油品儲罐密閉自動脫水電磁控制系統探究

張國峰，谷紅兵，王平勝

(國能新疆化工有限公司，新疆 烏魯木齊 831400)

0 引言

在油品儲運過程中，脫水是一項重要的工作，通過脫水能夠提升油品質量，結合實際情況來看，當前主要采用人工脫水的方式，傳統人工脫水的方式不僅無法檢測含水率，且脫水期間難以實現在線監控，很容易引起安全風險。近些年來，在自動化技術發展的影響下，油品儲運自動化脫水系統的建設取得多項成果，通過自動脫水系統，能夠有效地解決傳統脫水模式下存在的安全風險，從而提升脫水工作的效率與質量，需要一個完善的密閉脫水系統作為支撐。

1 傳統油品儲罐密閉脫水系統存在的問題

傳統油品儲罐密閉脫水系統是一種常見的油品儲存方式，其主要目的是通過減少儲罐內水分含量來保護儲罐和油品，但是該系統在實際應用中也存在一些問題，主要包括以下3 項：(1)傳統油品儲罐密閉脫水系統存在著跑油風險。由于系統采用的是人工監控方式，如果操作不當或監控不到位，就容易發生油品泄漏現象，泄漏不僅會造成經濟損失，還會對環境和人身安全造成威脅。(2)系統缺乏自動化功能。在傳統油品儲罐密閉脫水系統中，所有的操作都需要人工干預，包括儲罐內的抽水、加藥、排放等操作，操作的頻率和時間都需要人工控制，操作方式存在諸多問題，例如無法實時監測儲罐內的油品質量、無法及時響應問題、無法自動完成重復性工作等，都需要通過完善的系統進行改善。(3) 傳統油品儲罐密閉脫水系統也存在著一些安全風險。由于該系統操作需要人工干預，因此人員的操作技能和意識可能參次不齊，這可能導致系統存在安全隱患。如果操作人員未能及時發現和排查隱患，或者操作不當，可能會導致儲罐內的油品泄漏等問題[1]。

傳統油品儲罐密閉脫水系統存在著跑油風險、缺乏自動化功能、安全風險等問題，對油品儲罐的安全和穩定性造成了威脅，所以需要加強對自動化脫水系統的開發，以確保問題能夠得到充分解決。

2 技術說明

隨著工業化程度的不斷提高，油品儲存、加工和運輸對儲罐的密閉、清潔和安全性能要求越來越高。為了保證儲罐內油品的質量和安全性，油品儲罐密閉自動脫水系統應運而生。以LJH 系列脫水器為例，系統技術主要包括以下3 項：(1) 流線型管道式脫水器結構，安裝簡單，脫水速度快。脫水器采用流線型管道式結構，通過在線傳感器檢測到的水中含油量，控制脫水閥的開關和開啟程度，從而實現自動脫水過程。脫水器采用調節閥控制，能根據水量大小自動調節閥門開啟程度，不會引起因湍流而導致油罐中已經分層的油和水再次混合，不需要二次沉降。脫水器具有小容積、短介質流通路徑、易于回油和快速脫水等特點。傳統的脫水器都需要建立一個穩定的油水界面。在流動狀態下，特別是在處理原油時，油罐自動脫水器的緩沖罐中很難維持穩定的油水界面。(2) 傳感器具有更高的靈敏度和可靠性。脫水器的傳感器采用液柱諧振原理，能夠定性檢測水中的微量含油，對水中的含油量高度敏感，可避免出現跑油事故，符合自動脫水器的相關要求。其他原理的傳感器只對油中的水稍稍敏感。兩個高靈敏度的傳感器被并列安裝，所有介質都經過這兩個傳感器的檢測，避免了脫水緩沖罐中介質短路而避開傳感器檢測的情況，具有更高的可操作可靠性。傳感器采用一體化整體結構，經過多次改進、嚴格的測試和多次篩選，能長時間應用于各種惡劣的環境。(3)技術優勢。油品儲罐密閉自動脫水系統具有安全、高效、穩定和環保的優點，系統采用完全密閉處理方式，避免外界雜質對儲罐基礎和管道的侵蝕，同時降低了油品酸堿值和水分含量以及爆炸和燃爆的風險，提高了系統的安全性；系統通過多種物理和化學手段，去除儲罐內的水分、游離酸堿和雜質等有害物質，提高了油品的質量和延長了存儲時間；系統配備離心沉淀和液體平衡自動控制系統，可以保證分離效果穩定，且磨耗較小，使得系統的運行時間更長；系統不需要使用化學藥品，通過分級分離的方法，減少了有害物質的排放量，符合環保標準的要求。

根據自動化技術的應用，設計如下油品儲罐密閉自動脫水系統：(1)在密閉自動脫水系統中，采用霍爾效應原理構造油水界面監測系統。通過單片機使其智能化，該系統主要由磁性浮子系統、數字傳感系統和控制電路構成。(2)磁性浮子系統。該子系統是實現油水界面自動監測的關鍵，可以合理選擇浮子的密度，使浮子始終懸浮在油水界面中，通過固定在鋼支架滑軌上的浮子的上下移動，使得霍爾傳感器通過磁力線發生變化，能夠實時指示油水界面的位置。(3)數字傳感系統。數字傳感系統是由一組固定傳感器與浮子中的環形磁鐵構成，傳感器通過霍爾數字集成電路，是一種磁敏器件，將磁敏霍爾效應片與集成電路集合成為一個整體，具有開關速度快、無瞬間抖動、高靈敏度，以及較強的抗干擾能力等多項優勢。并且功耗較低，具有較好的防爆功能，能夠在惡劣的環境下應用。有效解決了常規霍爾傳感器容易受到溫度和外界電磁干擾影響而產生誤動作的問題，使得控制電路得以充分簡化，系統整體可靠性較好。

3 系統參數

3.1 設備參數

油品儲罐密閉自動脫水系統中的機器和設備截面面積需要與儲罐的尺寸相適應，通常為儲罐容積的1～3%。具體來說，以50 m3的儲罐為例，截面面積范圍在0.5～1.5 m2之間；系統需要搭載先進的數控系統，實現在線取樣、測溫、壓力監測、自動控制等功能，從而實現全程自動化管理；濾芯是本系統的重要組成部分之一，需要選用高精度過濾器，其過濾孔徑介于在2～5 m 之間，能夠高效過濾異物和污染物質；系統中的電機需要選用高效節能的三相異步電機或調速電機，以適應不同的工作需求。

3.2 工作條件參數

系統需要在不同的壓力范圍內運行。該系統能夠在0.5～1.5 MPa 之間運行，從而適應不同的油品類型和需求；系統需要在不同的環境溫度范圍內運行。該系統可以在-30 至90 ℃的環境溫度范圍內，以及不同季節和氣溫下均能保持良好的工作效果；系統的處理能力需要根據儲罐容積和油品質量進行計算，對于50 m3的儲罐，處理能力應大于10 m3/h，也就是每小時至少排水處理10 m3的廢水[2]。

3.3 環境要求

系統組件的材質和表面處理需要具有一定的耐腐蝕性能，能夠承受一定程度的酸堿腐蝕和有害物質的侵害；系統的防爆等級應符合國家相關法規要求，以符合在易燃易爆場所使用的相關要求；系統應符合國家相關的技術標準和環保要求，需要經過各級環保部門的審批，并接受相關部門的檢測和監管。

3.4 具體參數

文章所設計的油品儲罐密閉自動脫水系統中，油水分層探測器采用插入式安裝方式，能夠在線連續運行。探測器含水率測量準確度在ω(H2O)＞3% 的情況下，精度為±1%；該系統適合介質溫度為0～90 ℃，供電電壓為直流24 V，工作電流為200 mA，探測器能夠在相對濕度(RH)不超過95%的工況下應用。

4 系統應用

4.1 工作原理

在該系統運行時，當油水界面的位置發生變化情況下，浮子與磁環就會隨之而上升或下降，且固定在鋼支架外側的數字傳感器感應輸出。將線位移信號轉化成為數字電信號，通過電纜輸入控制面板中的編碼器進行編碼后，進入單片機進行處理，單片機可以根據界面位置的數值大小，完成相應的自動控制功能。如果界面位置高于設定數值，那么單片機會對電磁閥發送一個開關信號，啟動電磁閥放水。反之如果界面低于設定數值，那么單片機會給電磁閥發送關閉信號。與此同時，單片機能夠將界面位置的數值傳輸到譯碼器譯碼，利用數碼管顯示該數值，且系統安裝了故障報警設備，能夠根據實際運行情況進行自動化報警，從而能夠避免出現安全問題。或者可以通過手動開啟或關閉閥門的方式進行控制，也是提升系統安全性的有效措施。除此外之，該系統可以與上位機的主機聯網進行數據通信，可以實現多儲罐集中管理，通信速度迅速，能夠滿足各項信號傳輸的實時性要求，使得系統運行效率得以全面提高，進而實現了對儲罐的集中化自動化管理；儲罐管理的上位機與數據采集和控制的下位機，通過串行模式可以實現雙向通信，從而完成整體系統的操作與管理[3]。

4.2 油品儲罐自動脫水的方法分析

將待脫水的油品送入儲罐中，為了確保自動化，可以通過自動輸送裝置將油品送入儲罐中。送油過程中需要保持一定的流量和壓力，以保證脫水效果；油品送入儲罐后，自動脫水設備開始工作。自動脫水設備通常采用離心分離法，通過加速油品的運動速度，使其內部的水分和雜質受到離心力的作用而分離出來；得到的純油品被輸送至儲罐中，而被分離出的水分和雜質通過排放管道排出系統；自動脫水后需要將分離出來的水分和雜質通過排放管道自動排放。在該環節和前面的操作環節中，需要確保系統中的加熱、測量、控制、監控等設備正常運轉。在整個儲罐密閉自動脫水的過程中，自動監測是不可或缺的工藝流程，通過安裝壓力傳感器、流量計等檢測設備，可以對系統的脫水效果、油品流量、油品溫度等參數進行實時監測，并通過自動控制系統調整輸出流量和溫度，以最大程度保證油品的品質。

4.3 系統具體應用

在油品儲罐密閉自動脫水系統應用時，其具體應用方式包括以下4 項：(1)安裝自動水位檢測器。在儲罐內安裝自動水位檢測器，是實現自動脫水的基礎。自動水位檢測器能夠實時檢測儲罐內的水位情況，當水位超過設定值時，系統會自動啟動脫水裝置。(2)啟動脫水裝置。儲罐內自動脫水裝置主要包括水泵和油水分離器，當檢測器檢測到水位超過設定值時，系統會自動啟動水泵，將儲罐內的水與底部的沉積物一起抽出，通過油水分離器進行分離處理。在油水分離器中，利用重力作用將水和油分離開來，水從上部排出，而油則從下部排出，避免了二者混合問題發生。(3)系統自動控制。自動脫水系統還需要配備自動控制裝置，能夠對整個脫水過程進行智能控制，自動控制裝置能夠根據油品的水分含量及其他物理化學參數，自動調整脫水過程中的水位控制，并且可以進行數據記錄與查詢，方便后期的管理和維護[4]。(4)安全保護裝置。在系統的設計中，還需要配置安全保護裝置，避免因系統故障或意外情況而造成儲罐內油品的泄漏，安全保護裝置包括過濾器、防爆器、安全閥等多項措施，能夠降低使用過程中所帶來的危險。

4.4 現場應用優勢分析

在現場應用過程中，具體有以下3 點優勢：(1)促進油品品質提升。由于油品儲罐密閉自動脫水系統能夠及時地將油品中的水分和雜質過濾掉，因此能有效保證油品的質量，特別是在儲存和運輸過程中，如果不及時去除油品中的水分和雜質，則容易發生沉淀、氧化等反應，從而影響油品的品質，甚至會導致油品的變質，造成損失。(2)減少了人工干預。傳統的油品儲罐往往需要人工干預來去除雜質和水分，不僅浪費人力和時間，而且操作的效率和質量也很難得到有效控制，而油品儲罐密閉自動脫水系統能夠自動識別油品中的雜質和水分，進行有效的分離，更加節省人力和時間消耗，同時還提高了儲罐使用的安全性[5]。(3)減少了危險作業。油品儲罐密閉自動脫水系統能夠自動完成脫水處理，不需要人工進入儲罐內部進行操作，有效地避免了人工操作中可能發生的安全事故。該系統不僅提高了操作的安全性，而且減輕了工作人員的壓力。

5 結語

綜上所述，油品儲罐密閉自動脫水系統的優勢主要體現在提高油品品質、減少人工干預以及減少危險作業等方面，在現代石油化工領域具有重要的作用。本文通過詳細介紹其系統參數以及應用方法，證明了該系統具有良好的應用效果。