建材行业附属油库智能化控制系统

2020-11-05盛文斌李蕴怡

建材世界 2020年5期

盛文斌,李蕴怡

(1.中国建材国际工程集团有限公司，上海 200063;2.公行安全科技有限公司，上海 201103)

建材行业多为能源消耗巨大的企业，其中以玻璃厂最为突出，这些企业在生产过程中常常会使用燃烧油品作为熔窑的热量来源，而这一过程对于油品的消耗是巨大的，以信义集团北海项目为例，其2条500 t/d的电子超薄浮法玻璃生产线、2条1 100 t/d的超白超厚浮法玻璃生产线，每天耗油量512 t，为了保证油品的稳定供应、企业的安全生产，其在厂内建有4座5 000 m3的附属油库，总储量高达20 000 m3。这类企业附属油库其功能包括油品的卸车、油品的储存、油品的加热、油品的脱水以及油品的供应等，其功能复杂、事故风险高、安全监控难度大，对此采用先进的智能控制系统非常重要。

出于市场竞争的需要，国外的油库管理中已经引入了先进的工业控制技术[1]，国内的石油化工行业也建立了一套完善的油库智能化控制系统，其包括消防、安防、门禁、监控、工艺调度、环境监测、智能管控、油品罐装、储罐计量、自动发油、生产管理、设备管理、阀门控制及安全联锁等方面，可以满足企业负责人对油库进行24 h管理及监控，达到统一控制、稳定操作、安全生产、有效管理、提高能效的目的，加强经济效益，进一步提升企业的行业竞争力。

目前建材行业在附属油库的管理上仍然采用的是最原始的方式，包括阀门的手动操作、工人的定时巡检、管理人员的电话沟通等，在先进的智能控制系统领域完全处于空白，该文由建材行业附属油库的智能控制系统入手，提出一套适合建材行业的先进控制系统。

1 石油化工行业智能化控制系统结构描述

石油化工行业的智能化控制系统由多个不同子系统组成，各子系统之间的功能独立，企业可以根据不同的要求采用数量不等的子系统组建智能化控制系统。子系统之间功能独立，但所有数据集中存储在后台数据库中，做到统一管理。各子系统的数据互相保持开放，保证整个智能化控制系统的完整性。

1.1 消防系统

消防系统一般以智能控制为核心，采用微处理器进行控制，通过智能控制中心来控制火灾探测器和联动控制装置[2]。消防系统接收到信号第一时间在中控大屏幕上显示火灾发生时间、地点和报警信号来源，并调取监控系统的图像信息在中控大屏幕上提供火灾地的画面情况，由中控人员确认后，进行下一步操作。

如果中控人员未解除报警，系统自动开展预留的消防流程，包括在人员密集场所喇叭广播疏散人群、后台自动向消防队上报火灾险情、自动检测消防泵及泡沫站的运行情况、打开油罐的消防喷淋系统，关闭油库内危险阀门，最大程度降低火灾损失。

1.2 门禁系统

门禁系统又称人脸识别系统，主要包括数据采集、图像匹配与识别。

数据采集：通过摄像系统将油库操作、管理人员的人脸数据采集，通过识别模块处理后，将数据上传至数据库与对应人员的身份信息相互匹配。

图像匹配与识别：通过预装在门禁系统处的识别系统，对人脸进行扫描后，与数据库中的特征模板进行匹配，根据结果判定人员信息。

门禁系统能有效地减少无关人员进入油库，增加了油库的安全性。

1.3 监控系统

监控系统一般由前端设备、传输电缆、切换控制设备以及显示设备组成[3]，前端设备采用高清摄像头、云台等监控手段，通过传输电缆将信号远传至中控室，在中控室大屏显示现场画面，做到实时监控。

监控系统对油库内所有区域达到完全覆盖、无死角，建立全面、完善的集中监控和管理体系，实时监控装置区安全防范状况，及时发现异常情况和故障[4]。对油库进出口、油库围墙、油罐阀门、卸车操作区、油泵运行现场等重点危险区做到交叉监控，做到安全管理。

1.4 环境在线监测系统

油库挥发性有机物(VOCs)的监控是保证环境安全的重要因素，环境在线监测系统能有效地检测整个油库内所有可能泄露点的油气回收情况，当浓度大于规定值时，就地声光报警，同时将报警信号远传至智能化控制系统，通知专业操作人员现场检查泄露原因并排查问题。该系统也可与环保的系统远程连接，保证企业生产的安全。

1.5 油罐自动计量系统

油罐自动计量系统通过高精度的仪器对油品的体积、密度进行准确测量，然后通过智能化控制系统自动计算油库的油品信息，满足油库对于油品数据的实时管理、监控。另外通过对油品密度的检测，能有效判断油品的质量，保证企业的合法权益。

1.6 生产数据管理系统

该系统集生产管理、数据报表、实时信息查询、设备情况监控、仪表数据显示等信息为一体，通过调用和储存各系统的数据，方便管理者随时了解油库的运行情况，所有数据保存于系统中，为后期生产排查提供了保障。

2 建材行业智能化控制系统结构描述

建材行业的主体以建材的生产为主，其附属油库的智能化控制系统与石油化工行业存在较大的差异：1)附属油库的智能化控制系统仅包括卸车、储存、加热、脱水以及供应，见图1；2)附属油库的消防系统、环境监测系统、安防系统、门禁系统并入全厂的智能化控制系统；3)附属油库的储罐计量系统、阀门控制及安全联锁系统嵌入各功能单元。

2.1 卸车单元

卸车单元由集油管、零位池、卸油加热器、过滤器、卸油泵、液位计、温度计、压力表、卸油阀门等组成，其系统见图2。卸油系统采用自流卸油方式、原料油从罐车自带软管流到集油管，并汇到汇油管后，流到零位池中，零位池中油品经半地下泵房的储输泵送至罐区[5]。

卸车单元内所有卸油阀可通过智能化控制系统显示开度状态并远程控制；卸油泵的电压和转速、零位油池的温度和液位、过滤器的压差、管道的压力等一次仪表信号均通过远传至智能化控制系统,根据预先设定的极限值发出声光报警。

管理人员可通过中控大屏实时了解和控制卸油过程：①卸油开始前与现场操作人员一一核对压力、温度、液位等参数，检查所有远程开关在现场的动作情况；②卸油过程中当零位油池的液位低于安全值时，减少卸油泵的运行数量；③当零位油池的液位高于安全值时与现场人员联系降低槽车卸油速度；④当管道局部压力升高超过安全值时远程急停卸油泵，检查所有阀门状态并与现场人员联系排查故障；⑤卸油结束后保证所有卸油泵停止，检查所有阀门关闭状态；⑥记录每次卸油结束后过滤器的压差制定滤芯的更换计划等。

2.2 储存单元

储存单元主要设备为油罐，油罐普遍采用立式拱顶油罐，由罐底、罐壁、罐顶、平台、盘梯、保温层及附件组成，主要采用Q235A普通碳素结构沸腾钢现场制作，油罐本体上设钢带浮子液位计、测温热电偶、雷达液位计等一次仪表，将油罐的液位、温度远传至智能化控制系统，油罐本体出口管道上的阀门可通过智能化控制系统远程控制。中控人员可以根据油罐的液位、温度参数调整油罐的运行状态：当1号油罐液位低于安全使用液位时转为空罐，联系物流安排油罐槽车进场，对1号油罐进行冲装，启用2号油罐作为使用罐，同时对冲装完成的3号罐进行加热、脱水。

2.3 加热单元

加热单元由油罐加热器、零位池加热器组成，其结构见图3。加热器使用蒸汽为油品加热热源，内部采用分段式列管结构，采用无缝钢管焊接而成，每一组分段构件由4根平行的DN50无缝钢管及两根DN100的汇管焊接组成，由多组分段构件组成一个加热分区，每个加热分区有独立的蒸汽进出口，蒸汽进口管路上设有自动控制阀门与智能化控制系统连锁。

在卸油过程中，根据环境温度、槽车内油品粘度等不同外部条件控制加热的进程，如果环境温度较低；槽车内油品的粘度较大，通过智能化控制系统增加蒸汽的供应量以及加热时间，当零位油池内的油品达到要求后，由卸车单元送入油罐储存。对于油罐内的油品，根据工艺的生产要求，通过智能化控制系统控制油罐加热器的工作状态，调节供油的温度、粘度等相关参数，以满足不同工况下的生产要求。

2.4 脱水单元

脱水单元由油罐脱水器及其成套的控制系统组成，其流程见图4，该系统拥有全新的脱水理念、突破性的检测原理、全新的脱水器结构、可靠的自动清洗、一体化的传感器、完善的管理系统、多重安全保障、简便的可视操作等优点。根据油水界面分析仪传递的数据，通过控制系统有效的协调主传感器、从传感器、脱水控制阀的操作，保证脱水器安全工作。

2.5 供应单元

供应单元由供油泵、一次仪表、控制阀门等组成，其流程见图5，油品通过油泵由储罐中抽出，通过供油过滤器过滤及供油泵加压后送至生产线。其中供油过滤器的压差信号远传至智能化控制系统，中控人员通过压差数值判断过滤器的切换以及滤芯的更换；供油管道上的压力信号与供油泵连锁，当出口压力高于安全值时自动调节泵出口的旁通路，控制供油压力；当供油管道上的压力低于最低工艺要求时，由智能化控制系统自动切换至备用泵，保证生产线用油安全。