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油庫安全自動化系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

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Technology	技術(shù)縱橫
文獻標識碼：B文章編號：10()3-0492(2014)11-0076-()3中圖分類號：TP273
油庫安全自動化系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)
Oil Depot Safety Automation System Design and Implementation
宋春紅(中國石油集團工程設(shè)計有限責(zé)任公司華北分公司，河北 任丘062550 )

摘耍：本文針對油庫安全系統(tǒng)現(xiàn)狀，對油庫進行了危害與可操作性 (HAZOP)分析，通過對油庫事故源的分析，找出目前油庫存在的安全漏 洞，對油庫安全控制系統(tǒng)設(shè)計、安全控制原則等提出解決方案，并應(yīng)用于 銷售板塊八拜油庫，取得良好應(yīng)用效果。
關(guān)鍵詞：安全控制系統(tǒng)；消防控制系統(tǒng)；HAZOP分析
Abstract: This paper analyzes the hazard and operability (HAZOP) of the oil depot in view of current safety situation. The existing terminal security vulnerabilities are therefore found out. The solutions to the fuel depot safety control system design and safety control principle are given, which is applied in the BABAI Oil Depot, and the better performance is achieved.
Key words: Safety control system; Fire-fighting control system; HAZOP analysis
1油庫安全系統(tǒng)現(xiàn)狀
油庫自動化安全系統(tǒng)包括生產(chǎn)過程安全監(jiān)控系統(tǒng)和消防系統(tǒng) 兩部分，安全監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對工藝生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集和顯示，偏 離正常工況報警和安全保護連鎖控制，火災(zāi)報警及消防控制；消 防系統(tǒng)實現(xiàn)火災(zāi)報警及消防設(shè)施聯(lián)動控制。
目前石油庫設(shè)計規(guī)范中，沒有油庫安全控制系統(tǒng)和儀表的設(shè) 計要求。通常將安全控制與過程控制功能合并設(shè)置，安全功能在 過程PLC中實施，不單獨設(shè)立ESD系統(tǒng)。部分油庫中，消防控制 系統(tǒng)與過程控制系統(tǒng)合并設(shè)置。
目前油庫實現(xiàn)了發(fā)生火災(zāi)啟動消防設(shè)施；儲罐高液位連鎖關(guān) 閉進口閥門；汽車、火車裝車靜電、溢油報警關(guān)閉裝車泵和裝車 閥；當現(xiàn)場出現(xiàn)緊急狀況，一鍵關(guān)閉裝車閥和裝車泵等；鶴管、 接地夾、油氣回收接管歸位檢測，防止鶴管拉裂等安全控制功 能。同時還有必要的物理防范措施：油庫設(shè)置了智能電子巡更， 定時對庫區(qū)、裝車區(qū)等生產(chǎn)要害區(qū)域進行檢査；周界報警，防止 外界侵入；電視監(jiān)控，監(jiān)視各主要路口、裝車區(qū)作業(yè)情況和油庫 火災(zāi)，并可以與周界報警聯(lián)動，及時發(fā)現(xiàn)危險事件。
在油庫實際運行中，上述監(jiān)控功能難以滿足油庫安全運行的 需求，如區(qū)域間工藝系統(tǒng)缺少隔離措施，易引起事故蔓延；聯(lián)通 閥的無互鎖保護，導(dǎo)致混油發(fā)生；潛在介質(zhì)流速超高，引起火災(zāi) 事故，油庫無全面的分級關(guān)斷控制，潛在安全漏洞。為此公司設(shè) 立科研課題，對油庫存在安全隱患進行全面、系統(tǒng)的分析，提出 合理的操作控制方案，確保油庫安全運行。
2 HAZOP分析
我們邀請Scanpower公司、現(xiàn)場生產(chǎn)運行專家和設(shè)計院相關(guān) 專業(yè)人員組成分析小組，開展了HAZOP分析。
分析采用典型油庫，涵蓋油庫全面的作業(yè)流程，包含了管 道、鐵路、碼頭和公路四種收、發(fā)油方式。主要工藝流程及輔助 系統(tǒng)如下：管道收發(fā)油流程、碼頭收發(fā)油流程、鐵路收發(fā)油流 程、公路發(fā)油流程、倒罐流程、油氣回收流程、消防系統(tǒng)。
采用標準的HAZOP分析方法，得出建議60項，與安全控制系 統(tǒng)相關(guān)的建議20項，經(jīng)討論采納17項，3項未采納。并將相關(guān)建 議編制到油庫操控原則當中，同時要求在程序中實現(xiàn)聯(lián)鎖保護控 制。主要采取的安全措施包括：
(1)	在管道進庫處增加截斷閥，以確保油庫和上游站場實 現(xiàn)隔離操作要求。
(2)	防止因泵前閥誤關(guān)閉或未打開造成的泵啟動故障，建 議增加泵入口壓力遠傳。
(3)	考慮增加碼頭收油區(qū)域截斷閥。
(4)	根據(jù)油庫地形和收油方向高程差的影響，考慮是否增 加單向閥，從而避免回流。
(5)	考慮增加碼頭區(qū)域ESD的現(xiàn)場和中控控制功能。
(6)	考慮在庫區(qū)往碼頭進出站方向增加隔離閥。
(7)	考慮增加鐵路收油區(qū)域截斷閥。
(8)	根據(jù)油庫地形和收油方向高程差的影響，酌情考慮是 否增加單向閥，從而避免回流。
(9)	考慮增加泵的運行臺數(shù)和裝車鶴管數(shù)量邏輯判斷及報 警和停泵措施，同時建議操作規(guī)程中提出停泵操作原則，以避免 在裝車過程中超過安全流速。
(10)	考慮在棧橋上增加潛液泵的故障狀態(tài)顯示及報警，若 潛液泵故障并且火車卸油離心泵關(guān)停，可能會發(fā)生倒流。
(11)	加強槽車卸油作業(yè)過程中鶴管鶴位閥門復(fù)核管理，從 而避免油品回流至鶴位閥門未關(guān)閉的槽車，導(dǎo)致潛在的溢流事故；
(12)	考慮火車發(fā)油泵入口閥門邏輯互鎖，避免閥門同時打 開導(dǎo)致槽車潛在溢流。
(13)	汽車裝車區(qū)處增加靜電接地失效報警裝置，增加靜電 接地失效后聯(lián)鎖停泵關(guān)閥，避免火災(zāi)事故。
(14)	單罐禁止同時進行收發(fā)油作業(yè)，設(shè)置罐前電動閥門的 邏輯互鎖關(guān)系。
(15)	單罐收油作業(yè)時，應(yīng)禁止該罐油氣回收作業(yè)；單罐發(fā) 油作業(yè)時，允許油氣回收作業(yè)，避免引起計量混亂。
(16)	罐根閥應(yīng)實現(xiàn)緊急切斷功能，保證單罐的有效隔離。
(17)	針對汽油儲罐，除油氣回收閥外其他罐前閥實現(xiàn)邏輯 互鎖，避免不同油品的罐前閥同時打開。
3系統(tǒng)安全聯(lián)動
除HAZOP分析得出的安全措施外，還對油庫的系統(tǒng)間消防聯(lián) 動、消防控制邏輯、油庫三級關(guān)斷等進行了研究。
3.1消防系統(tǒng)
3.1.1消防控制系統(tǒng)
在火災(zāi)發(fā)生時，消防控制控制需保持系統(tǒng)供電，并持續(xù)長 時間工作。而過程控制在緊急切斷完成后，應(yīng)該斷電，火災(zāi)發(fā)生 后兩者的運行方式不同。如油庫消防控制系統(tǒng)與過程控制系統(tǒng)合 并設(shè)置，過程控制系統(tǒng)也需帶電運行，存在安全隱患，可靠性降 低，也無法通過消防驗收。
消防控制系統(tǒng)獨立設(shè)置，實現(xiàn)火災(zāi)自動檢測報警及聯(lián)鎖啟動 消防泵和閥門等設(shè)施。
3.1.2火災(zāi)檢測儀表
目前成品油庫消防報警僅設(shè)置了手動報警按鈕，未設(shè)置火災(zāi) 檢測儀表，主要依靠操作人員巡檢和電視監(jiān)控發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，而油庫 電視監(jiān)控不能檢測到罐區(qū)全貌，存在死角，因此監(jiān)測的及時性不 能保證，可能會貽誤最佳救火時機。
因此對于罐區(qū)應(yīng)增設(shè)火焰探測器、光纖光柵感溫探測器；
消防啟動原則如圖1所示：
 
3.2安全系統(tǒng)
3.2.1安全切斷閥
目前油庫切斷閥均配置電動執(zhí)行機構(gòu)，在斷電時保持原位， 而發(fā)生火災(zāi)時，極易發(fā)生電纜燒斷的情況，閥門無法關(guān)斷，造成 火災(zāi)的蔓延，事故擴大。
根據(jù)國內(nèi)外安全切斷閥方面的相關(guān)規(guī)范，安全切斷閥均 要求采用故障安全型執(zhí)行機構(gòu)(失去動力源時仍能夠歸至安 全位置)。
因此在儲罐根部，碼頭來油管線、管道站場來油管線，設(shè) 置故障安全型切斷閥，在發(fā)生火災(zāi)或其他事故時確保閥門及時關(guān) 閉，切斷油源，防止事故蔓延。根據(jù)油庫具體情況，安全切斷閥 數(shù)量較少時可采用電液閥，較多時可采用氣動閥配套氣源裝置， 需對具體項目進行投資分析。
3.2.2安全保護控制邏輯
(1)油庫三級關(guān)斷
?	存在問題
安全保護控制邏輯不夠完善，沒有設(shè)置分級安全關(guān)斷控制， 消防與過程控制無聯(lián)動，使得火災(zāi)發(fā)生后不能及時關(guān)斷有關(guān)閥門 和泵等，不利于防止事故蔓延。
?	改進措施
根據(jù)油庫事故發(fā)生的地點、影響區(qū)域和危害程度采用三級關(guān) 斷設(shè)置，安全切斷控制如下：
一級關(guān)斷：全廠性關(guān)斷
當庫區(qū)、相鄰站場發(fā)生火災(zāi)或爆炸，消防確認后或ESD按 鈕按下時觸發(fā)全廠關(guān)斷，即關(guān)斷油庫所有操作閥及區(qū)域隔斷閥 (如：所有罐根氣動閥、管道來油氣動閥、裝車電液控制閥 等)，同時停汽車發(fā)油泵、火車卸車泵等所有收油、發(fā)油泵，確 認無操作時切斷生產(chǎn)用電，保留消防用電。
二級關(guān)斷：區(qū)域關(guān)斷
當儲油區(qū)、汽車裝車區(qū)、火車裝卸區(qū)溢油或漏油時觸發(fā)區(qū)域 關(guān)斷，關(guān)斷區(qū)域隔斷閥，停該區(qū)域運行泵。
三級關(guān)斷：設(shè)備關(guān)斷
當儲罐液位超高、罐車靜電溢油報警、油氣回收裝置故障時 關(guān)閉單元設(shè)備及與設(shè)備相關(guān)的閥門和機泵。
4在八拜油庫中的應(yīng)用
八拜油庫是中石油銷售板塊新建油庫，在設(shè)計實施和油庫操 作控制原則的編制過程中，融人了以上科研成果。
八拜油庫配置三套獨立的控制系統(tǒng)，消防控制系統(tǒng)獨立設(shè) 置。安全系統(tǒng)的與過程控制系統(tǒng)合并設(shè)置。油氣回收裝置自配 PLC,實現(xiàn)裝置的安全及過程監(jiān)控。各系統(tǒng)間組成局域網(wǎng)，實現(xiàn) 各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享，其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。
軟件功能包括：發(fā)生火災(zāi)，經(jīng)確認后，一鍵啟動消防設(shè)施， 實現(xiàn)消防泵和閥的程序控制；火災(zāi)消防確認聯(lián)動油庫一級關(guān)斷； 油庫三級關(guān)斷；安全連鎖保護：液位超高聯(lián)鎖、閥門間互鎖保 護、超流速保護、靜電溢油保護控制以及關(guān)鍵儀表設(shè)備的故障報

警等?？刂乒δ茉谟蛶爝^程與安全控制系統(tǒng)實現(xiàn)。
科研課題中控制原則成果在內(nèi)蒙古八拜油庫設(shè)計中得以全面 實施，油庫于2013年2月投產(chǎn)應(yīng)用情況良好。2013年5月份在八拜 油庫召開的中石油銷售板塊現(xiàn)場工作會上得到業(yè)內(nèi)專家的肯定。 科研課題的部分成果已經(jīng)寫入銷售板塊的成品油庫建設(shè)標準，目 前正申請升級為中國石油企業(yè)標準。
5結(jié)語
本文對油庫安全監(jiān)控進行了較為深入研究，主要從火災(zāi)檢測 自動消防，消防與過程系統(tǒng)之間的聯(lián)動、生產(chǎn)過程安全監(jiān)控中存 在的安全隱患進行分析，提出解決方案，杜絕安全漏洞，確保油 庫安全運行。以上內(nèi)容已經(jīng)編入中國石油成品油庫建設(shè)標準，未 來將在中國石油成品油庫建設(shè)中廣泛推廣應(yīng)用。心
參考文獻：
[1]	GB 50183-2004,石油天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范[S].
[2]	GB 50074-2002,油庫設(shè)計規(guī)范[S].
[3]	中國石油天然氣股份有限公司?成品油庫建設(shè)標準[Z]. 2010
宋春紅(1965-),女，遼寧撫順人，高級工程師，碩士研究 生，畢業(yè)于沈陽工業(yè)大學(xué)自動化系，現(xiàn)就職于中國石油集團工 程設(shè)計有限責(zé)任公司華北分公司，主要從事儀表自動化工程設(shè) 計方面的工作。

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