石油定量裝船系統(tǒng)

徐州金鼎測控技術有限公司開發(fā)的石油定量裝船系統(tǒng)廣泛應用于碼頭，油庫等場所的各類液體的定量裝船、裝車等自動化控制過程，具有裝載精確度高，節(jié)省人力，自動化程度高的特點。
2.1 油料定量裝船系統(tǒng)組成
定量裝船由閥門控制系統(tǒng)PLC和定量裝船系統(tǒng)組成，以PLC實現(xiàn)收發(fā)油前選線、選閥的模式設定和選擇。通過現(xiàn)場定量批控器進行裝船，以裝船管理站實現(xiàn)對油船裝卸作業(yè)的實時監(jiān)控。通過PLC系統(tǒng)控制泵的啟/停和轉速，實現(xiàn)運行監(jiān)控、故障報警/聯(lián)鎖及設備管理，保障安全生產(chǎn)并完成準確發(fā)貨、數(shù)據(jù)統(tǒng)計匯總并生成各類報表，既降低員工勞動強度，提高生產(chǎn)效率。
定量裝船控制系統(tǒng)主要由控制系統(tǒng)PLC、服務器、操作站、定量批控器、雙轉子流量計、裝船電液閥及防防溢靜電保護器、溫度變送器組成，用于完成對裝船作業(yè)的控制和管理。
儀表層：主要由雙轉子流量計、溫度變送器、電液閥、防溢油靜電報警器構成。該層主要負責將管道上的各種數(shù)據(jù)采集并送往中間控制層，并接受來自上位層的控制信號完成各種流量控制功能。
控制層：控制層主要是量批控器，它負責接收并處理儀表層送上來的各種信息，將處理完的信息發(fā)送到上位監(jiān)控計算機，并接收來自上位機的各種控制命令，將控制命令反饋到儀表層，完成流量控制。
管理層：管理層由監(jiān)控計算機、服務器票據(jù)打印機組成，主要功能是處理定量裝船控制器送上來的信息，將裝船流程以圖形的形式顯示在屏幕上，打印各種提單票據(jù)。
裝船作業(yè)時，操作人員根據(jù)控制站下方裝船數(shù)量。確認軟管插入及防溢油靜電保護正常后，按啟動鍵，開啟裝船電液閥，控制儀先小流量打開裝船閥，小流量裝船，防止物料與空氣摩擦產(chǎn)生靜電；壓力正常后，全部打開閥門，加大裝船流量，進行快速裝船；裝船過程中控制儀對流量信號進行累計；達到設定的裝船大提前量時，部分關斷閥門，用小流量裝船，提高裝船精度，同時防止水擊；當裝船量達到設定的小提前量時，控制儀關閉裝船閥，實現(xiàn)安全和準確裝船。裝船過程中系統(tǒng)檢測溫度信號,自動進行溫度補償。
為了方便裝船管理，裝船數(shù)量的設定有兩種方式：
（1）、控制電腦密碼設定方式（遠程設定方式）。每次裝船前，操作人員在控制室根據(jù)調度派單到批控儀。
（2）、控制儀本地設定方式（本地設定方式）。操作人員直接在控制儀上輸入裝船數(shù)量。
2.2系統(tǒng)主要功能簡介
1、定量裝船系統(tǒng)主要功能
（1）單路控制功能：批控器能實現(xiàn)一臺控制1條管道發(fā)料。
（2）參數(shù)設置功能：批控器可以根據(jù)發(fā)貨需要通過批控器設定發(fā)貨參數(shù)。這些數(shù)據(jù)包括：預置裝船量、提前量、開閥延遲時間、機器地址等。
（3）定量發(fā)貨控制：確定批控器的工作參數(shù)之后，批控器就會按照的程序完成自動發(fā)貨過程，當發(fā)貨量達到設定值時，自動停止發(fā)貨。
（4）溫度補償功能：可實時檢測現(xiàn)場裝料溫度，實現(xiàn)對裝料密度的精確跟蹤，除達到對裝料體積的精確外，還可實現(xiàn)精確的質量計量。
（5）溢出保護功能: 通過溢流檢測裝置，避免發(fā)生溢出冒罐，裝滿自動停止裝船。
（6）接地保護功能: 檢測接地裝置狀態(tài)正常才允許裝船，發(fā)現(xiàn)接地異常停止裝船。
（7）掉電保護功能: 在意外掉電時可以保存現(xiàn)場數(shù)據(jù)，持續(xù)顯示發(fā)貨量；重新通電后可繼續(xù)發(fā)貨。
（8）數(shù)據(jù)采集功能: 控制儀可采集流量計的流量信號，防溢、靜電接地夾等開關信號。
（9）閥門和泵的順序控制功能：在裝船時按預定時間順序依次打開閥(泵)，裝船到定量時再按照預定的時間和順序依次關閥(泵)，完成自動裝船作業(yè)。并能通過PLC連鎖啟/停泵。
（10）現(xiàn)場急停功能：批控器上設有急停按扭，若發(fā)貨時現(xiàn)場發(fā)生緊急情況，操作人員只需按急停按扭即可立即停止發(fā)貨。
（11）遠程和就地實時監(jiān)視功能：批控器配有高亮度液晶顯示屏，實時顯示發(fā)貨進程和相關設備的狀態(tài)，遠程監(jiān)控計算機與批控器同步實時顯示發(fā)貨進程和相關設備的狀態(tài)。
（12）遠程／就地發(fā)貨模式轉換功能：通過上位機進行數(shù)據(jù)下發(fā)控制，也可根據(jù)需要在現(xiàn)場直接發(fā)貨，系統(tǒng)中每臺批控器是一個完整的計量、控制和顯示單元，獨立于上位機。
（13）給現(xiàn)場儀表供電功能：批控器還可提供電源輸出端子，為現(xiàn)場儀表如流量計、電液閥提供24或12VDC和220VAC類型的電源。
（14）通訊聯(lián)網(wǎng)功能：批控器是以總線形式與控制上位機間進行實時通訊，與公司的局域網(wǎng)連接預留接口。
（15）設備自檢功能:系統(tǒng)自動檢測批控儀工作狀態(tài)，在監(jiān)視計算機上可以遠程監(jiān)視各批控器工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常產(chǎn)生報警并通過通訊網(wǎng)絡傳遞給后臺， 實現(xiàn)故障的及時報警、定位。
2、系統(tǒng)管理層主要實現(xiàn)功能
（1）在線監(jiān)測功能：實時監(jiān)測各軟管的發(fā)油狀態(tài)，包括瞬時流量、已裝量、溫度、密度以及閥門、流量計等設備的相關數(shù)據(jù)狀態(tài)。并對現(xiàn)場的定量批控器等進行實時控制。
（2）數(shù)據(jù)報表處理、查詢及打印功能：存儲各種裝船過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)記錄以備查詢，根據(jù)客戶求打印特制的發(fā)料票據(jù)，所有記錄都儲存在服務器中保存，可以通過不同范圍查詢各類報表，按時間、貨主名稱、油品名稱等查詢相關資料并打印。各類報表應至少保留一年，還可以刻錄成光盤保存。
（3）畫面顯示功能：畫面顯示能真實反映工藝狀態(tài)，分單管位圖數(shù)據(jù)顯示畫面、多管位圖數(shù)據(jù)顯示畫面、工藝流程圖畫面、分區(qū)畫面、設備狀態(tài)顯示畫面、趨勢曲線記錄顯示畫面、報警信息匯總顯示畫面及其它輔助顯示畫面等，畫面顯示直觀、色彩鮮明、操作簡便、主要部分采用動態(tài)顯示。
（4）系統(tǒng)自診斷功能：當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可顯示故障位置、故障類型及故障時間等信息。
（5）通訊功能：通過光纜（TCP/IP）接入后方調度中心以太網(wǎng)交換機，與后方監(jiān)控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)共享和通訊。
（6）權限管理功能：系統(tǒng)有三個級別（工程師級、管理員級、操作員級）的密碼權限，可以對系統(tǒng)各種操作權限進行組態(tài)設置，給用戶。
3、 系統(tǒng)的可靠性及安全性
（1）系統(tǒng)采用模塊化設計，單一模塊出現(xiàn)故障不影響整套系統(tǒng)的運行，系統(tǒng)可靠性指標：MTBF>200000 小時，MTTR<5 分鐘，可用率≥99.9%。
（2）現(xiàn)場控制器采用工業(yè)級芯片，采取多種抗干擾、抗浪涌措施。
（3）數(shù)據(jù)存儲器帶有備用電池供電，可以保證至少72小時內不會丟失數(shù)據(jù)。
2.3 PLC及儀表選型、參數(shù)
●PLC：能實時采集批控器相關信息，啟停電機及調速，保證裝船精度及安全生產(chǎn)。PLC由廠區(qū)設置。
●定量裝船監(jiān)控系統(tǒng)：選用專用開發(fā)的定量裝船監(jiān)控系統(tǒng)軟件.
●定量控制儀：要求需滿足以下要求：
1、防爆標志：ExdIIBT6
2、防護等級：IP65
3、工作方式：連續(xù)工作
4、電氣標準：
供電范圍：AC180～AC260，頻率：50Hz
消耗功率：15W
5、工作環(huán)境溫度：0℃~60℃
●雙轉子流量計：需滿足以下要求
1、保證設備的長期使用和可靠工作
2、流量計選型:口徑DN80（1號、3號裝船線）和DN150（2號裝船線）
3、精度等級:±0.2%
4、材質:碳鋼殼體，內件不銹鋼
5、防爆等級/防護等級：dⅡBT4/IP65
6、管道系統(tǒng)壓力等級：PN20
7、脈沖信號輸出，配帶過濾器
8、操作流量
1號、3號裝船線：正常0~50 m3/h， 60 m3/h；
2號裝船線：正常0~50（為小船加注時）/0~150 m3/h（為大船加注時），180 m3/h。
●數(shù)控電液閥：需滿足以下要求
1、開閉靈活，操作簡便,密封可靠，無泄漏
2、公稱直徑：DN80和DN150（具體見輸油工藝圖）
3、工作電壓：DC24V(控制儀供電)
4、具有慢開，慢關可調功能，無“水擊”現(xiàn)象產(chǎn)生
5、可手動及自動控制；可控調節(jié)，實現(xiàn)恒流
6、可水平，垂直安裝，適用范圍廣；維修方便，使用壽命長
7、過沖量小，與微機配套，重復性誤差<3‰
8、執(zhí)行機構驅動方式：電磁液動
9、防爆等級/防護等級：dⅡBT4/IP65
10、調節(jié)方式：多段式或連續(xù)調節(jié)
11、操作流量
1號、3號裝船線：正常0~50 m3/h， 60 m3/h；
2號裝船線：正常0~50（為小船加注時）/0~150 m3/h（為大船加注時），180 m3/h。
●一體化溫度變送器：需滿足以下要求：
1、傳感器類型：Pt100
2、測量范圍：0℃～+100℃，輸出信號：4-20mA
3、負載電阻：0-500Ω
4、供電電源：24VDC±10%
5、供電電壓變化附加誤差：＜±0.005%/V
6、功耗：≤1W
●防溢油靜電保護控制器：同時需要滿足以下要求：
1、工作電壓：5～24VDC（本安電源）
2、工作電流：<20mA
3、工作溫度：0～+60℃
4、響應時間：<1s
5、檢測電阻：50±5Ω
6、輸出信號：內阻為30Ω的開關量
7、輸出節(jié)點容量：100mA,5～24VDC
8、具有現(xiàn)場聲光提示功能。
●控制室設備
1、控制電腦：配置、顯示器型號與后方輸油系統(tǒng)上位機一致
2、多串口卡：CP-134U
3、通訊控制器：1臺
4、服務器：
3.1 裝船步驟
遠程定量裝船方式步驟為：
1、控制電腦操作員，按照調度來的裝船號，按照順序錄入上位控制電腦。
2、控制電腦操作員，按照船號和軟管相對應，將裝船量直接下發(fā)到批控器；碼頭現(xiàn)場操作員，核對批控器顯示的裝船量是否適合對應船型，如不適合，通知控制室修改裝船量；
3、碼頭現(xiàn)場操作員，檢查軟管是否接好，靜電接地夾和防溢探頭是否放好；控制儀信號檢測是否正確，本次裝船管線通道閥門是否開啟；
4、聯(lián)系控制室操作員在上位機啟動裝船按鈕連鎖啟停泵機實現(xiàn)定量裝船。
5、裝船流量按小流量啟動，小流量關閉原則定量裝船，防止水擊現(xiàn)象產(chǎn)生，保證系統(tǒng)精度及安全要求；
6、裝船過程中控制電腦實時監(jiān)控裝船過程，裝船完成后，控制電腦記錄裝船量（控制儀裝船數(shù)量、流量計本體計量數(shù)量），形成數(shù)據(jù)庫文件。
7、裝船過程中發(fā)生意外情況，操作電腦急停按鈕停止發(fā)油，數(shù)據(jù)保存在服務器中，待恢復后經(jīng)確認后繼續(xù)發(fā)油。
本地定量裝船方式步驟為：
1、碼頭現(xiàn)場操作員，按照調度來的船號，根據(jù)船型將裝船量分別錄入到對應批控器中。
2、檢查軟管是否接好，靜電接地夾和防溢探頭是否放好；
3、控制儀信號檢測是否正確，本次裝船管線通道閥門是否開啟；
4、按控制儀“啟動” 鍵 ，連鎖啟停泵機實現(xiàn)定量裝船；
5、裝船流量按小流量啟動，小流量關閉原則定量裝船，防止水擊現(xiàn)象產(chǎn)生，保證系統(tǒng)精度及安全要求；
6、裝船過程中現(xiàn)場批控器實時監(jiān)控裝船過程，裝船完成后，并實時上傳相關記錄到服務器中，形成數(shù)據(jù)庫文件；
7、裝船過程中發(fā)生意外情況，碼頭現(xiàn)場操作員操作批控器上急停按鈕停止發(fā)油，數(shù)據(jù)保存在服務器中，待恢復后經(jīng)確認后繼續(xù)發(fā)油。
遠程和本地相結合實現(xiàn)定量裝船方式：根據(jù)生產(chǎn)實際情況合理搭配，實現(xiàn)定量裝船。