自動監測系統在山地油庫通風系統修復施工中的應用

摘要：文章探討自動監測系統在山地油庫通風系統修復施工中的應用，闡述自動監測系統的工作原理及其在通風系統修復過程中所起的重要作用；并且通過實際案例分析自動監測系統在山地油庫通風修復工程中的具體應用效果。研究結果表明，自動監測系統可以有效提高通風系統的修復質量與工作效率，在有效降低油庫內有毒有害氣體濃度的同時提高油庫內氧氣的濃度，保障了施工安全。該研究可為我國山地油庫通風系統的修復工程提供參考。

關鍵詞：油庫；通風系統；空氣質量；優化設計；自動監測系統

中圖分類號：TD724""""" 文獻標識碼：A""""" 文章編號：1674-0688（2024）03-0119-04

0 引言

山地油庫通風系統是調節和改善山地油庫內環境的重要設施，其內部環境的通風主要依賴于自然因素，如氣流、風向等。通常，山地油庫內部空氣流動性差、通風不良，造成油庫內部環境惡劣，嚴重危害油庫施工人員的身體健康。因此，對山洞通風系統進行修復及優化的研究具有重要意義。趙斌［1］為了提高煤礦通風系統對安全隱患預警的時效性，采用風網模型設計通風自檢維修系統，對數據進行實時監測，該系統可在極短的時間內對異常數據進行報警、分析和處理。王慧［2］采用有效度和可靠度2個指標對通風系統進行分析，揭示通風系統在工作狀態下存在的安全隱患或失效情況；針對主要通風機子系統的可修復特性，建立礦井的主要通風機子系統可靠性模型。李重良［3］對礦井通風系統進行調查及測定后，運用模擬解算方法設計礦井通風系統的優化方案，提高了礦井通風系統的穩定性。吳楊［4］為了提高煤礦通風系統的運行效率和安全性，研究智能通風系統的關鍵技術，為智能通風系統的實現提供了理論依據。張琪［5］為診斷金屬礦山通風系統出現的問題，根據氣體的焓濕變化模型定性分析井下霧氣產生的原因，采用巷道通風測定數據反演的通風系統優化方法建立系統模型，對不同的通風系統優化方案進行模擬，以此確定金屬礦山通風系統最優的修復方案。本文針對榆林市某山地油庫通風系統存在的問題，闡述該通風系統的優化及修復要點以及自動監測系統的設計原理和使用情況。應用自動監測系統對山地油庫的通風系統進行修復后，油庫內的有毒氣體明顯減少，保證了油庫內部作業人員的身體健康及人身安全。

1 工程概況

榆林市某山地油庫為山體洞藏油庫，臥式油罐區依山而建，屬于中型立式、臥式油罐混合山地洞庫庫群。油庫共有50 m3埋地油罐11座，10 m3埋地油罐1座；立式油罐庫為山體洞庫，共有3 000 m3鋼體噴氣燃料罐2座，2 000 m3鋼體噴氣燃料罐3座，100 m3鋼體汽柴油罐3座。洞庫形式為人工開鑿巖洞，2 000 m3和3 000 m3的燃料罐為單罐單洞安裝，100 m3的油罐為1洞3罐安裝。罐與罐之間有隧道相連，隧道高度為2.8 m（通風管道占用0.6 m），寬度為2.5 m；門洞寬度為2.2 m，高度為2 m；洞庫壁與油罐壁的間距為0.6 m。

此油庫為建成50年以上的舊油庫，通風系統損壞多年，庫內存在油氣、一氧化碳、氨、二氧化氮等氣體，并且長期處于空氣不流動狀態，有毒有害氣體充盈洞庫的每個角落，低溫、恒溫狀態形成穩定的有毒有害環境。考慮到油罐拆除時在鋼板切割過程中還會產生固態和氣態2類有毒有害物質，所以必須解決現有通風系統存在的問題。

2 油庫通風系統問題分析

2.1 主通風機損壞

油庫原通風系統年久失修，主通風機損壞。油庫內由于石油等化學燃料揮發形成的污染氣體不能通過主排風管中的通風出口完全排到室外，部分殘留在主排風管及油庫內，而外界的新鮮空氣也不能通過通風系統進入油庫內，導致有害氣體在油庫及主排風管內形成閉環。油庫原通風系統示意圖見圖1。

2.2 換風頻率較低

根據《石油庫設計規范》（GBJ 74—84）中第12.2.2條規定，易燃油品的泵房和灌油間，除采用自然通風外，尚應設置排風機組進行定期排風，其換氣次數不應小于10次/時。根據公式h=RQ2可知，風壓h受到風量Q及風力阻值R的影響，油庫類工程中的洞庫、基坑等進出口受限，通風不良，屬封閉、半封閉場所，其換氣口面積受限，在風力阻值不變的前提下，通風系統的風壓降低，導致氣體的流通速率降低，而且排風管道中的通風口設置較少，換氣量及換氣頻率未達到規范要求。門洞及通風管道示意圖見圖2。

3 油庫通風系統修復措施

3.1 前期準備

在修復油庫通風系統前，技術人員需詳細了解系統的原始設計和運行參數，收集相關資料，如設計圖紙、設備手冊、系統運行記錄等。同時，需要調查現場環境，準備必要的施工設備和材料，如通風設備、閥門、法蘭等。

由于工程的實際情況特殊，施工現場毒害氣體較多，故需做好施工隊伍的安全施工教育工作，如合理佩戴防毒面具等。同時，制定相應的安全措施，保證施工過程中施工人員的人身安全以及工作環境的安全，避免意外事件發生。

3.2 通風系統修復及優化方案

首先，拆除或修復原有損壞的通風設備、管道等，按照設計圖紙進行重新布局和安裝，本工程將主通風機更換為4-72A型防爆風機，換風量約為5 500 m3/h；其次，在通風管道的側壁開設通風耳洞，提高空氣的流動性，并在主排風管道安置2臺軸流風機，每臺的換風量為8 700 m3。本工程通風管道的側壁開設6個通風耳洞，總容積為20 724 m3，其中1～5號耳洞的直徑約為20 m，高12 m，每個耳洞的容積約為3 768 m3，換風量為0.433 h換風1次（3 768 m3/8 700 m3）；第6號耳洞長20 m，寬7.4 m，高7 m，容積約為621 m3，換風量為0.07 h換風1次（621.6 m3/8 700 m3），極大地提升了空氣的流動性。

施工完成后檢查風道、風機、閥門等設備的安裝質量，確保連接牢固、無泄漏，同時清洗通風管道，消除內部的油污和雜質，保證通風效果良好。檢查完畢后，調試修復后的通風系統，確保各設備正常運行，滿足油庫通風的需求。修復后的油庫通風系統示意圖見圖3。

3.3 自動監測系統的設計及應用

洞內易燃易爆氣體檢測是否達標是能否順利完成洞庫拆除工作的關鍵，對洞庫易燃易爆氣體濃度的檢測工作必須貫穿勘查—通風—施工—竣工驗收的全過程，并形成完整的記錄和曲線分析。因此，需要設計一套合理的自動監測系統，用于油庫易燃易爆氣體的檢測。

3.3.1 自動監測系統的設計

自動監測系統需結合項目實際進行設計，應滿足施工過程及工后安全指標的要求。系統應具備采集信息、自動控制風量、數據異常自動報警、屏幕實時數據顯示等功能，通過不間斷檢測洞庫內有毒有害氣體濃度變化的情況，確保數據的有效性和真實性。系統具體的功能詳細介紹如下。

（1）采集信息功能。通過自動監測系統中的傳感器收集參數，掌握通風系統的運行狀況。傳感器主要有風量傳感器、風壓傳感器、可燃氣體傳感器、氧氣傳感器等。收集的參數類別有油庫內的風量、風壓、氧氣濃度、二氧化硫濃度、可燃氣體濃度等。系統實時采集的信息不僅精度高，還能以最快的速度傳遞到控制中心。

（2）自動控制風量功能。通過實時監測風量可使油庫內的風量得到合理的分配，保證通風系統安全、高效地運行。為此，需要在通風系統中安裝遠程控制裝置，在通風系統運行的過程中，遠程控制系統通過控制中心構建的函數模型對實時監測到的數據進行處理，通風系統風量計算公式為L=F×V×T ，其中F為通風口面積（m2），V為風速（m/s），T為通風時間（s）。當風量不在標準值范圍內時，遠程控制系統會自動控制通風機的轉速，調節通風系統空氣流動的速度，進而達到合理分配油庫內風量的目的。

（3）數據異常自動報警功能。自動監測系統施工過程中，可能會出現可燃氣體燃燒、毒害氣體含量過高、氧氣含量過低等情況，危害作業人員身體健康，因此自動監測系統應具備自動報警功能。當發現油庫內的毒害氣體或可燃氣體超過安全指標時，系統內配備的報警裝置會自動報警，報警方式有紅色指示燈變亮、廣播報警危險項目等。自動報警裝置需要設置在安全位置，防止裝置因事故造成損壞，影響自動報警功效。

（4）屏幕實時數據顯示功能。自動監測系統應具備實時數據顯示功能。自動監測系統中傳感器監測到的各項數據，如風壓、風量、各類氣體濃度等，通過工業電腦實時顯示在控制中心的顯示屏上，可極大地方便工作人員對油庫內通風系統的修復施工過程進行管理與控制。自動監測系統工作流程圖見圖4。

3.3.2 自動監測系統的應用

本工程配備5臺便攜式可燃氣體傳感器，3種毒害氣體傳感器，分別分布在油庫上、中、下部，隧道內每隔20 m選一個點安置2種傳感器，在油庫洞口設置風速傳感器1臺，實時監測進入油庫的風速。同時，在同一個分管道中的各個通風機分別配備一臺風壓傳感器、轉速傳感器、和振動傳感器，用于遠程控制風機運行。

第一次進入受限空間作業時，要按規定收集可燃氣體濃度數據，分析判斷油庫內的氧氣、有毒有害氣體等物質的濃度，并結合安全指標進行綜合分析，確保油庫內部任何部位的空氣質量合格，有毒有害氣體極限濃度標準見表1。檢測合格后，方可辦理“受限空間作業許可證”，并且將檢測結果填寫在作業許可證對應欄中，或將檢測結果表附于許可證后，表中需要有檢測和核對人員的簽名。首次作業在檢測后的4 h內進行，如果超過4 h則必須進行復測；檢測后的第二天再次進行作業時，必須重新檢測合格、重新辦理作業許可證后才能作業。如果作業期間歇工2 h以上，再次作業前必須進行復測，合格后方可作業。施工期間采取強制通風措施。

檢測氣體時停止通風，觀察洞庫短時間內有毒有害氣體再次聚集的速度和濃度，如果在1 h內聚集量達不到極限濃度標準的上限則符合要求，反之則不符合施工條件。在施工過程及施工完成后，需使用自動監測系統加強監測，及時處理異常情況，確保通風系統安全運行；建立通風系統的運行維護制度，定期對設備進行檢查、維修和保養?？傊?，在進行油庫通風系統修復施工時，要充分考慮安全性、環保性、經濟性和施工質量，嚴格按照規定的程序操作。同時，要加強施工過程中的安全管理，預防安全事故的發生。

4 修復效果

經過修復后，油庫內部的空氣質量得到顯著改善。在實時監測狀態下，通風半日后的效果顯示，油庫內部氧氣含量增大，濕度降低，毒害氣體及可燃氣體濃度下降。實地監測結果表明，油庫內部的空氣質量已達到國家標準。有毒有害氣體濃度變化趨勢圖見圖5。

5 結語

本文通過工程實例，驗證了自動監測系統在山地油庫通風系統修復施工中的應用優勢。自動監測系統可以有效提高通風系統修復的質量與效率，保障施工安全。本研究可為我國山地油庫通風系統的修復施工提供有力支持。未來，隨著自動監測技術的發展，將該技術應用于山地油庫通風系統修復施工中的研究將會更深入和廣泛。

6 參考文獻

［1］趙斌.煤礦通風系統自動監測修復系統設計［J］.山東煤炭科技，2022，40（4）：200-202.

［2］王慧.礦井通風系統的可靠性分析［D］.西安：西安科技大學，2011.

［3］李重良.某煤礦通風系統計算機模擬分析及優化方案確定［J］.煤炭科技，2023，44（4）：66-71.

［4］吳楊.淺析煤礦智能通風系統［J］.能源與節能，2022（11）：146-147，179.

［5］張琪.金屬礦山通風系統診斷與對策研究［D］.青島：山東科技大學，2019.

【作者簡介】楊世明，男，河北深澤人，碩士，工程師，研究方向：工程施工管理。

【引用本文】楊世明.自動監測系統在山地油庫通風系統修復施工中的應用［J］.企業科技與發展，2024（3）：119-122.