徐滢，周亚萍

（天津市化工设计院，天津 300193）

本文将根据在化工设计中遇到的石油化工产品储运及装车的项目，就油品装车的自动化设计谈一些体会。

1 自动化功能简述

目前，国内先进的石油化工产品罐区的油品装车站台的装车控制及管理系统通常由防爆批量控制仪、装车操作站及业务站组成。通过采用高精度流量计、控制阀、温度传感器等实现了油品装车的定量控制及较高精度的计量。同时配置了溢油静电保护器和静电接地装置等，以保证整个装车过程的安全性[1]。

在进行油品装车时，应采用底部装车方式。对于底部装车的车辆，光学液位传感器被固定安装在槽车舱位的顶部，其目的是用来监测底部灌装时物料是否已达到允许的最高点；一旦液位达到允许的最高点，光学液位传感器就会发出信号，告知控制系统如继续灌装，将会发生超装溢出事故。多舱位的槽车有多个光学液位传感器，每个舱位一个。只要有一个舱位的传感器给出溢油信号，溢油静电保护器立即报警并使控制继电器动作，输出控制信号停止装车。对于底部汽车装车的应用，保护器（带API 插头）和汽车槽车顶部安装的光学液位传感器（槽车自带）、汽车车体上安装的静电接地极（槽车自带）共同组成一套完整的防溢油、防静电检测报警系统，光学液位传感器信号、静电接地信号被组合在符合美国石油协会APIRP 1004 规范的API 插座中。

2 自控设备选型要点

2.1 关于现场自控设备

2.1.1 流量计

当装车过程中要求按照设定值进行装车结算时，必须用流量计作为计量设备；当装车过程中要求按照实际装车量进行结算时，可以用汽车衡作为计量设备。装车常用的流量计包括多种体积流量计和质量流量计。采用质量流量计时可不再用热电阻温度计。在实际设计过程中，我们应该根据具体的工况、物料特性及业主投资预算，选择最优的流量计类型。

2.1.2 温度传感器

在油品装车过程，有时需要对装车管道的温度进行检测，用于对流量计采入的体积流量值进行实时温度补偿，以便将罐装的视体积流量(实际温度时的体积流量)换算成20℃时的标准体积流量。通常我们会选用Pt100 热电阻作为温度检测元件。

2.1.3 控制阀

装车控制阀门可能会有以下配置：通常每个鹤位都会配置一台装车控制阀，根据需要还可配置油品选择阀、吹扫阀、或气相回流阀等。

对于装车控制阀一般有以下选择：数字控制阀、二段气动球阀、气动(电动)调节阀、气动(电动)切断阀、电磁阀等。在实际设计过程中，可根据物料特性或现场工况选择阀门。例如，对于粘度较大的油品，可选用气动二段球阀或气动调节V 型球阀；当现场没有气源时，可选用电动阀门。

同时，还应注意到选择不同的阀门会对批量控制仪有不同要求：a)控制输出的负载要求不同(如数字控制阀一般需供电20～40W,而气动调节阀仅需4～20mA)；b)控制输出的有效信号不同(如数字控制阀要求复杂定时的数字控制信号，对于切断阀仅要求简单的开关信号，而控制阀要求提供4～20mA 控制信号)；c)是否带阀位反馈,如气动阀门通常配有阀位反馈，而多段阀一般不带阀位反馈。而且阀位反馈的信号类型也有不同，有干接点型，也有电流型。

2.1.4 批量控制仪

批量控制仪是实现石油化工产品自动化装车的核心设备。通过采用批量控制仪可以控制控制阀的开关，采集流量计的流量，并对其进行温度补偿，实现定量装车控制。批量控制仪可以安装在鹤管旁边，通过控制阀门及机泵，采样流量信号、温度信号以及其它安全控制信号，实现自动完成油品装车作业，同时保证其安全性和准确性。如果将批量控制仪的信号送至装车管理计算机，那么就可以实现对装车业务的管理、远程控制、并生成统计报表。

用于底部装车的批量控制仪，应着重注意以下重要技术指标：a）当批量控制仪需要直接安装在现场时，必须选用隔爆型产品。为保证安全性，要求产品必须符合相关国家标准的规定；b）批量控制仪应具有较高精度，在使用过程中应有良好的稳定性，并且安装方便，操作简单；c）批量控制仪应能显示汉字及数值等；d）批量控制仪必须是通用串行通信接口，必须采用标准的通信协议，以便与装车操作站、DCS 系统进行通信。为保证安全性，通讯接口要有抗浪涌保护；e）批量控制仪可24v.DC 电源供电或220v.AC 电源供电；f）工作环境温度可由现场极端温度的范围决定。

2.1.5 溢油静电保护器

在石油化工产品的装车作业中，溢油静电保护器的主要作用是防溢出、防静电，防止在装车过程中由于油品溢出或静电积聚而产生危险事故。为了保证装车作业的安全性，应独立配置溢油静电保护器。与溢油静电保护器配合使用的现场仪表是防溢液位开关和静电接地装置，防溢液位开关用于监测油品灌装是否因超装导致可能溢出，静电接地装置用于槽车接地以泄放槽车上可能产生、积聚的静电荷，同时检测槽车与地之间是否接触良好，以确保装车作业全过程的安全。当防溢液位开关和静电接地装置检测到装车过程中油品溢出或静电接地夹连接不良时，溢油静电保护器就会向操作人员发出声光报警，并向批量控制仪发出警告信号，停止加料，以保证装车过程的安全进行。主要技术指标应具备[1]：a）应采用隔爆型产品，可直接安装在可能弥漫有可燃气体的危险区域环境中运行，而且应该具有声光报警的功能；b）溢油静电保护器内部应带安全栅，可以连接本安型防溢液位开关和静电接地夹。c）溢油静电保护器应有24V.DC 和220V.AC 两种供电电源可供选择。d）溢油静电保护器应提供两个控制继电器，每个继电器有两组触点输出，每组都是常开/常闭(NO/NC)转换触点；e）溢油静电保护器应配有符合APIRP 1004 规范的API 插头。f）

溢油静电保护器用以判断车辆接地是否良好的防静电接地电阻的阈值为100Ω（《GB13348-92 液体石油产品静电安全规程》）。

2.1.6 其他配套设备

为实现油品装车的自动化，现场通常还会配置防爆IC 卡读卡器、防爆大屏幕显示器、及电子汽车衡等装置。

2.2 操作站和业务室

通常会在罐区栈台入口处，设置操作站及业务室。装车操作站可对现场进行实时监控。现场所有仪表的输入、输出信号均送至批量控制仪，批量控制仪再将信号送至控制系统，然后一切装车控制及销售管理任务由控制系统完成。

3 化工设计中装车自动化设计的基本原则

在化工设计过程中，首先必须严格按照针对本行业的国家有关设计规范、标准和法规进行设计。并严格执行有关防火、防爆、防雷、防静电的有关设计标准及规范。同时应该强调整个自动化装车过程的安全性，选用的设备必须符合相应安全防爆区域的防爆等级标准。并通过设置静电接地装置及溢油静电保护器，作为安全保障。

［1］宋伟.商业油库油品底部灌装自动化设计[J].石油化工自动化，2011，06.