油品移动自动化在西固油库的应用

2012-01-26中国石油西北销售公司兰州分公司刘运东

自动化博览 2012年6期

中国石油西北销售公司兰州分公司刘运东

1 移动自动化解决方案

中国石油西北销售公司西固油库作为拥有50多年历史的一座老油库，连续三届被评为中石油十大标杆油库。经历过多次改造的西固油库拥有许多先进设备实施，并于2009年引进了霍尼韦尔的移动自动化解决方案。

今天的库区面临着更多的物料移动作业的挑战，一方面要保证移动作业的安全和高效，同时要减少库存，并避免生产事故。随着时间的推移，罐区管网已复杂到了难以对其进行有效管理的地步。另外，物料跟踪和产品认证方面的常规需求，额外增加了物料移动的挑战。霍尼韦尔的移动自动化解决方案是一个全面的解决方案，着眼于解决这些挑战，用一个标准而不失灵活的方法控制库区的物料移动，显著节省成本并增加效益。

2 西固油库的油品移动自动化技术方案

系统由以下三个层面的解决方案构成：

底层：常规控制系统层，采用霍尼韦尔最新一代DCS系统Experion PKS，它为西固库区提供了常规控制和操作功能。

中层，业务控制层，采用霍尼韦尔移动自动化（Movement Automation，简称MA)系统软件。霍尼韦尔移动自动化系统用于定义、控制、监视库区内物料的移动。MA中有两个数据库，一个是实时数据库RTDR，用于与底层DCS系统交换实时数据；另一个是关系数据库SQL Server（AmmDB），用于与上层信息系统交换关系数据。因此，MA是底层DCS系统与上层信息系统之间的桥梁和钮带。它一方面能将上层业务指令转换成底层控制信号；另一方面也能将底层过程数据转换成上层业务信息。MA在西固库区自动化、信息化系统中位于一个非常核心的地位。

上层，业务管理层，套用常用述语，也可称之为MES层。该层面的主要功能是对库区作业进行计划调度（事前）和考核评价（事后），提供信息集成共享平台。

3 移动自动化系统的实际应用

中石油西北销售西固油库完成油品移动自动化改造项目之后，针对拥有31具油罐的155种作业工艺操作路径进行了规范化操作，确保工艺操作安全、高效，为建成国际先进油库迈进了重要一步。

油库工艺操作主要分为三个阶段。即现场监控阶段、PLC控制阶段及西固油库油品移动自动化阶段。油品移动自动化的技术将西固油库日常移动作业完整的连接起来，改变人工的操作模式，从而达到提高工作效率，降低人工工作强度和减少人工干预的失误可能性，同时也依靠先进的技术和手段，进一步加强油库运营的安全管理，从而最终达到全方位提升西固油库生产运行水平的目标。

3.1 一键式操作

西固油库在经过管控一体化改造项目之后，已经完全改变了原有的操作模式。作为一座拥有50多年历史的老油库，西固油库总结出了“三核实”等工艺操作方法，工艺操作确认卡的填报和现场的核实确认是油库工艺操作的一种重要方式。目前，西固油库已经彻底改变以前具有的模式。新的模式为工艺操作的“五步操作法”即订单制作、工艺选择贯通、工艺开启以及工艺停止和工艺关闭。新的操作方法全部实现 “一键式操作”，即只需要点击一个按键即可实现全部工艺操作，这种操作全方位提升了西固油库生产运行水平和效率，已经将负责工艺操作以及其他工作的生产运行班的8个人减少到了5个人。

3.2 工艺操作的智能化选择

西固油库拥有31具油罐，根据作业需要有155种工艺操作路径，另外西固油库的278个电控阀门以及16座油泵等主要设备的开启或者关闭将是一个繁琐的判断过程，任何一个设备的错误操作将导致非常大的安全隐患。油品移动系统最大的优点就是实现了相关设备及路径的智能化选择。任何一个油罐的任何一种作业都能寻找到最短距离、最小摩阻的最优路径选择方案。它的智能化还体现在任何一种设备在这条最优路径的开启顺序，关键设备所在这个路径的权重比例设置判断，以及阀门维修所造成的路径障碍处理等方面。另外，西固油库的工艺操作将因为系统对于油品物料平衡的智能化判断永远不会有不同种油品造成混油事故。

3.3 油库的工艺操作安全的七级保险

如何确保油库工作操作安全，已经成为油库工艺操作的重中之重。移动自动化系统的投用改变旧有的油库工艺操作方式，摒弃原有的工作操作思想，开拓了油库工艺操作安全的新思路，全面实现了油库工艺操作安全的七级保险。

3.3.1 油库所有管线的压力及油泵进出口压力监视

根据西固油库已有的安全管理经验，油泵的高效率运行，管线的压力控制已经成为油库安全控制的一个重要指标。移动自动化系统把压力控制及油品移动操作统一到同一个平台，任何一个压力的报警将立即引起有效的操作控制。油泵的运行压力控制将确保油品输转的高效率运行，管线压力过高或者过低后引起的移动作业自动停止或管线泄压等方面都是油库工艺操作的最重要的一级保护。

3.3.2 罐高低液位连锁

油罐的高液位或者低液位运行往往是油库安全的重要安全隐患之一，浮盘的损坏，油罐冒油、抽瘪很容易因为工艺操作方面的失误而造成。移动自动化系统合理的规避了这一安全隐患。西固油库联合设计院计算出所有油罐液位运行的核定标准，包括高液位报警、高高液位报警以及低液位、低低液位报警，然后将核定标准在系统中制定为强制性安全操作规范，任何人都无法干预，并且针对如果出现的液位报警将实现有效的工艺自动操作连锁，提高了西固油库的油罐使用安全。

3.3.3 泵的PID逻辑保护功能实现

油泵作为油品输转工艺中的“心脏”，是否安全运行也是油库安全的重要评价标准。西固油库针对油泵的安全运行情况创造性提出了联合使用变频器、PID调节和过压力保护的方法，确保油泵的安全运行。尤其是PID调节的使用，它根据油泵的运行压力反馈进行出口阀门的变化开度设置，这一大胆的应用在实际使用中效果非常好，有效的避免了油泵的喘振和气蚀等现象，提高了油泵的使用效率，达到了油品流量，压力控制，电机功效在高效率的统一执行。

3.3.4 设备和移动路径的自动化选择

油库关键设备的故障也是工艺操作安全的隐患之一。移动自动化系统将这种关键性的隐患列入到考虑范围，将故障设备设置到不使用状态，所有的工艺操作都会绕开这个设备，不管是管线还是阀门，所以由故障设备导致的油品泄露的可能性为零。

3.3.5 油库工艺操作的自动切换

油库工艺操作的作业切换作为工艺操作一个难点也是油库工艺操作的一个安全隐患。西固油库的油品移动系统实现了工艺操作的自动切换，比如按照时间或者液位的自动切换功能等，从而有效的规避了这种风险。

3.3.6 现了油库作业工艺的实时监控

西固油库具有作业类型多，作业路径复杂，油罐利用率高等特点，油品移动系统将油库所有作业信息集中到一个平台进行管理。通过油库作业列表中的作业号、作业类型、状态以及来源和目的地等信息，可以随时掌握油库的当前的所有作业内容及状态，实现了油库作业工艺的实时监控，有效的提高油库的作业管理水平。

3.3.7 减少人工操作的失误可能性

如何确保油库工艺操作的安全，减少人工操作的失误可能性也是一个重要方面。移动自动化系统通过对可远程操作阀门以及处于适当位置的手动阀门设置优先权重，移动控制模块（Movement Automation Control）的路径选择功能将使现场操作最小化。此功能对手动阀多的罐区尤其有用。为了使任务从相邻的管网中隔离出来，移动控制模块将优先使用一个已经关闭的阀门或可远程操作的阀门作为隔离阀，这样现场作业可以更少。有效的改变了人工干预的失误可能性，提高了油库工艺操作的安全级别。

3.4 “鲜活”的油库工艺流程图

相比较原有的油库的流程图，移动自动化提供一种崭新的油库工艺流程图，使所有的设备变的“鲜活”。这种智能流程图（Tank Farm Graphics，简称TFG）为操作员提供一个清晰的物料移动作业的图形化界面。移动作业相关操作步骤进一步被自动顺序执行程序所优化并执行，从而减轻了操作员对移动作业相关现场设备所需要的人工操作。同时，也消除了遗漏某个设备所需操作的可能性。

相比较以往的流程图, 所有的工艺作业状态及设备状态都在流程图中有完整的体现，包括所有油罐的收发油状态，油泵运行情况，液位的上涨以及降低，她不但增加了所有设备颜色的变化，加粗的管线路径，还将原有单个阀门、单个的泵、罐，串联成一条完整的工艺路径，清晰明了。另外，流程图中不但有液位、温度等库存信息，而且针对油库的收发作业情况，同时能够监控到每个油罐的体积以及收发存作业的状态等。