石化企業(yè)原油罐區(qū)自動化技術(shù)分析

徐紅輝

（大連西太平洋石油化工有限公司設備部儀表處，遼寧大連 116600）

1 石化企業(yè)原油罐區(qū)自動化技術(shù)概述

現(xiàn)階段石化企業(yè)原油罐區(qū)自動化程度得到了極大改善，各種自動化技術(shù)被應用到各個方面。從原油罐區(qū)管理方面，企業(yè)開發(fā)使用了各種集成管理系統(tǒng)，實現(xiàn)罐區(qū)自動控制、遠程監(jiān)控、出貨量統(tǒng)計、共享數(shù)據(jù)等。在各個環(huán)節(jié)，自動化技術(shù)也得到了充分的開發(fā)和應用，最為明顯的是計量檢測技術(shù)，各種自動化計量檢測設備被應用到罐區(qū)檢測工作中，取得了良好的成果。

推動實施原油罐區(qū)自動化技術(shù)可以得到以下優(yōu)勢：

1）提升安全性。利用自動化監(jiān)控系統(tǒng)，可以實時監(jiān)控原油罐區(qū)各個位置以及整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，當系統(tǒng)中某些信號出現(xiàn)異常時，系統(tǒng)會自動發(fā)出警報，根據(jù)數(shù)據(jù)特點，作出停機或者其他的應急行為，降低機械故障及人為原因造成的安全問題，提高整個罐區(qū)工作的安全性和系統(tǒng)穩(wěn)定性。

2）提高生產(chǎn)質(zhì)量。自動化技術(shù)的利用，減少了員工操作帶來的操作誤差，縮小了誤差范圍，繼而提高了生產(chǎn)質(zhì)量。同時通過自動化儀表技術(shù)，完成對原油罐區(qū)各種物化性能的檢測，能夠更全面，更科學地檢測系統(tǒng)中數(shù)值是否有異常。

3）提升管理精度。管理是一個系統(tǒng)性的工作，涉及到大量的數(shù)據(jù)信息，從人力資源到設備運行，如果單純地依靠人力，無法完成上述工作，依靠自動化技術(shù)能夠快速地完成信息的篩選，并依據(jù)信息處理技術(shù)，為決策人員提供相關的決策信息，問題解決更具有針對性，解決更加快速。同時依靠自動化技術(shù)去參與原油罐區(qū)管理，消除了人為管理存在的弊端，讓管理更加的公正透明，提高了管理精度。

2 自動化技術(shù)的應用

2.1 自動化控制系統(tǒng)的研發(fā)與應用

十多年前，國內(nèi)原油行業(yè)儲運系統(tǒng)的自動化水平較低，自動測量儀器較少，儀器精度不高。小型控制儀器或工業(yè)控制機器主要用于油庫的過程控制和生產(chǎn)操作。隨著近年來的發(fā)展，油庫配備了DCS和PLC等通用控制系統(tǒng)。與生產(chǎn)設備相比，油庫的自動控制系統(tǒng)承擔著更多的油罐容量計算和管理任務。新工廠大型儲罐場的儲罐容量計算和管理通常是通過TMU和專用軟件來實現(xiàn)的，小型油庫或改造項目可通過在DCS中進行配置來實現(xiàn)。

原油罐區(qū)自動化系統(tǒng)主要包括兩部分：儲罐庫存管理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。儲罐庫存管理系統(tǒng)采用開放分布式結(jié)構(gòu)，具有“集中管理，信息共享”的特點。它實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、油料管理、質(zhì)量管理、報警事件記錄、故障診斷、報警顯示、油罐狀態(tài)顯示、管道流量顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢和報告統(tǒng)計等功能。該控制系統(tǒng)具有現(xiàn)場分布式運行控制和遠程集中控制管理的功能。關鍵技術(shù)在于罐區(qū)內(nèi)儲油罐油量統(tǒng)計，作為儲罐庫存管理系統(tǒng)的關鍵部分，依靠的是自動化計量技術(shù)。另外一個關鍵技術(shù)就是自動控制技術(shù)，主要工作過程如圖1所示。

圖1 自動化控制系統(tǒng)工作內(nèi)容

2.2 自動化計量技術(shù)的研發(fā)與應用

儲罐庫存管理系統(tǒng)主要負責儲罐庫存的計算和信息管理，是儲罐區(qū)自動化的重要組成部分。核心是機油數(shù)量統(tǒng)計技術(shù)，即如何將計算機收集的數(shù)據(jù)（例如液位和壓力）轉(zhuǎn)換為運行所需的機油數(shù)據(jù)。罐區(qū)自動化中的罐表數(shù)據(jù)基于計量部門的罐表，并通過線性插值功能進行選擇，以形成罐區(qū)自動化中的罐表。該油罐計算出的油量精度高，滿足生產(chǎn)管理的要求，避免了直接使用計量部門油罐表數(shù)據(jù)而造成海量數(shù)據(jù)存儲的問題，有利于油料罐的管理和運行。

2.2.1 儲油罐自動計量

近年來，由于計算機、光纖、超聲波、雷達等高科技的發(fā)展，各種新技術(shù)和方法已進入儲油罐測量領域。對于油庫中的立式儲油罐，體積測量的主要參數(shù)是儲油罐液位，因此稱為液位測量。液位測量技術(shù)分為接觸式和非接觸式兩種。接觸式儀器主要由各種鋼帶浮子液位計組成。它的主要缺點是機械摩擦會影響精度，并且精度不高。非接觸式儀器包括微波雷達液位計、激光雷達液位計、超聲波液位計等。這種液位計利用聲、光和射線的能量進行測量，因此具有廣泛的應用范圍和較高的測量精度。根據(jù)油庫多年的實踐經(jīng)驗，如果使用雷達、超聲波等非接觸式儀器測量儲油罐液位，可以解決經(jīng)常發(fā)生的鋼帶粘連和介質(zhì)附著的問題。在過去使用的鋼帶浮球液位計中，提高了儲油罐液位的測量精度。

2.2.2 儲油罐溫度自動計量

因為儲油罐中的溫度場不均勻，尤其是在冬天，所以即使使用定點溫度測量來計算平均值，以根據(jù)規(guī)定估算儲油罐中原油的溫度，無法分層的油無法準確測量。對于輕質(zhì)和易混合的油，溫度分層的影響可以忽略。因此，可以使用多電阻溫度計。它使用一組長度不同的銅線溫度傳感元件來獲得平均溫度，通常用于測量層壓產(chǎn)品的平均溫度。

2.2.3 采油量的自動計量

①在線自動取樣器上的原油。手動間歇采樣測試的時間和隨機性，以及操作員是否正常運行，都具有較大的人為不確定性因素，這使得所代表的樣本受到質(zhì)疑。因此，在原油和外部管道上開發(fā)并配置了在線原油自動采樣器，以減少由油密度、含水率波動和手動間歇采樣引起的測量誤差，從而使油樣具有代表性并可以節(jié)省成本。重要交匯處的油樣，如果對密度和含水量儀器有爭議或失敗，可以保留代表性樣品作為證據(jù)。

②在線水含量分析和原油密度測量。密度和含水率直接參與油凈化質(zhì)量的計算，其精度會影響測量交接的科學性、準確性和公平性。因此，可以現(xiàn)場安裝在線含水率分析儀和在線原油密度計，并可以配備流量計算機來連續(xù)，準確地測量和記錄體積、純凈水、凈油、含水量和水分的變化。混合油的密度可以通過實時測量原油的水含量和密度來最大限度地減少人為因素的影響。含水量分析儀可以分為四種類型：射頻法、微波法、電容法和低能射線法。前三種方法分別用于測量油和水的介電常數(shù)，而低能射線法則基于油和水對射線的不同能量吸收系數(shù)。這些工作原理受原油的溫度和密度影響，因此必須由溫度和密度來補償。特別地，在選擇時應考慮具有出色的溫度變化誤差性能的水分分析儀。目前，線性密度計已在世界范圍內(nèi)使用，例如振蕩管密度計和浸沒金屬浮子密度計。擺管式密度計的樣品消耗量小，精度高，無人為讀數(shù)誤差，但整個系統(tǒng)成本高；浸沒金屬浮法光密度計的原理與傳統(tǒng)玻璃浮法光密度計的原理相同，金屬浮標易受樣品浮力的影響。

2.3 自動化檢測技術(shù)的研發(fā)與應用

聲發(fā)射測試技術(shù)。聲發(fā)射（AE）也稱為應力波發(fā)射（SWE），用于儲罐底板的腐蝕和泄漏評估。前者表明，當存在腐蝕缺陷時，相應的強度會降低，并且在液面和壓力狀態(tài)下會發(fā)生輕微變形，從而導致腐蝕產(chǎn)物掉落并形成聲發(fā)射信號。借助于在罐外壁上的傳感器的特定布置，獲得了由腐蝕和泄漏產(chǎn)生的聲發(fā)射信號，并且研究了由信號引起的罐底板結(jié)構(gòu)的腐蝕狀態(tài)。

機器人檢測技術(shù)。通過儲罐頂部的孔將機器人引入儲罐，由儲罐外部的機器人管理車進行操作，并借助遠程控制模式檢測儲罐底部。使用了機器人產(chǎn)品，節(jié)省了打開和清潔的成本，并取得了顯著的經(jīng)濟效益。但是，由于機器人體內(nèi)的電路結(jié)構(gòu)對原油和成品油的檢測具有很大的潛在安全隱患，因此該技術(shù)的應用還遠遠不夠。

3 未來發(fā)展趨勢

3.1 石化儀表的精準性再次提高

提高石化儀器的精度，準確監(jiān)測石化產(chǎn)品的質(zhì)量和運行性能，減少產(chǎn)品錯誤，將對進一步提高石化儀器在生產(chǎn)中的應用效果起到積極作用。可提高儀器儀表靈敏度和準確性，并可以通過智能計算優(yōu)化執(zhí)行參數(shù)，實現(xiàn)監(jiān)測水平的全面提高。

3.2 提高智能化和信息化水平

信息化和智能化是石化儀器自動化控制的關鍵。重視石化儀器的智能化和信息化水平在實現(xiàn)自動化功能集成和智能控制方面起著積極的作用。在石化產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，需要智能信息集成和數(shù)據(jù)信息控制，以實現(xiàn)石化儀器自動控制效果的全面提高。基于對信息數(shù)據(jù)的預測和分析，并通過人機界面技術(shù)的優(yōu)化，來提高石化儀器的自動控制水平。

利用云計算和大數(shù)據(jù)處理技術(shù)。云計算解放了系統(tǒng)的計算能力，能夠更加快速地完成對信息的存儲功能，而利用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)能夠?qū)Υ罅康臄?shù)據(jù)進行篩選，快速地找到大規(guī)模數(shù)據(jù)中呈現(xiàn)的規(guī)律，并且輸出相應的規(guī)律報告，為石化企業(yè)原油罐區(qū)的管理提供了決策支撐，進一步提升自動化管理水平。

3.3 建立安全保護體系，優(yōu)化自動控制水平

要建立安全保護體系，有必要在信息反饋系統(tǒng)的基礎上，結(jié)合石化儀器控制系統(tǒng)的控制方式，控制石化儀器自動控制系統(tǒng)的實際運行方式。假設存在石油化工儀器故障和參數(shù)不正確，將直接影響石化行業(yè)的安全生產(chǎn)。在此基礎上，為保證石化儀器自動控制系統(tǒng)的安全性，有必要建立石化儀器自動控制系統(tǒng)應用的保護機制，并在監(jiān)測和檢測中合理使用石化儀器控制系統(tǒng)。為了避免化學污染，有必要使用石化儀器自動監(jiān)測系統(tǒng)，對化學生產(chǎn)后釋放出的物質(zhì)進行綜合分析，并通過數(shù)據(jù)參數(shù)分析和數(shù)據(jù)信息處理，降低石化生產(chǎn)的風險系數(shù)。

4 結(jié)束語

隨著網(wǎng)絡技術(shù)、自動化技術(shù)的發(fā)展，石化企業(yè)必須要加快兩化融合進程，加快信息化和工業(yè)化融合，其中自動化技術(shù)是必不可少的技術(shù)手段，現(xiàn)階段的自動化技術(shù)已經(jīng)不同于傳統(tǒng)的自動化技術(shù)，其外延范圍更廣，自動化水平更高，智能化、信息化水平更高。石化企業(yè)原油罐區(qū)利用自動化控制系統(tǒng)、自動計量手段，完成對儲油罐油量、運輸、存儲等工作實時監(jiān)控，提高了工作效率，增加了企業(yè)的經(jīng)濟效益。同時借助自動化技術(shù)，能夠?qū)崟r監(jiān)測系統(tǒng)中所有設備運行數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常點，繼而啟動相應的應急措施，提高系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性。未來自動化技術(shù)將向著智能化、高度集成化、人性化等方面發(fā)展。