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1、定量装车控制系统的设计应用定量装车控制系统的设计应用1、定量装车系统简介油品装车外运是石油炼制和销售的一个重要环节。近几年，国内石油企业油 品装车普遍采用定量装车控制系统，实现油品装车过程自动化、生产管理计算机 化和信息管理网络化。定量装车控制系统计量精度高，劳动强度低，安全性高， 环保性好，大大提高了企业的管理水平和销售效益。2、定量装车系统构架方案介绍及比选目前油品灌装定量装车系统主要分为2类:集中式定量装车系统和分布式定 量装车系统。2.1集中式定量装车系统集中式定量装车系统主要由现场装车仪表、可编程控制器(PLC)和上位机组 成。现场每个鹤位的装车仪表信号接入控制室PLC，PLC完成现
2、场装车数据的 采集和集中管理，由控制室操作人员向相应的装车鹤位发出控制指令，实现油品 灌装自动控制。2.2分布式定量装车系统分布式定量装车系统主要由现场装车仪表、批量控制器和上位机组成。在现 场每个鹤位设置1台批量控制器，现场装车仪表信号接入批量控制器，由批量控 制器完成油品灌装自动控制，防溢油、防静电安全联锁保护。同时现场批量控制 器可通过通讯网络实现控制室集中管理。实现了油品自动灌装的分散控制、集中 管理。图2-1：集中式定量装车系统图心独衅吨蜕群曹节I*时狷整n讲鼠|S4DI%Lh SS/2CwpflwclH ADAb3l t牌$：疑#帖环在ot说扣nfl lW.：4J ,. LT MO
3、DBUSTCPIFMODBUS RS4E1IBMDDBU K5jUL/V II 汕 回职怕*t率值tf 帅附炭半位自.序星信导A9CADA4眦量抻*4 fA .)门投鬲ft,t- k-B现版Ji主襟作出霍打 300*650+：600 （案利岫塑）RS48。 L.JO-，E*V，图2-2；分别式定量装置系统图2.3定量装车系统构架比选两种装车系统构架中，都各自存在优缺点，在设计过程中，应根据现场实际情况进行合理配置。表2-1：定量装车系统构架比选系统构架对比分布式集中式主要设备上位机+定量装车仪+现场仪表仪表上位机+PLC+现场仪表主设备投资少于20鹤位时，投资较低多于20鹤位时，投资较低材料及
4、施工投资电缆进装车仪，电缆少，施工量小电缆进控制室，电缆多，施工量大操作性强，控制室监控管理，现场操作弱，操作都在控制室，现场无法操作安全性故障点分散，个别鹤位的故障不影 响其它鹤位装车故障点集中，一旦PLC故障，整个 装车停止工作可扩展性方便，只需安鹤位扩展不方便，需考虑系统余量，施工麻烦可维护性强，可单鹤位断电维护弱，全部停电才能维护目前，分布式定量装车系统因其安全性高，扩展性好、维护方便等优势在炼 油企业和销售油库的油品装车控制中占有主导地位。3、定量装车系统检测仪表介绍及比选定量装车系统现场仪表主要包括：温度计（质量流量计时可取消）、流量计、 装车控制阀、防静电开关、防溢油开关等。在项
5、目设计中，应根据油品的性质、 计量交接方式及项目投资进行现场检测仪表的选型。3.1油品计量交接方案介绍及比选在石油炼制和销售企业中，油品自动灌装计量交接及装车控制方案主要有：方案一：地衡（计量交接和装车控制）；方案二：地衡（计量交接）+质量流量计（装车控制）；方案三：地衡（计量交接）+体积流量计（装车控制）；方案四：质量流量计（计量交接和装车控制）；方案五：体积流量计（计量交接和装车控制）。方案一：在每个装车鹤位安装一台地衡，地衡称重数据用于计量交接，同时 直接参与批量控制器的装车流量控制。该方案出场计量精度高、装车控制精度高，不存在多装或少装状况，灌装场 装车效率高；地衡标定简单，但标定工作
6、量大，标定费用低，地衡投资高。方案二：在装车场出入口安装一台地衡，分别对空车和重车进行称重，地衡称重数据用于交接；在每个鹤位安装质量流量计用于装车流量控制。该方案出场计量精度高、装车控制精度高，基本不存在多装或少装状况，灌 装场装车效率高；地衡标定简单，标定工作量小，标定费用最低，地衡、流量计 投资高。方案三：在装车场出入口安装一台称重地衡，分别对空车和重车进行称重， 地衡称重数据用于交接；在每个鹤位安装体积流量计用于装车流量控制。该方案出场计量精度高、装车控制精度较高，偶尔存在多装或少装状况，灌 装场装车效率较高；地衡标定简单，标定工作量小，标定费用最低，地衡、流量 计投资较高。方案四：在每
7、个鹤位安装质量流量计用于计量交接和装车控制。该方案出场计量精度高、装车控制精度高，灌装场装车效率高；质量流量计 标定难、标定费用最高，流量计投资高。方案五：在每个鹤位安装体积流量计用于计量交接和装车控制。该方案出场计量精度较高、装车控制精度较高，灌装场装车效率高；体积流量计标定难、标定费用高，流量计投资最低。表3-1:计量交接方案比选选型方案计量精度装车精度装车效率标定安装投资方案一（地衡）高高高简单，标定量大，费用低难高方案二（地衡+质量）高高高简单，标定量小， 费用最低方便高方案三（地衡+体积）高较高较高简单，标定量小， 费用最低难较高方案四（质量流量计）高高高麻烦，标定量大， 费用最高方
8、便高方案五（体积流量计）较高较高高麻烦，标定量大， 费用高难最低实际项目中，方案二与方案三的使用最多，对于民营炼油企业，从减少投资 考虑，优先选用方案三；对于国有炼油企业或油品含杂质较多时，可优先选用方 案二。方案一使用较少，除非业主提出明确需求，目前在镇海炼化装车控制中有 使用。方案四和方案五使用也较少，这两种方案后续的运行成本太高，而且交接 时容易引起买卖双方纠纷，一般适用于内部企业间的油品转运。3.2装车控制阀介绍及比选装车控制阀主要作用有一是确保油品贸易交接时的控制精度，二是在装车鹤 管浸没前，以小流量装车，防止流量太高产生静电造成危险，三是在装车快结束 时，实现分段关阀，防止管道产生
9、“水击”。目前装车用控制阀主要有：气动两 （多）段式开关球阀、数控电液阀、电动V型球阀和气动调节阀。气动两段式开关球阀提供了一种04590或090180的操作方式，主要 由主阀及双气缸的气动执行机构组成。数控电液阀通过数控方式现场多段开关，主要由主阀、两个电磁阀和两个手 动针芯阀组成（关速调节阀和开速调节阀）。电液阀的开启、关闭或保持是利用 管线内的介质压力，由电磁阀控制主阀阀瓣两端的压力差来实现的，电磁阀由批 量控制器控制。关速调节被：主阀进口主阿阀体进口电磁阀（常开）出口电磁程（常闭）I主阀出口开速调节阀图3-1：电液阀控制原理示意图多段控制时序图A电蹬阀通电酎序部电时序P电碌阀电曝国*地
10、：I , 职皆阂斯眼，。常开电雄福；A; 常囹电悝阔* R注；L与流速显示相配合效果更佳2.最小流律恒流.必要明常开.常团联册：图3-2:定量装车系统发油装车流量曲线图表3-2：装车控制阀比选阀门选型方案气动两段阀数控电液阀气动调节阀电动V型球阀介质适应性所有介质粘度高、腐蚀性强 介质不适用所有介质所有介质控制性能实现多段开关，速 度快实现多段开关，速 度快可实现PID条件，控制效果最好实现多段开关或 调节，速度慢密封性好，可达到巧级较好不好，一般做到W 级好，可达到巧级外部条件需气源，24V或220V电源无需气源，需24V或220V电源需要气源，AO输 出信号，24V电源无需气源，需220V
11、 或 380V 电附件电磁阀+过滤器+ 阀位回讯电磁阀，无阀位回 讯阀门定位器源阀位回讯投资高低高最高在实际项目设计中，对于独立的成品油或化工品油库，由于没有仪表气源， 油品性质好，可优先选用数控电液阀；对于独立的原油油库，由于没有气源，同 时考虑油品中含有杂质，可优先选用电动V型球阀；对于炼厂成品油装车，往 往有可靠的仪表气源，同时炼厂装车产品种类多，油品性质差异大，可优先选用 气动两段阀，该阀门对各种油品的适应性好。4、油品自动装车系统集成油品自动装车不仅关系到炼油、销售企业的经济效益，同时也关系到企业的 安全和环保要求。一个完整的油品自动装车往往有多套系统构成，其主要包括： 门禁系统、地
12、衡称重系统、视频监控系统、定量装车系统、销售开票系统、周界 安防系统等。各系统需要相互配合，共同确保装车现场的安全、可靠。门禁系统主要包括：读卡器、门禁上位机、门禁管理软件。地衡称重系统主要包括：称重地衡、地衡上位机。视频监控系统主要包括：摄像头、视频监控上位机。定量装车系统主要包括：温度计、流量计、装车控制阀、防静电开关、防溢 油开关、批量控制器、上位机、监控软件、报表打 印机。销售开票系统主要包括：读卡器、开票计算机、开票管理软件、票据打印机。周界安防系统主要包括：围栏探测器、报警器、监控上位机。5、油品自动装车流程油品装车基本程序如下：进场确认：空车至停车场，如司机持IC卡入库可进行一卡
13、通自助发油； 如司机持提货单可在销售控制室进行业务确认并换成IC卡。司机在门口打卡 确认身份，确认通过后自动门禁道闸起杆允许进入装车场。进行装车：空车经地衡，称量空车重量，然后将车开至指定鹤位，刷卡 确认身份并从系统获取预装量。司机接好鹤管、接好油气回收软管、接好防 静电接地装置，如一切正常，按“启动”按钮，启动确认后，按程序打开装 车控制阀，到预装量时，按程序关闭装车控制阀，完成装车。操作人员可以 通过计算机以画面或文字方式全面监视整个现场装车工况。装车完成：司机将鹤管、油气回收软管、防溢防静电接头等取下放回装车停靠设施，操作无误后，司机将车开至地衡，称重并在门口刷卡打印装车 清单，驾驶车辆
14、出场。一切报警及操作内容均由操作站自动记录，无法修改。杜绝各类经济犯 罪，维护公司利益。为保证装车的安全，在每个鹤位设置静电接地保护器和 防溢液位开关，一旦静电接地不可靠、断开或有冒车可能时，联锁切断进料。装车流程图汽车行进流程司乘行进流程汽车进厂运输人员装送上位机汽车出厂地衡图5-1：油品装车流程图运输人员开 票关联牛重车 送空车过衡空车选择装车鹤位 控制室位机V信号行进流程开始装车装车装车 装车信息传地衡空车重量传送上运输人员刷卡结算量传6、总结油品定量装车系统在炼油、销售企业中的应用是一种必然的趋势，在公司承 接的多个项目中也得到了大量的应用。本文通过在定量装车控制系统的方案比选， 使得在实际项目的设计过程中，能够进行灵活的系统搭配，在满足装车系统正常 使用的情况下，尽量减少项目投资，提高经济效益。
