石油化工罐区监控系统的研究与实现

2022-12-10

石化罐区是石化产品生产、储存和运输的重要区域, 对其实施自动化、信息化管理意义重大。目前, 国外大多数石化企业已经利用自身在信息技术和数字技术方面的优势, 建立起了一套适合于罐区的先进、高效、功能齐全、经济性好的监控系统, 能够很好地实现对罐区的实时数据采集传输、监测预警和自动化智能化控制, 不但有效预防安全事故的发生, 而且提高了罐区的使用效率, 节约了人力, 提高了企业的经济效益。相比之下, 国内石化企业近年来虽然不断加强研发和技术引进, 罐区监控管理水平有了显著进步, 但是仍有许多问题需要解决, 自动化、信息化水平也有待进一步改进和提升。

一、当前罐区监控中存在的问题

1. 监测设备稳定性差

受制于技术水平和制造工艺, 现今国内石化罐区监测设备的灵敏度、稳定性普遍偏低, 故障率较高。这种情况在传感器元件上体现得尤为明显。作为实现自动检测和自动控制的首要环节, 传感器的线性度、灵敏度和分辨率, 对温度、液位等罐区关键要素的测量精度有直接影响。当前, 罐区中有的传感器达不到石油储罐的环境要求, 长期使用容易发生故障;有的信噪比较低, 容易受到外界信号的干扰;有的 (稳态、瞬态、随机等) 响应特性不达标, 测量误差过大。监测设备是监控系统的基础, 监测设备的运行状况不佳, 监测系统自然无法发挥应有的效用。

2. 控制系统精度低

控制系统是整个监控系统的核心部位, 不但要对监测设备收集的数据进行分析, 还要根据分析结果调整罐区的运行状态, 避免安全事故的发生;同时还要时时监测产品储存和运输的具体数值, 以对生产计划进行适当调整。控制系统的精度低主要是指其对液位、温度、产量等因素变化的反应比较滞后, 有延迟现象。这种情况往往是由传输速度、系统兼容度等因素造成的, 从而导致监测系统作出的调整与罐区实际的变化不符, 无形中增大了罐区的安全风险。

3. 信息化管理不健全

国外石化公司经过长期的信息化建设, 实现了生产活动的一体化, 并面向供应链管理、价值链管理, 采用ERP等先进的管理思想与信息技术对企业的生产经营进行了全面的整合与集成。反观国内部分石化企业, 罐区管理还比较依赖人力, 管理机制不健全、统一管理力度不够、策略不当、技术落后, 管理的效率、科学性不足, 收集的数据没有经过细致的汇总和分析, 尚不能有效指导罐区的生产实践和安全防范, 信息化建设还有很长的路要走。

二、石油罐区高效监控系统的实现

1. 现场作业层面

作业层包括现场的监控设备、自动检测和自动控制系统等, 具体实施包括计量、收发油品的运作过程, 通过UBG钢带浮子液位仪等测量仪表监测温度、液位等的变化, 此外还包括一些配套监控设备的安装作业。其主要功能包括罐区自动化, 即储罐液位、压力、温度等参数的测量, 液位超高、超低保护, 温度、压力报警以及切罐、倒罐的自动控制等;物料装卸自动化, 即定量装车系统、卸车计量系统等。此外还包括自动化的消防系统和视频监视系统。在这一层面, 企业应根据罐区的实际环境、储存物质的物化性质等, 合理选购和安装传感器、测量仪等监测设备, 在满足正常使用需求的前提下, 最大程度地保障罐区监控的准确性和稳定性, 为调整生产计划、服务生产安全提供最可靠的第一手数据资料。

2. 监控层面

监控层在网络环境下, 收集作业层采集的数据和信息, 并提供系统的统一监控平台, 一般包括数据采集、作业监控、安全管理和数据接口等子系统。监控层发挥作用, 首要解决的就是监测与控制的时间延迟问题。当前, 许多石化企业已经使用现场总线 (FCS) 实现罐区的自动化监控, 并与工业LAN进行互联以实现实时数据共享, 有效解决了信息滞后的问题。同时, 考虑到传统罐区大量线缆布置、维护和扩展成本高等因素, 工业无线技术提供了另外一种可行方案, 现行的主要技术标准是国际自动化学会的ISA100.11a。这种方案具有安装布置简洁, 调试、维护、扩展易操作等诸多优势, 可以提供灵活的时隙长度和超帧长度, 减少传输跳数, 在网络规模较大时优势更为明显。

3. 管理层面

罐区监控系统的实现, 不仅需要现场作业层、监控层的硬件搭建, 还需要管理机制的软件保障和维护。管理层主要负责罐区进行数据管理和作出重大决策, 提供生产日志管理、出入库管理、盘点损益管理、实物库存管理、系统管理、容积表管理、统计查询等服务。发挥管理层作用, 需要企业加强人员培训, 更新管理人员的观念, 适应信息化、智能化、自动化管理的发展新趋势, 同时要完善管理制度机制, 细化分工, 使管理人员明确岗位职责, 熟练掌握岗位技能, 为生产提供细致的综合查询、统计和信息管理等优质服务。

4. 效用层面

当前, 很多国内石化企业为了尽快提升罐区监控系统的水平, 往往不顾自身生产实际, 一味花费重金引进国外的先进技术和监控设备, 结果或者由于设备水平脱离生产安全需求, 造成了资源的重大浪费;或者由于人员素质无法达到设备使用要求, 导致实际使用效率的低下。因此, 对于罐区监控系统来说, 最合适的才是最好的。这要求石化企业在进行罐区监控系统搭建和设备采购时, 一定要先对自身情况有比较全面的了解, 对监控系统的搭建有比较清晰的思路和构想, 据此升级技术、购买设备, 才能真正做到对症下药, 药到病除, 发挥监控系统的最大效用。

鉴于近年来因罐区控制设施老旧、管理方式落后导致的大小事故频繁发生。石化企业应进一步增强紧迫感和责任感, 结合自身工作实际, 积极采用世界工业控制领域的先进技术对罐区进行信息化改造, 进一步提升罐区的信息化、自动化管理水平, 保障罐区的生产安全。

摘要：本文结合石化罐区特点和安全规范, 分析了当前石化罐区监控系统主要组成、功能及存在的一些问题, 并在此基础上, 借鉴目前先进的系统理念和信息技术, 有针对性地提出改进建议和实现方法。

关键词：石化,罐区,监控系统,问题,建议