摘要:本文介绍了采用国产设备替代进口乙醇汽油调合定量装车控制系统的原因和过程;结合工作实际,探讨如何采用温补和快速切断阀的方法提高系统的发油精度和可靠性,取得了很好的经济效益和社会效益.
　　关键词:定量装车;乙醇汽油;在线调和;电液阀;电动执行机构
　　一、前言
　　目前,大部分内陆商业油库向外发油,大部分都是采用汽运的形式,其汽车油罐车定量装车系统的好坏,决定了成品油库对外汽运交接的精度和质量.2001年以前成品油库都是单一品种装车,定量装车系统主要是确保油品出库数量的准确性.2001年,国家在部分省市开始推广乙醇汽油,乙醇汽油是由组份油和变性乙醇按照和一定比例调和而成的,调和前,两种物质分开储存,在装车过程中在线调配.因为国家对乙醇汽油中组份油和乙醇的配比有明确的规定--乙醇含量为8%~12%1,这样一来,定量装车系统不仅关系到油品出库数量的准确性,同时也关系到出库油品的质量.本文将针对中石化郑州石油分公司油库在线调合定量装车设备及工艺状况进行深入分析、探讨,提出了采用国产设备替代进口的改进实施方案,并在实践中得到验证,取得了较好的经济效益和社会效益.
　　二、乙醇汽油在线调和定量装车系统简介
　　2001年国家在"实现能源供给的多样性,减少机动车尾气排放污染,解决存化粮,提高农民种粮的积极性"这些综合因素的考虑之下,仿效美国、巴西的成功经验,决定在国内推广乙醇汽油.中石化郑州油库作为首批试点油库,改扩建了六个乙醇汽油货位,涵盖了E90、E93、E97三个品种,其系统构成示意图如图1所示.
　　图1 在线调和定量装车系统示意图
　　之前国内单一品种的装车控制系统,并不关心流速控制,只需要保证实际装车量符合预装量.但是对于乙醇汽油在线调和定量装车系统中,为了使得乙醇和组份油混合均匀,设计要求在装车过程中,乙醇和组份油的装车速度保持相应的比例关系.从图1中我们可以看到,组份油和乙醇由各自的储罐独立储存,在装车过程中由定量装车系统按照设定的配比实现两种介质的均匀混合.因此,在线调和定量装车系统采用了数控电液阀,而不是以前成品油库中广泛使用的双流量电磁阀,并要求定量装车控制器能够按照设定工艺过程调整电液阀开度,保证装车过程两种介质流速匹配.
　　定量装车控制器是根据当前两种介质瞬时流速和设定工艺流速参数相比较,在线实时调整电液阀的开度.介质流速计算方法如下
　　介质瞬时流速=(当前累计流量-前一次累计流量)/单位时间
　　乙醇汽油在线调和装车系统的使用中,我们也认识到通过定量装车控制器对电液阀开度的调整,按照设定的工艺过程进行装车作业,比以前单油品装车使用双流量电磁阀有明显的优点:1.可以有效减少水击现象对管道设备的损害;2.可以提高装车作业的控制精度,实践表明,定量装车控制器和电液阀有效配合,可以使得预装量和实装量的误差控制在每一万升1升左右,这一点是以前的装车系统难以达到的;3.更能满足生产安全要求,对于喷溅式上装发油,为了防止静电积累,保证装车作业安全,一般要求初始速度小于1米每秒,过程中的高流速小于3米每秒2.
　　三、乙醇汽油在线调和定量装车系统的国产化
　　在初次试点乙醇汽油阶段,为了保证项目的成功运行,中石化的专家组在国外考察后,在线调和定量装车的主要设备选定国外设备(当时国内并没有用于乙醇汽油在线调配的定量装车控制器),定量装车控制器采用的是美国SMITH公司的AccuLoad-Ⅲ定量装车控制器,电液阀采用的是SMITH公司的210阀.该系统顺利投运后运行良好,但是我们也发现了诸多问题:
　　■设备价格高,初次建设投资成本较大;
　　■设备配件成本高,订货周期长,维护成本较大,维护的及时性难以保障;
　　■全英文操作界面和复杂的参数设置不利于油库人员的使用、维护;
　　■国内缺乏及时有效、低成本的技术支持;
　　■由于国情的不同,操作模式不能完全满足油库生产管理的需要,比如,就地授权设置预装量的操作模式下(脱机发油),上位机管理软件和现场定量装车控制器通信断开,上位机无法监控记录该模式下的发油状况;再比如,历史记录中的信息不完整,没有提单号等相关数据;
　　■进口设备功能通用性强,能够适应更加广泛的应用场合,但是针对性不高,形成所谓的"功能冗余"现象,现场使用仅用到其功能的小部分,但是多余的功能增加了设备使用、安装、调试的复杂性.
　　鉴于此,在进口设备投用后不久,我们积极进行主要设备国产化的准备工作,我们从实际使用需求出发,向国内的相关制造商提出了几条指导原则:1.汉化--操作使用界面全部汉化;2.简化--安装、接线、调试简化,提高产品的针对性,满足当前国内乙醇汽油在线调配工艺,去除多余功能;3.本地化--满足国内油库装车作业管理流程要求;4.低成本,容易维护;5.可靠性和稳定性不能降低,学习和吸收进口设备的优点.
　　在国内各专业制造商的相互配合下,在线调配定量装车控制系统的国产化取得了成功.第一代国产设备首先在郑州油库安装试用,达到了使用要求,以后又经过多次的升级,到目前该设备已经非常成熟和稳定.后来中石化河南公司全省推广乙醇汽油,所用定量装车系统全部采用国产设备,节约了投资,加快了建设速度.其后,其它单位和省市推广乙醇汽油也首选国产设备.在乙醇汽油在线调和定量装车这个市场中,国产设备通过市场的自然选择中,取得了主导地位.
　　四、温度补偿
　　容积式流量计以其低廉的价格和成熟的技术在成品油库得到广泛的应用.但是石油公司对用户销售是以重量作为结算单位,众所周知体积到重量的转换受温度、压力、标准密度、空气浮力等诸多因素影响,这其中油品温度在装车作业时间段内变化较大,对密度的变化最为显著(每一摄氏度油品温度的变化对油品计重密度的影响约为万分之七3),从而对定量装车的数量(重量单位)产生较大的影响.由于我们目前对装车作业的管理模式及技术手段上存在的不足,使得我们无法在温度条件随时变化的情况下保证装车定量数据的精度,容易引发纠纷,油库的盈亏平衡也无法有效控制,正如油库管理人员所说的"靠天吃饭".在国产化改造后,实现了温度补偿下的自动发油,从而解决了由于温度变化造成的发油量的误差提高了油库数量管理的水平.
　　五、改进工艺设备提高装车系统的可靠性
　　当前成品油库定量装车系统的构成情况如图2所示.多年的运行经验表明,影响这个系统稳定性的最主要的一块"短板"是电液阀.管道杂质或者电液阀本身机械故障等多种因素,往往造成装车过程结束时电液阀不能及时有效地关闭,出现过冲或者溢油故障.这里,还有一个值得思考的问题,从图2中我们看到,一般的装车系统都安装了溢油报警装置,它通过定量装车控制器和装车泵、阀实现状态联锁--当发生溢油报警,定量装车控制器将输出控制"停泵"、"关阀"动作.但是实践表明,出现溢油报警时,往往是由于电液阀失效造成的,由于通常情况下油罐液面高度高于发油台的高度,即使泵停下来,管道内的成品油仍然会保持相当的流速.另外,溢油预报的时间都很短(司机总是想充分利用槽车的罐容),溢油装置报警后,人工干预的及时性无法保障.也正是这个原因,使得我们无法最大限度的减少装车作业的工作人员数量.
　　图2 定量装车控制系统示意图
　　为了解决这个问题,我们最容易想到的就是采用"冗余"的办法提高系统的可靠性.原来管道中,靠近鹤管位置安装有手动快速切断阀,它的作用就是在装车控制阀失效的情况下,由人工操作切断油路.我们的改进措施就是将这个手动的快速切断阀改为可以手动/自动转换的带电动执行机构的阀门,并且受控于定量装车控制器,如图3所示.
　　图3改进后的定量装车控制系统示意图
　　当定量装车控制器判断电液阀失效或者接收到溢油报警信号时,由装车控制器控制电动执行器切断油路,这样可以大大提高系统的可靠性;当电液阀故障待修的情况下,定量装车控制器可以单独控制电动执行器来实现装车作业全过程,这样可以保证生产作业的连续性.电动执行机构应当选择开度可以连续调节的类型.
　　六、小结
　　乙醇汽油的出现,推动了国内定量装车系统的变革和进步.随着成品油价格的节节攀升以及社会公众维权意识的不断提高,对于加强成品油库的数、质量管理提出了更高要求.作为大型国企的中石化要在不断完善的法律法规的环境下兼顾企业自身的经济利益和社会效益,就必须在生产实践中不断进行技术创新和管理创新.
　　参考文献:
　　[1]《车用乙醇汽油(GB18351-2004)》国家标准
　　[2]沈浩,《灌装车用乙醇汽油静电火灾事故案例分析》《石油库与加油站》第16卷第2期总第90期2007年4月出版
　　[3]《石油计量表--产品部分(GB/T 1885-19998专用)》 中国标准出版社
　　[4] 陆德民、张振基、黄步余.石油化工自动控制设计手册
　　[5]《AccuLoad-III》产品手册,英文,美国SMITH公司