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摘要：本课题针对外浮顶式石油储罐的存储，设计一套具备生产感知自动化、数据分析科学化、决策处理规范化的原油罐安全防护新模式，以保障原油罐安稳生产为核心，实现原油罐氧气浓度、油气浓度实时监控，分析结果实时回传，生产异常主动发现，异常处置科学规范，提升原油罐自身防爆抑爆、控火灭火的能力，保障原油罐安全运行。
关键词：远程监控装置；原油罐安全防护；防御系统设计
1、概述
目前，国内大型外浮顶储油罐广泛使用的一次密封结构主要有机械式密封和软密封（填料式或充液式）两种。从密封结构看：二者都存在相对密闭的油气空间，只是大小存在差别；二者都具有放电间隙。当储罐收发油作业时，浮盘在升降过程中，一二次密封的环形密闭空间内不可避免存在着原油挥发产生的可燃气体，当这部分可燃气体浓度接近或超过可燃气体的爆炸下限（LEL）时，如遇到雷击、静电产生的火花就可能引起可燃气体燃烧甚至爆炸，严重威胁着原油储罐区的安全运。本系统采用自动检测，自动注入氮气来降低可燃性，远程计算机控制算法，对报警进行记录归档，并上传APP。
2、目标
①采用非带电检测技术，远程对储罐密封圈内的油气和氧气含量进行实时在线监测，实现储罐安全的数据化管理。
②能预知储罐密封圈潜在的火灾爆炸危险，并自动进行主动安全防护，实现从“人防”到“技防”的转变。
③能在储罐密封圈内油气、氧气含量达到防火防爆临界或在高温、雷电等极端天气情况下提供主动安全防护。
3、技术原理
任何火灾事故的发生均与燃烧三要素密切相关，即：可燃物、助燃物和点火源，只要掐断其中一个要素就可以阻止火灾的发生，本系统采用阻断阻燃物（氧气）来实现安全防范火灾的发生。系统应用在线分析技术，对浮顶石油储罐一二次密封环形空间内的油气浓度和氧气浓度进行周期性采样、分析、判定，当油气浓度超过设定值时，系统“自动”或“手动”向密闭空间内注入氮气进行惰化保护，使密封圈内的油气含量和氧气含量达到设定标准值，从而达到抑爆的目的。安全判定结果根据国家有关标准规范设置4种状态：安全、一级预警、二级预警和危险，如下表1所示。
表1
系统在未接收到雷电预警的工况下，任一取样点的判定结果为危险时，系统自动向整个储罐密封圈环形空间注入惰性气体，直到判定结果为安全后才结束注氮，确保储罐密封圈内的油气浓度不高于50%LEL。在接收到雷电预警信号的工况下，当判定结果为二级预警时，系统即自动向储罐密封圈注入惰性气体，确保储罐密封圈内的油气浓度不高于25% LEL。
4、系统的设计
4.1本地控制系统
本地控制采用德国西门子S7-200 SMART PLC来实现自动控制储罐密封圈内的油气浓度，控制结构图1如下。
图1 控制结构
4.2远程监控装置
远程控制装置是系统信息交汇处理的平台。通过远程传输和控制技术，监控人员能够统筹监控辖区内系统的运行状况、储罐防护情况，能对辖区内装置信息进行统一分析、处理，并指挥各节点协同工作。远程控制装置一般采用琴台式设计，便于工作人员对整个系统进行人机对话管理，了解系统的工作状态，可实现对整个系统的自动/手动控制。 本系统的上位机监控，采用的是研华IPC-610工业控制计算机加组态王。上位机监控效果图2如下：
5、结论
结果表明：该系统很好的解决了大型石油储罐在储存时期的防雷防静电的问题，该系统很有效降低原油储罐发生火灾的事故率。
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论文作者:冯鹏飞,欧朝凤
论文发表刊物:《防护工程》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/12
标签：储罐论文; 油气论文; 系统论文; 浓度论文; 油罐论文; 氧气论文; 圈内论文; 《防护工程》2018年第16期论文;