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附安全保護系統(tǒng)的油品自動切水設備的應用

文檔作者：趙幟文檔來源：南京揚子石油化工設計工程有限責任公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年06月16日
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過程控制 石 油 化 工 自 動 化，2009，3：46
AUTOMATION IN PETRO—CHEMlCAL INDUSTRY
附安全保護系統(tǒng)的油品自動
切水設備的應用
趙 幟
(南京揚子石油化工設計工程有限責任公司，南京 210048)
摘要：由于人工切水的局限性與不安全性，儲罐切水應尋求更好的操作方式。結(jié)合工程實例，剖析了含油污水中油相的
形式，針對油品儲罐人工操作切水存在的問題，提出了附安全保護系統(tǒng)的油品自動切水設備的應用，并系統(tǒng)地闡述了該設備的
工作原理，同時作出了效果評價。該設備技術成熟、安裝簡單、操作簡便，改善了罐區(qū)含油污水的水質(zhì)并減輕了操作人員的勞動
強度，為原油罐區(qū)實現(xiàn)自動切水探索出了一條新路。
關鍵詞：安全保護系統(tǒng)；油品自動切水設備；應用
中圖分類號：TP273 文獻標志碼：B 文章編號：1007—7324(2009)03—0046—03
The Application of a Automatic Cut W ater Equipment with the Security System
Zhao Zhi
(Nanjing Yangzi Petrochemical Design Engineering Co．Ltd．，Nanjing，210048，China)
Abstract：Because cutting water artificially with the limitation and the unreliability，to cut water in the
storage tank to need to seek the better operation mode．We combined with the proj ect to analysis oil
composition of oily wastewater．For problems of manual cutling water from oil storage tank，we apply a
autom atic cut water equipm ent with security system ，and systematically expounded the principle of
equipment，at the same time to evaluate the effect．This equipment technology is mature，the installment
is simple，the operation is easy，improved the tank area oily waste water quality and reduced operators’
1abor intensity，is to explore a new path for automatically cutting water in tank area．
Keywords：security system ；autom atic cut water equipment；application
1 工程概況
揚子石化公司芳烴廠儲運罐區(qū)原有8座儲罐
是人工操作切水，存在以下問題：
a)人工操作不能保證儲罐切水符合要求。如
果切水不符合要求，物料中帶水，將影響裝置穩(wěn)定
生產(chǎn)。若發(fā)生跑油事故，不僅污染環(huán)境，甚至引起
火災、爆炸等事故。
b)減壓柴油(VGO)、重柴油(HGO)儲罐貯存
溫度較高，如果不及時切水會影響儲罐安全。
c)含油污水中含有大量刺激性和有毒有害氣
體(如H S等)，儲罐切水時危害操作人員的健康。
d)儲罐切水是按照生產(chǎn)需要必須進行的，如
果多座儲罐同時切水或切水時間較長，由于操作人
員數(shù)量有限，將影響其他的生產(chǎn)操作。
為保證儲罐切水符合要求，及時、迅速地完成
儲罐切水作業(yè)，減輕操作人員勞動強度，2007年在
原有8座儲罐的切水口分別增設附安全保護系統(tǒng)
的油品自動切水設備，將儲罐切水由人工操作改造
為自動工作。改造費用約70萬元人民幣。
2 含油污水中油相的形式
含油污水中油相的形式有四類，分別是上浮
油、分散油、乳化油、溶解油。
a)上浮油靜置后，以連續(xù)相呈油膜浮在水面。
這類油相只要有足夠的沉降時間，便能自行與水相
分離。
b)分散油是以直徑1 m 的微小油珠懸浮分
散在水中。這類油相需要適當?shù)卦黾雍臀鬯?
溫度，讓微小的油珠有足夠的動能進行運動，其相
互碰撞后聚結(jié)成較大的油滴，然后從含油污水中分
收稿日期：2009—03—16(修改稿)。
作者簡介：趙 幟(1980一)，女，江蘇南京人，2002年畢業(yè)于
江蘇石油化工學院環(huán)境與安全工程系給水排水工程專業(yè)，主要從
事給水排水、消防、環(huán)保工程設計，任工程師。
第3期 趙 幟．附安全保護系統(tǒng)的油品自動切水設備的應用
離出來。
c)乳化油是以直徑小于1／tm 的極微小油珠
以油包水的形式懸浮分散在水中。
d)溶解油是以分子或化學方式分散在水中，
油和水生成均相體。
油品儲罐內(nèi)的含油污水油相主要是以上浮油、
分散油的形式存在，因而解決此類油罐切水中存在
問題的關鍵是如何應用合理的方式除去污水中的
上浮油及分散油。
3 設備組成
附安全保護系統(tǒng)的油品自動切水設備由油水探
測器、總線控制器、嵌入式切水監(jiān)控站、氣動(電動)
控制閥組成，同時配置計算機，并與工廠網(wǎng)連接。
每座油罐配置1臺現(xiàn)場總線控制器，通過現(xiàn)場
總線與中控室嵌人式切水監(jiān)控站通信，每個監(jiān)控站
可以操作1～6臺現(xiàn)場總線控制器，多臺嵌入式切
水監(jiān)控站通過網(wǎng)絡與上位計算機通信，構(gòu)成完整的
系統(tǒng)。
4 設備功能
4．1 油水探測器
油水探測器主要由短波發(fā)生器、發(fā)射器、密封
器等構(gòu)成，它產(chǎn)生短波電能，根據(jù)油中水含量的大
小、乳化液吸收短波能的多少，而輸出非線性直流
電流信號，經(jīng)信號處理供現(xiàn)場控制器進行控制。
4．2 總線控制器
總線控制器具備現(xiàn)場控制功能，主要特點是應
用現(xiàn)場總線技術，一方面把現(xiàn)場油水監(jiān)測信號、閥
門控制信號、閥門回訊信號等通過它與中控室嵌入
式切水監(jiān)控站連接。另一方面多臺總線分配器可
以通過同一總線結(jié)構(gòu)，接受1臺切水監(jiān)控器控制，
這種分散式控制方案，使原來按控制類型劃分變成
按工藝過程劃分，這種控制方式給操作帶來便利，
人機界面更加人性化。在滿足安全可靠性和工藝
系統(tǒng)自動化要求的同時，減少電纜和橋架的用量，
縮小中控室設備間的面積，降低投資。
4．3 嵌入式切水監(jiān)控站
嵌入式切水監(jiān)控站，是1套以嵌入式低功耗
586級主板為核心，基于微軟嵌入式實時多任務操
作系統(tǒng)Windows CE作為運行平臺的，軟硬件相結(jié)
合的嵌入式完整解決方案的系統(tǒng)[1]。
嵌入式切水監(jiān)控站采用背光式屏幕液晶形顯
示板，軟件上引入Windows的框架電路，在人機操
作與觀察面上，以中文菜單引導設置和操作，以豐
富的圖文數(shù)據(jù)、曲線顯示控制過程和邏輯結(jié)果，能
夠?qū)崿F(xiàn)多回路參數(shù)監(jiān)測，保護控制，同屏、分屏顯示
多組數(shù)據(jù)與圖文曲線，內(nèi)含有大容量數(shù)據(jù)記錄存儲
空問。主要功能如下：
a)背光式大屏幕液晶圖形顯示板顯示畫面。
運行參數(shù)顯示：切水時問顯示(實際、預設)、沉降
時間顯示(實際、預設)、閥門開／關狀態(tài)顯示、手／動
操作狀態(tài)顯示、歷史數(shù)據(jù)、曲線查詢畫面、報警時間
記錄、開／關閥門時間記錄、系統(tǒng)故障記錄。
b)保護參數(shù)設置。有密碼設置、修改，運行時
鐘設置，預設切水累計時間，預設沉降累計時問，通
訊接口設置。
c)手動操作功能。通過操作鍵，手動操作切
水閥的開閉。
d)斷電保護。設置參數(shù)的保存，記錄數(shù)據(jù)斷
電保護，系統(tǒng)故障及工作失電，按故障安全模式處
理，現(xiàn)場閥門處于自動關閉狀態(tài)。
4．4 控制閥
控制閥可選氣開型或電開二位式密封控制閥，
并配置回訊開關信號。
4．5 嵌入式切水監(jiān)控站的特點
a)穩(wěn)定可靠的硬件設備：采用成熟、可靠、知
名的嵌入式硬件設備。
b)高檔的軟件系統(tǒng)平臺：采用Windows CE
操作系統(tǒng)和嵌入式計量控制系統(tǒng)。
c)強大的數(shù)據(jù)處理功能：可以保存、查詢、打
印各種數(shù)據(jù)，制作報表和趨勢曲線。
d)眾多的硬件交互功能：可以方便地讀寫各
種智能儀表、智能模塊、變頻器等上百種工控設備
的數(shù)據(jù)。
e)精確的回路控制功能：可以實現(xiàn)循環(huán)、跳
轉(zhuǎn)、判斷、中斷等復雜的流程控制。
f)強大網(wǎng)絡通訊的功能：支持串口通訊、
Modem 通訊、以太網(wǎng)通訊等通訊方式。
g)可定的安全管理機制：保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的可
靠性。
h)采出模塊化設計思路：便于系統(tǒng)維修和設
備部件更換。
5 控制原理
儲罐切水過程自動處于四重保護之下：水中
含油檢測保護、預設安全切水時間保護、閥位狀態(tài)
診斷保護、系統(tǒng)自診斷故障保護，如圖1所示。
a)操作人員可以在中控室通過嵌入式切水監(jiān)
控站手動發(fā)出指令，也可以通過預設沉降時間自動
發(fā)出指令，開始切水。
b)切水指令與控制閥回訊信號不符時，自動
發(fā)出指令停止切水。
石油化工自動化
圖1 附安全保護系統(tǒng)的油品
自動切水設備控制原理
c)如果控制閥回訊信號正確，系統(tǒng)開始切水，
同時開始累計切水歷時。
d)當現(xiàn)場油水控制器發(fā)出水中含油信號，或
預設切水時間到，系統(tǒng)發(fā)出指令停止切水。
e)切水過程中，操作人員可通過監(jiān)控站手動
發(fā)出指令停止切水；或者出現(xiàn)故障時，自動發(fā)出指
令停止切水，同時發(fā)出斷電保護指令，關閉現(xiàn)場控
制閥。
6 現(xiàn)場安裝
附安全保護系統(tǒng)的油品自動切水設備的安裝
簡單，無須停工清罐，在儲罐底部原有手動切水閥
后，通過法蘭串聯(lián)油水檢測器和控制閥即可，如圖
2所示。
瑚．場總線
污水池
圖2 設備安裝示意
水中含油信號，控制閥控制及回訊信號，通過
分支電纜與安裝現(xiàn)場的現(xiàn)場總線控制器連接，總線
控制器與中控室監(jiān)控站之間，使用總線電纜，可節(jié)
省大量的電纜。
7 設備特點
附安全保護系統(tǒng)的油品自動切水設備具有以下
特點l2]：
a)附安全保護系統(tǒng)的油品自動切水設備無需
配置沉降罐，切水過程是依據(jù)油水的介電特性來控
制，在切水過程中沒有水位等液位的概念。同時，由
于沒有沉降罐，也就不存在罐底油泥的清理問題。
b)依據(jù)附安全保護系統(tǒng)的油品自動切水設備
的安裝方式，該設備能夠完成電極的自清潔。在每
次切水過程中，利用流過檢測電極的水的沖刷作
用，就可以自動完成電極表面的清潔工作，因此，其
他切水設備通常存在的電極清潔問題，在該設備中
是不存在的。
建議在油罐切水出口至該設備之間的管路上
安裝1臺管道過濾器，這是整個切水系統(tǒng)中唯一需
要檢查的部件，應當定期對管道過濾器進行清理，
否則雜質(zhì)可能會堵塞管路。
8 效果評價
附安全保護系統(tǒng)的油品自動切水設備于2007
年正式投用，投用后罐區(qū)含油污水總排的含油量即
由原來的11 000 mg／kg下降到340 mg／kg。經(jīng)過
11個月的運行數(shù)據(jù)表明，罐區(qū)含油污水水質(zhì)得到
了很大改善。表1列出了改造前后罐區(qū)含油污水
水質(zhì)比較情況。
表1 改造前后罐區(qū)污水水質(zhì)對照
13．04
9．09
9．O9
4．76
9．09
4．34
0
0
0
4．54
O
注：*— — 加權(quán)平均值。
由表1可以看出，罐區(qū)含油污水的合格率由
2006年的不足10 提高到95 以上，污水含油量
年加權(quán)平均值也由2006年的6 500 mg／kg左右下
降到2008年的110 mg／kg左右，改善了罐區(qū)含油
污水的水質(zhì)并減輕了操作人員的勞動強度，為原油
罐區(qū)實現(xiàn)自動切水探索出了一條新路。
參考文獻：
1 5Ol83—2004，石油天然氣工程設計防火規(guī)范Es3
2 張自杰．排水工程rM]．第4版．北京：中國建筑工、l 出版社，2000
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