SCADA系统应用在罐区自动化中

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关键词:摘要:随着罐区工艺复杂性增加,以及罐区监控治理功能的要求不断增加,对罐区监控系统的要求不断增加。罐区监控系统已经不再仅仅是简单的储罐参数监视和简单控制了,其功能不断向罐区治理功能扩展。     一.概述       随着石化生产规模的不断扩大,环保和职员职业安全健康要求的不断进步,计量与操纵的正确性和及时性的要求显得更加严格。目前国家在生产安全、环境...
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  • 摘要:随着罐区工艺复杂性增加,以及罐区监控治理功能的要求不断增加,对罐区监控系统的要求不断增加。罐区监控系统已经不再仅仅是简单的储罐参数监视和简单控制了 ,其功能不断向罐区治理功能扩展 。

 

    一.概述  

    随着石化生产规模的不断扩大,环保和职员职业安全健康要求的不断进步,计量与操纵的正确性和及时性的要求显得更加严格。目前国家在生产安全、环境保护方面的规定、办法不断细化 ,对石油 、化工罐区监控治理的要求也越来越高,同时为了进步生产效率、增加计量效益,作为从事油品经营的企业来说 ,油品快速、先进的储运题目就摆在了重要的位置,储运自动化控制显得越来越重要。罐区各种自动化仪表技术日渐成熟,也为构建罐区监控治理自动化系统提供了坚实的基础 。先进的储运自动控制方案既进步了储运系统的现代化治理水平 ,又有效地减轻了职工的劳动强度,消除了生产事故隐患,同时优化了产品系统的生产运行方式 ,确保了罐区储运系统的平稳 、安全、高效运行。现在国内油库中采用的自动化监控技术主要有DCS系统、系统和系统。

  二.SCADA系统

  SCADASupervisoryControlAndDataAcquisition)系统 ,直译是数据采集与监控系统,是一类用于地理域大 、无人职守的产业环境,以进行远程监控的分布式监控系统 。这类系统主要由位于操纵室或中心控制室的中心站计算机和位于各现场监控对象四周的远程终端单元(RTU)组成 ,计算机与各RTU之间通过数字通讯网络连接。RTU作为SCADA系统的关键设备、安装在现场的远程终端单元,能对现场各种信号进行数据采集、数据预处理和控制输出。

  SCADA系统的中心站通常设置在控制中心 。中心站一般由计算机 、软件、控制软件和通讯模块组成。控制职员既可以在中心站的操纵站上远程观看数据和图形信息,也可以向这些远程站发送指令。中心站具有类似DCS操纵站的功能 ,可进行数据监视、数据记录 、历史记录 、报警、事件打印和定时打印、流程图刷新等,此外,中心站的通讯模块负责与远程站的通讯和数据采集 。

  SCADA系统的远程站RTURemoteTerminalUnit) ,中文名叫远程终端单元 。RTUSCADA系统的基本组成单元,一个RTU可以有几个 、几十个或几百个I/O点,可以放在丈量点四周的现场。RTU的功能至少具备数据采集及处理和数据传输(网络通讯)功能 ,同时还具有逻辑控制、流量计算等功能,分为AI、AO 、DI、DO、COM等各种不同类型。RTU的功能主要体现在“测控分散 、治理集中”,它在进步信号传输可靠性、减轻主机负担、减少信号电缆用量 、节省安装用度等方面具有突出的优点 。RTU的通讯一般采用各个公司专用的网络或国际标准的总线网络通讯 ,广泛支持标准的MODBUSRTU/ASCII通讯协议 ,RTU除了完成监控(包括数据采集、存储、通讯等)任务外,还可以构成逻辑控制的数据采集和控制系统,逻辑梯形图程序可以完成一般的计算和逻辑控制 ,这保证了罐区可以启用自动化连锁保护功能。

  三.油品储罐监控

  储罐的种类繁多,油品储罐多为拱顶罐 、内浮顶罐 、外浮顶罐和球罐等。储罐的检测和监控的参数主要包括:储罐液位、温度(均匀温度)、密度 、水位、液位开关等 。输转时需要对阀门开关进行控制以及位置检测、泵的开关控制及状态检测 、输转介质流量检测、以及介质压力、温度检测等;安全方面需要进行可燃气体检测及报警,消防系统设备的监测与控制以及罐区关键点的视频监控等。

  另外 ,根据检测到的参数,还需要对储罐罐量进行计算,储罐罐量计算方法为:

  表体积:罐内总体积—明水体积+静压修正体积x实际密度

  视体积:表体积x[1+钢板系数x(钢板温度—标准温度)]

  纯油质量:视体积x(实际密度—空气密度)

  浮顶罐:需减往浮顶重量

  油含水:需减往油中所含水分

  钢板温度:保温罐为罐温;非保温罐=7x罐温+环境温度)÷8

  标准体积:视体积xVCF

  四.油库罐区监控系统的组成

  罐区监控系统的构建方法有多种方式 ,第一种为PC+PLC模式,它主要由PLC(可编程序控制器)来完成罐区参数的检测和控制,计算机实现人机对话功能 ,它们之间采用网络连接;第二种为PC+PLC+RIO模式,RIO(即远程I/O)单元完成较远现场参数检测和控制,PLC完成罐区比较集中的监控 ,计算机实现人机对话 ,RIOPLC直接通讯;第三种为PC+RTU模式,RTU完成罐区参数检测和控制,计算机实现人机对话 ,它们之间采用网络连接;第四种为DCS模式,就是把整套的DCS(分布式控制系统)应用到罐区监控,其特点是稳定性好 ,但系统监控的扩展性差,对上接口和横向接口差。

  罐区监控系统是一个典型的SCADA系统 。现场RTU机柜通过通讯总线(光纤)与位于控制室的操纵站连接,构成一个罐区SCADA系统。所有现场变送器 、执行器连接电缆都就近接进安装在现场的RTU ,各个RTU与中心控制室的通讯采用通讯电缆(或光缆)进行连接。储罐的计量仪表,包括储罐的液位、温度、压力信号,分别采用计量级雷达液位仪以及多点均匀温度计和精度较高的压力变送器等仪表 ,这些信号同一接进雷达液位计,通过FCU与中控室操纵站单独构成一套信号系统 。这些线路分别进进安装在现场的RTU控制室内的FCU通讯模块,FCU模块的输出通过通讯电缆与中控室计算机进行通讯。储罐进出管线的气动阀门控制信号 、阀门位置回讯信号、储罐报警液位开关信号 ,以及泵的控制及回讯信号 ,就近进进现场RTU机柜试冬在RTU内实现信号的检测及控制功能,RTU通过光纤通讯进进中控室的操纵站,组成SCADA系统。进出罐区的流量信号 ,包括码头流量计的信号通过RS-485通讯线路直接进进中控室操纵站,实现流量的检测和记录 。

  五.罐区监控系统的功能

  生产作业时,系统可以在操纵站记录库区数据 ,包括各储罐的液位、温度 、密度,并根据国标算出体积和重量 。同时操纵站可以在任意时刻打印当前的库区库存报表。收付油时根据调度的要求选择工艺流程,由操纵站根据设定的流程打开相应的阀门 ,监视相应的阀门和泵的状态,出现题目时及时给出报警。付油时,可以设定输转量 ,当到达设定量时,操纵站及时给出报警 。操纵站可以把每一次收付情况均记录在案,可以根据指定的时间间隔自动打印出收付报表。

  由于油品储运涉及易燃易爆性质 ,罐区安全要求比较高 ,因此在罐区监控系统中设置了安全连锁部分。操纵站根据从现场采集到的各种原始数据提供各种安全保障,防止“跑 、冒、漏、窜”等各种事故的发生 。收油付油时,一方面根据流程要求监视阀门状态 ,出现异常情况及时报警防止串油,另一方面根据对液位的监控,防止冒罐或抽空。放水时 ,根据原先的水尺高度和对液位的监控,给出预计放水高度,当液位变化到达预计高度时 ,及时给出报警,提醒操纵工干预,并记录在案。静置时 ,操纵站不断地检测液位,当液位变化超过设定范围时及时报警,提醒操纵工进行检查 ,防止漏油或串油等事故的发生 。同时不断地检测阀门状态 ,在操纵站没有给出阀门控制命令的时候,阀门状态发生了变化,及时给出报警 ,防止跑油事故的发生。另外,可燃气体检测及火灾报警系统的连锁报警信号与消防系统相连,确保消防系统正确 ,快速反应。

  操纵站利用权限治理 、操纵记录等方法强化操纵治理,帮助操纵工进步工作责任心 。操纵站提供了友好的中文操纵界面,给出各种直观的操纵提示 ,帮助操纵工完成各项功能。操纵站提供多幅画面(包括库区总貌图、工艺流程图、单罐参数图 、可燃气体报警分布图、报警记录表、操纵记录表及仪表维护图等),采用醒目的图形提示,帮助操纵工了解现场工况。

  输油泵是油库的主要设备之一 ,其运行的安全与油库的效益关系密切,SCADA系统实现了包括泵出口进口气动阀门 、出口压力等参数的检测监视以及超限报警,并设置了联锁保护功能(就是在泵机发生可能引起损坏的情况紧急停车 ,这些保护包括:泵进口阀未打开自动停泵、泵出口阀未打开自动停泵 ,出口异常自动停泵) 。

  六.结束语

  随着罐区工艺复杂性增加,以及罐区监控治理功能的要求不断增加,对罐区监控系统的要求不断增加 。罐区监控系统已经不再仅仅是简单的储罐参数监视和简单控制了 ,其功能不断向罐区治理功能扩展。

  依据罐区设计面积较大及罐区生产要求,罐区监控系统的配置也有其特点,系统的扩展性要求较高 ,其横向纵向接口的友好性要求也越来越高,因此罐区监控系统通常需要根据企业实际布局、规划 、生产、安全等需求,分析、选择比较合适的监控治理系统。

 

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