油氣回收在線監(jiān)測系統(tǒng)在加油站中的應(yīng)用

＊邢巍巍 姜峰 李玉璞 朱新宇

（大連市生態(tài)環(huán)境事務(wù)服務(wù)中心 遼寧 116023）

隨著國家深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)工作的持續(xù)開展，對揮發(fā)性有機物和氮氧化物協(xié)同減排要求日益嚴格，加油站油氣揮發(fā)作為揮發(fā)性有機物的來源之一，因為油氣主要的構(gòu)成成分包括芳香烴、烷烴、苯及二甲苯等有害物質(zhì)，揮發(fā)過程中會對環(huán)境產(chǎn)生不同程度的污染，嚴重威脅人們的生命安全與健康[1]，如何有效回收和處理油氣成為加油站面臨的重要問題。

加油站油氣回收是指在裝卸汽油和給車輛加油的過程中，將揮發(fā)的汽油油氣收集起來，通過吸收、吸附或冷凝等工藝中的一種或兩種方法，或減少油氣的污染，或使油氣從氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，重新變?yōu)槠停_到回收利用的目的。油氣回收裝置一般由吸附劑、吸收劑或化學(xué)反應(yīng)劑等組成，通過不同的工作原理實現(xiàn)油氣回收。

伴隨著油氣回收技術(shù)的不斷提升，在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)運而生，以解決加油站在油氣回收方面的問題。在線監(jiān)測系統(tǒng)主要是用于加油站油氣回收系統(tǒng)運行情況的監(jiān)測信息化管理系統(tǒng)，實時監(jiān)測加油油氣回收過程中的氣液比、油氣回收系統(tǒng)的密閉性及管線液阻等參數(shù)[2]。

1.安裝油氣回收在線監(jiān)測系統(tǒng)的意義

（1）提高油氣回收效率。通過安裝油氣回收在線系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對油氣回收過程的實時監(jiān)測，了解油氣回收設(shè)備的運行狀況，同時，系統(tǒng)還能夠?qū)?shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_進行集中監(jiān)控和分析。及時發(fā)現(xiàn)油氣回收裝置的故障或效率下降等問題，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，可以及時采取相應(yīng)措施進行維修或調(diào)整，提高油氣回收效率，確保油氣得到有效回收，防止高濃度的油氣直接排放到大氣中，從而降低環(huán)境污染。減少揮發(fā)性有機化合物的排放，進而降低對大氣環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的危害[3]。

（2）降低企業(yè)經(jīng)濟成本。油氣回收在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，對企業(yè)經(jīng)濟效益有著積極的影響。首先，通過實時監(jiān)測油氣回收設(shè)備的運行狀況，可以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障或異常情況，避免因設(shè)備故障造成的生產(chǎn)停滯和損失。其次，這種監(jiān)測系統(tǒng)可以優(yōu)化油氣回收過程，提高回收效率，從而降低生產(chǎn)成本和能源消耗。此外，隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴格，企業(yè)采用環(huán)保技術(shù)和設(shè)備可以獲得更多的政策支持和市場競爭力，進一步推動企業(yè)的發(fā)展和經(jīng)濟效益的提高。

（3）優(yōu)化加油站運營管理。首先，油氣回收在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠為加油站運營管理提供重要數(shù)據(jù)支持，幫助管理人員制定更加合理的經(jīng)營策略，提高加油站的經(jīng)濟效益和社會效益。推動行業(yè)向更加環(huán)保、高效方向發(fā)展。其次，通過這種監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，可以加強政府對油氣回收行業(yè)的監(jiān)管和管理，推動行業(yè)規(guī)范化、標準化發(fā)展。最后，這種技術(shù)的應(yīng)用還可以提高公眾對環(huán)保的認識和關(guān)注度，增強社會責(zé)任感和參與意識，對構(gòu)建和諧社會、推動可持續(xù)發(fā)展具有積極的意義。

綜上所述，油氣回收在線監(jiān)測系統(tǒng)的社會和經(jīng)濟影響深遠而重要。通過推廣和應(yīng)用這一技術(shù)，可以促進環(huán)境保護意識的提高，推動企業(yè)經(jīng)濟效益的提升，促進行業(yè)和社會的發(fā)展和進步。

2.油氣回收在線監(jiān)測系統(tǒng)的基本原理與組成

（1）基本原理。油氣回收在線監(jiān)測系統(tǒng)主要利用傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、通信技術(shù)等手段，實現(xiàn)對加油站油氣回收過程的實時監(jiān)測。該系統(tǒng)通過安裝在加油槍上的傳感器，檢測每次加油時油氣的產(chǎn)生量，同時監(jiān)測油氣回收裝置的工作狀態(tài)，如油氣分離效果、回收氣體的純度等。

（2）系統(tǒng)組成。油氣回收在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：

傳感器：用于采集油氣回收設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，如壓力、溫度、流量等。包括加油槍上的油氣傳感器和溫度傳感器、油氣回收裝置上的壓力傳感器和液位傳感器等。

數(shù)據(jù)采集器：用于對傳感器數(shù)據(jù)進行采集、處理和存儲，并進行初步處理，將實時數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控中心。

監(jiān)控中心或云平臺：用于對接收到的數(shù)據(jù)進行實時分析，及時發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，并發(fā)出預(yù)警提示，同時可對設(shè)備運行狀態(tài)進行遠程監(jiān)控。

通信裝置：將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)控中心或云平臺，同時接收來自監(jiān)控中心或云平臺的指令。

報警裝置：當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)異常時，報警裝置會發(fā)出警報，通知工作人員及時處理。

（3）工作流程。在線監(jiān)測系統(tǒng)在加油站中的具體工作流程如圖1所示。首先，安裝在油氣回收設(shè)備上的傳感器會實時采集設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，如溫度、壓力、流量等。這些數(shù)據(jù)被數(shù)據(jù)采集器接收并處理后，會被存儲起來，并實時上傳至監(jiān)控中心。監(jiān)控中心會對接收到的數(shù)據(jù)進行實時分析，根據(jù)設(shè)定的閾值判斷油氣回收設(shè)備的運行狀態(tài)是否正常。一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，監(jiān)控中心會立即啟動預(yù)警機制，通過通信網(wǎng)絡(luò)（如電話、短信、電子郵件等）通知相關(guān)人員及時處理。同時，與監(jiān)控中心相連的報警裝置在接收到異常信號后，會發(fā)出警報，以聲音或燈光等形式通知工作人員及時處理。

圖1 在線監(jiān)測系統(tǒng)工作流程圖

（4）關(guān)鍵技術(shù)和算法的解析。在線監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和算法包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和分析、實時監(jiān)測和預(yù)警等。其中，數(shù)據(jù)處理和分析是整個系統(tǒng)的核心部分，需要對采集到的數(shù)據(jù)進行清洗、去噪、計算等處理，以得到準確的設(shè)備運行狀態(tài)信息。實時監(jiān)測和預(yù)警則是保證設(shè)備正常運行的關(guān)鍵，需要對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行實時分析，發(fā)現(xiàn)問題及時預(yù)警。此外，算法的選擇和優(yōu)化也對整個系統(tǒng)的性能和精度有著重要影響。

3.在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求

(1)一般要求

系統(tǒng)要求：系統(tǒng)應(yīng)具備軟件、數(shù)據(jù)安全管理功能。如果儀器受到外界強烈干擾或意外斷電導(dǎo)致程序中斷，它應(yīng)具備自動重新啟動的能力，并能自動恢復(fù)運行狀態(tài)。此外，儀器還應(yīng)能記錄故障發(fā)生的時間及恢復(fù)運行的時間，以幫助用戶更好地了解儀器的運行狀況。在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)具有故障診斷功能，對壓力傳感器、流量傳感器、油氣泄漏監(jiān)測傳感器等關(guān)鍵零部件的斷電、短路等非正常狀況進行預(yù)警、報警；相關(guān)視頻錄像能夠保留至少24h[4]。

檢測/測量器件：應(yīng)具有出廠質(zhì)量合格證書，按照要求進行檢定，并取得計量行政管理部門出具的計量器具合格證書。

傳感器技術(shù)要求：應(yīng)能夠適應(yīng)不同溫度、濕度、壓力等環(huán)境條件。精度和穩(wěn)定性要能夠滿足準確監(jiān)測油氣回收設(shè)備的運行狀態(tài)和油氣排放情況。

(2)預(yù)警、報警要求

氣液比監(jiān)測：在24h內(nèi)，有效氣液比（每次連續(xù)加油量≥15L）監(jiān)測數(shù)據(jù)＜0.9或＞1.3的次數(shù)超過該槍加油總次數(shù)的25%時，系統(tǒng)應(yīng)對該條加油槍預(yù)警，連續(xù)7天處于預(yù)警狀態(tài)應(yīng)報警；或有效氣液比＜0.6或＞1.5連續(xù)超過24h應(yīng)報警，同步上傳對應(yīng)加油槍的狀態(tài)、參數(shù)等具體內(nèi)容[5]。

壓力監(jiān)測：在線監(jiān)測系統(tǒng)采樣間隔應(yīng)≤30s監(jiān)測分析油氣回收系統(tǒng)壓力狀態(tài)，如在24h內(nèi)，出現(xiàn)監(jiān)測到的系統(tǒng)壓力與大氣壓差值在-50～50Pa的連續(xù)時間超過12h，系統(tǒng)應(yīng)預(yù)警，若連續(xù)7天處于預(yù)警狀態(tài)應(yīng)及時報警。

濃度監(jiān)測：當(dāng)監(jiān)測結(jié)果≥4000μmol/mol時，則說明可能存在系統(tǒng)油氣泄漏情況，應(yīng)開展預(yù)警，如連續(xù)7天處于預(yù)警狀態(tài)應(yīng)報警；當(dāng)監(jiān)測結(jié)果≥8000μmol/mol時，應(yīng)立即報警。

(3)數(shù)據(jù)采集和傳輸要求

在線監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)配有數(shù)據(jù)采集和傳輸設(shè)備，并具備存儲功能，將采集到的數(shù)據(jù)進行處理并輸入主控機。在線監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)至少具有以下功能：中文數(shù)據(jù)采集、記錄、處理和控制軟件；具備數(shù)字信號輸出功能；顯示、設(shè)置系統(tǒng)時間和時間標簽功能；顯示實時數(shù)據(jù)及查詢歷史數(shù)據(jù)的功能；具備防篡改功能；具備1年以上數(shù)據(jù)的存儲能力。

如遇特殊原因系統(tǒng)停電，應(yīng)能自動采集和保存氣液比監(jiān)測數(shù)據(jù)；恢復(fù)供電后系統(tǒng)可自動啟動，應(yīng)能夠繼續(xù)與之前的數(shù)據(jù)進行連續(xù)計算。恢復(fù)運行狀態(tài)并正常開始工作后，系統(tǒng)應(yīng)支持自動或手動方式進行零點漂移的校準。應(yīng)能保持重啟前的預(yù)警、報警狀態(tài)和補充傳遞相關(guān)數(shù)據(jù)到系統(tǒng)主機中。加油意外中斷后重新加油時，應(yīng)分別保存對應(yīng)的加油量、回氣量及氣液比等數(shù)據(jù)。

(4)數(shù)據(jù)通訊功能要求

監(jiān)測系統(tǒng)需要具備數(shù)據(jù)遠程傳輸?shù)哪芰Γ员阌谏蟼鲾?shù)據(jù)和接收相關(guān)部門的指令。同時，它應(yīng)能夠按照既定的格式、內(nèi)容及時間間隔對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行打包，并上傳至指定的平臺或設(shè)備，數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)滿足《污染物在線監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標準》（HJ 212）的要求。上傳時鐘設(shè)置應(yīng)與我國北京時間保持一致。上報的監(jiān)測數(shù)據(jù)中至少應(yīng)包括：加油站在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)置信息、系統(tǒng)操作日志、監(jiān)測地點的識別碼、油泵和噴嘴的標識、地下儲油罐的標記、各油槍的氣體與液體比例、油氣系統(tǒng)的壓力等監(jiān)控參數(shù)以及預(yù)先警告的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)包的大小按照傳輸方式自主確定[6]。

4.對比傳統(tǒng)方法的優(yōu)勢和不足

與傳統(tǒng)的手動監(jiān)測方法相比，在線監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)勢和不足也值得我們關(guān)注。

(1)優(yōu)勢

①自動化程度高：該系統(tǒng)能夠自動采集并分析油氣回收過程的各類數(shù)據(jù)，大大減少了人工操作的成本和時間。

②準確性和可靠性高：油氣回收在線監(jiān)測系統(tǒng)采用先進的傳感器和數(shù)據(jù)處理算法，能夠獲得更準確和可靠的數(shù)據(jù)。

③可遠程監(jiān)控：該系統(tǒng)可以通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對油氣回收過程的遠程監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，方便管理者及時掌握加油站的運營情況。

(2)不足

①技術(shù)門檻較高：由于該系統(tǒng)的技術(shù)含量較高，對于一些技術(shù)水平較低的加油站來說，使用該系統(tǒng)可能存在一定的困難。

②成本較高：油氣回收在線監(jiān)測系統(tǒng)的采購成本和維護成本相對較高，對于一些小型加油站來說，投資該系統(tǒng)可能存在一定的經(jīng)濟壓力。

5.油氣回收在線監(jiān)測系統(tǒng)的展望

未來，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，油氣回收在線監(jiān)測系統(tǒng)將朝著更加智能、高效、可靠和低成本的方向發(fā)展。

一是繼續(xù)研究和開發(fā)更先進、更可靠的在線監(jiān)測系統(tǒng)。通過進一步的技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)，新型傳感器技術(shù)和人工智能算法的應(yīng)用將提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性和實時性，從而更好地滿足加油站的實際需求。

二是加強管理和維護方面的工作。由于在線監(jiān)測系統(tǒng)需要專業(yè)的維護和管理，因此需要加強對該系統(tǒng)的管理和維護方面的工作。例如，可以定期對系統(tǒng)進行檢查和維護，以確保系統(tǒng)的正常運行。

三是整合多套系統(tǒng)，提高監(jiān)管水平。目前加油站都具有油氣回收在線監(jiān)測系統(tǒng)、雙層油罐和復(fù)合管道滲漏監(jiān)測系統(tǒng)、油氣排放處理裝置等多套環(huán)保監(jiān)測設(shè)備，可以開發(fā)將多套環(huán)保系統(tǒng)整體接入綜合監(jiān)管平臺，進一步提高加油站油氣回收系統(tǒng)工作效率[7]。