，整个发油过程纯粹人工手工干预。自动化水平低，同时人工成本高，工作效率低下，更重要的是人工手工发油精度差，整个发货过程具有极大的操作风险和管理漏洞。

1.2现有付油系统存在问题

（1）系统计量精度不高

发油系统的计量精度是十分重要的指标之一。目前，大部分油库普遍存在着发油过误差现象，虽然一次小小的发油误差并不会对一个几千吨存储量的油库产生影响，然而随着装车量的不断增加，发油过误差也会导致油品出厂损失逐渐攀升，从而直接影响到油库的经济效益。此外对于欠误差来说，其一客户不会同意，其二也无法通过国家计量单位的检测。

（2）人工操作不规范问题

油库是否安全离不开规范的操作。然而实际情况是，部分工作人员粗心大意，完全按照个人经验操作，从而导致事故的发生。例如在发油操作前，没有做好静电接地。在发油结束的时候，没有及时摘除静电接地夹。一次小的疏忽可能导致设备仪表出现损坏，而若大的疏忽则可能引发难以预估的危险和损失。

（3）系统的自适应能力不强

发油系统中包含了很多控制系统，然而在设计这些控制系统的时候，未能考虑到现场环境因素，导致系统在正常环境中可稳定安全运行，但是一旦外界环境出现变化，例如某个元件、仪表出现更换，设备维修等，都会导致系统难以正常发挥作用，严重情况下，还可能出现系统无法运行的现象。控制系统缺乏自适应的功能，使得系统的应用范围大打折扣，同时也增加了系统维护的工作量。

（4）保护措施欠健全

对于发油系统来说，在建设以及使用的过程中，需要做好自动化设备内外部双重的防护。内部防护主要指的是在设计时，考虑到的保护性能，诸如出现异常断电、报警等。而外部防护则主要指的是防雨、防尘和防撞击等措施。但是现实中，有些系统在保护方面缺乏对于异常情况的缓解和解救措施，系统的快速恢复能力较弱，不利于系统可靠性的发挥。

（5）信息化网络安全性不高

网络硬件的管理以及运行环境，使用人员的安全意识，软件和数据管理等方面均可能产生安全漏洞，轻微情况下可能导致信息系统瘫痪，严重情况下可能会导致失窃、失盗事件，进而导致经济犯罪。

1.3自动付油系统需求概述

为了从根本上解决人工手动发货效率低、操作过程风险高、业务管理漏洞大的油库实际发货既有问题，本项目研究用自动付油系统来完善整个发货的操作流程、发货精度以及安全运行的联锁机制。

通过设计规范的标准化操作流程，基于IC卡身份识别规范流程操作，同时借助稳定可靠的自动化仪表技术和过程管理软件实现发油自动化操作，基于数据流推动业务流转，杜绝管理漏洞，并可根据安全联锁报警系统实现紧急停止作业，确保油库作业安全。

1.4自动付油系统设计思路

为保证发油系统的精度、质量、现场使用、维护和维修，本次自动付油系统设备选择精确度高、维护量少、硬件具有当今国内先进水平，且经过实践论证是完善的产品，其它配套的设备合理、可靠，整套装置能满足所处区域的压力、温度、防爆等级及环境要求。

自动付油系统经过多年的发展已经形成了一套相对稳定的实施模式，一般由现场仪表、发油控制器、上位管理系统软件及通讯部分组成。本次自动付油系统的研究实施在原有系统产品架构的基础上，基于哈尔乌素油库现场实际，从发油流程设计、发油管理精确控制、发油业务数据管理等角度设计了规范化流程，并且重点结合仪表的实际性能参数，优化电液阀、优化控制逻辑算法、优化发油管理软件功能，确保系统稳定运行且符合油库管理要求。

1.5自动付油子系统架构研究

本次哈尔乌素油库自动付油系统采用集散式控制模式，现场共设有2个鹤位，系统由上位机（发货前置机、开票客户端）、下位机（智能操作编码器、智能批量控制器）、现场仪表（数控电液阀、双转子流量计、温度变送器、静电溢油保护器、管道泵）等组成。

图1　哈尔乌素油库自动付油系统

现场仪表主要实现现场工艺参数的检测并将数据信息传送到发油控制器，同时执行发油控制器下达的相关指令。

下位机（智能操作编码器、智能批量控制器）：操作编码器作为现场输入和显示单元，可以读取IC卡信息，同时也可以通过密码进行身份验证提油，在授权许可的情况下，同时通过操作编码器可以实现现场参数的设置和查看，在授权许可的情况下将参数下载至控制器；批量控制器作为整个系统的核心组成部分，主要用于接收上位管理系统及现场仪表反馈的信息，并根据控制算法执行泵阀控制，确保业务正常执行与安全操作。

上位机（发货前置机、开票客户端）：主要安装发油管理软件实现人机界面交互和系统运行记录和管理。

防溢油静电接地系统主要应用于油品及液态化工品的装车过程中，以便于对液位的高度进行监测。若液位高度上升到危险高度的时候，声光报警则会提示，并输出相应的信号，并自动断开装车系统的溢油静电保护其，避免溢流事故的发生。与此同时，还需要对静电接地情况进行持续的检测。若接地回路不良或者出现断开时，声光报警也会提示同时输出信号，自动停止装车，以保障生产作业能够安全运行。

在定量装车系统中，溢油静电接地保护器已经成为了必不可少的设备之一。

2　自动付油系统的特殊性

油库的付油系统虽然简单，然其也有着一定的特殊性。首先，成品油非普通商品，其具备着易燃和易爆的特性，付油过程中任意一个微小的火花放电，都可能导致爆炸事故的发生。若不能及时采取可靠的安全保护措施，则后果难以设想。因此在设计自动付油系统时首要考虑的问题是安全问题。其次，该自动付油系统利用计算机实现了全自动化付油，不仅能够有效降低工人的劳动强度，提升工作效率，还能够充分体现精度方面的优势。由于影响付油系统精度的因素较多，一般的软件算法难以有效解决该问题。因此需要选择特殊的办法予以解决。最后，自动付油系统在运行过程中，还应该考虑到可靠性的问题，只有确保了可靠性，才能够真正实现经济效益。

3　自动付油系统关键问题的解决

3.1安全性保证

针对油库这种易燃易爆的场所，首要任务是确保其安全。通常而言，可以选取隔爆型产品或者本质安全型产品。该自动化付油系统的主要设备包括：流量计、数显屏、电液阀和操作按钮等，全部都选用了隔爆产品。而可燃气体报警器、液位计、溢油静电控制其、IC卡控制器则全部选用的是本安型产品。隔爆型产品是外壳经过特殊设计的产品，将其用在危险场所，能够有效阻止壳内的危险能力到达壳外。本安信号主要指的是信号自身是安全的，即便其位于危险场所中也不会出现爆炸现象。本安型产品和计算机连接的时候，需要借助安全栅，并将安全栅安装在控制室中，借助其促使本安信号能够进入到危险场所中，并能够有效阻止危险火花进入到易燃易爆场所中来。

以下以可燃气气体报警控制回路和溢油静电检测控制回路为例，着重就该系统的安全性进行描述。第一，在油罐区以及鹤位上安全可燃气体变送器一次仪表，其主要输出模拟量信号，且这种信号主要是利用安全栅传输给工控机，也就是PLC系统。一旦可燃气体的浓度超过了PLC规定设置的值时，系统便会主动报警，同时PLC则会响应，实现控制停泵和关阀等操作。第二，溢油静电系统控制主要有两个方面。其一为防静电溢油控制。其二为防槽车溢油控制。该系统设置静电接地夹在鹤位处，其材质主要为铁质，并直接和PLC开关量输入模块相互连接。同时夹的两端短路和开路直接对应着输入PLC的开关量信号的通断，若该开关信号断开的时候，在表示系统存有故障。

不付油的时候，其夹在导电的工作状态板上，而付油的时候则是夹在槽车的导电部位。与此同时，夹本身和大地相通，夹在槽车上的时候，则会形成槽车外壳对地的通路，进而促使静电火花能够更好的对外放电。

实际付油的时候，如果接地夹出现脱落或者接触不良的时候，则输入给PLC的信号会自动断开，PLC一旦扫描到该状态，则会立即控制停泵和关阀，防止付油系统在接地不良的状况下继续工作。此外，还安装一个液位开关在鹤管位置的上部。在正常付油的时候，确保油品液面不会上升到开关位置。如果液位达到了开关的位置，则开关将会自动闭合，并可能出现溢油现象，PLC扫描到该信息后，立即控制停泵和关阀，促使付油过程立即结束。

3.2付油精度的保证

自动付油系统的显著优势之一就是精度。付油过程实质上是将油库储油罐中的油品利用付油管线输送到装车鹤位，然后在注入到油槽车中。通常而言，会设置调节阀在输油管线上，或者利用变频器调节输油泵的转速来对输油量进行有效调节。因此，确保自动付油系统的精度，可以从调节阀和变频器两个角度入手。调节阀和变频器属于两个独立的方案，实际中需要综合经济性、安全性等多种因素来合理选择。

第一，调节阀。在该系统中，安装调节阀在每一个付油鹤位关系上。常规的做法在于选用防爆调节阀，但是成本过高。因此可选择能够确保精度的相应替代产品，在该系统中，最终确定选用性价比合理的数控阀，亦可以称之为电液阀，其主要利用数字量控制，并分多段开关，类似于调节阀，确保能够实现精度目标。运用数控阀时，具体付油流程如下：开始付油，首先启动付油泵，为防止水击问题，确保先小后大的控制数控阀的开度。实际付油过程中，工控机需要对流量计的实际数值进行实时检测。付油结束后，工控机——PLC系统需要控制阀门，并分多段开关，直到完成付油过程。由于阀门的个体差异较大，且阀门在开关时存有一定的时延，加之使用环境对于阀门等的影响，软件上的一般算法难以解决实际问题。因此通常可以采用自适应的方式来予以解决：预存流量所对应的关阀提前量数据库在工控机中，然后将实际检测的流量和流量预存量进行对比，一旦累计流量达到了数据库设置的值的时候，输出阀门关断信号，同时始终对比流量值和数据库中的预设值，如果相等则输出一次关段信号，直到阀门完全关闭，从而实现精确付油。同时，完成每次付油后，还应该对付油误差进行计算，一旦超出规定范围就应该将数据库中的参考值进行适当的调整，确保系统的精度能够满足需求。

第二，变频器。其主要应用流程为：工控机——PLC系统输出4～20mA的连续模拟量信号给变频器，确保泵电机的转速能够在工频和静止间保持连续的变化，进而实现精准付油。通常需要将变频器安装在室内，需要远离易燃易爆场所，无需考虑防爆问题。不过变频器投资成本较高。主要原因在于变频器通常在某一时刻内只能控制一台电机。因此需要确保变频器和鹤位的数量相等。因此该措施的适用范围为鹤位较少的小型油库中。

3.3可靠性保证

自动付油系统是否可靠直接关系到系统的正常稳定运行。若系统不稳定，则会导致停运等事故，严重情况还可能导致较大的经济损失。因此需要采用一定的措施来确保自动付油系统的运行可靠性。在实际运行中，可以借助手动以及自动的方式能够全面提升系统的可靠性。例如增加手动和自动切换开关。若自动付油系统出行故障时，可以快速切换到手动方式来开展付油操作。不过值得注意的是，需要分开安装手动和自动控制电源，便于后期的维护检修工作的开展。

4　结语

总之，伴随着成品油市场的逐步发展和日渐完善，自动付油控制系统的应用范围也日渐广泛。对于自动付油系统来说，其具备着一定的特殊性，也就是成品油本身具备着易燃、易爆等特点，安全问题成为自动付油系统首要解决的关键性问题。同时自动付油系统还应该确保精度精准和可靠等要求。文章结合自动付油系统的实际状况，详细就其涉及到的安全问题、精度问题和可靠性问题等进行了详细的探讨，能够确保更好的改进自动付油控制系统，从而更好的发挥其应用的功能。

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