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摘要：石油资源自古以来都是民生之重。如今随着经济全球化的发展，世界多国都陆续提高了对石油资源的储存量要求，开始着重建造油库进行综合管理。我国也是如此，随着国民经济的稳步提升，我国对各项资源、能源的需求量也就水涨船高，其中对石油的需求尤为突出。因此，落实油库自动化系统成为推动经济稳健发展的必由之路。如今，我国油库自动化尚处于起步阶段，综合实力还有极大的提升空间，暂时没有办法完全实现对能源的多样化供给。需要加快自动化科研人员对油库自动化系统的研究进程，以发挥自动化工程的经济促进作用、可实用水平与稳固性能，不仅达到油库标配的生产要求，同时满足管理效率的提升。

关键词：成品油;自动化

仓储油库自动化系统从最初单一的装车控制发展到现在的管控一体化数字油库系统，逐步向国际上先进的物联网+大数据+云计算的自动化生产体系看齐。

从实际情况来看，目前国内成品油库建立的自动化控制系统，在一定程度上还不适应现代化成品油库的控制和管理要求，这些问题主要体现在，网络安全的设计有缺陷，存在安全风险;自动化设备的可靠性不高，系统出现误动作的情况比较多;各系统互相独立，信息孤岛严重;自动装车设备的计数模块精度不够高，导致发油有误差;人才队伍培养不到位、设备维护不合理、岗位结构设置不科学，油库自动化利用率不高。因此，急需建立一套完善的仓储油库自动化系统标准体系。

随着科学技术的不断进步， 计算机已经应用到了各行各业当中， 尤其是在石油化工方面， 计算机发挥着越来越重要的作用。然而， 国内的很多油库仍然停留在人工操作的阶段， 很多油库都是由员工手动收发油、人为判断收发油过程的终始、人工进行汇总生成报表。整个过程不但增加了劳动量， 而且还使得工作的效率非常低。另外， 有的发油设备只在收发油现场实现了自动化， 但是缺少收发油控制， 不能自动记录生产情况。因此， 应该设计一套全自动化的设备， 实现油库的全自动化。

1 油库自动化系统功能介绍

1.1 作业部分

1.1.1 自动付油

对油库现代化进行创新管理，控制基础发油的流量，能够高质量避免静电堆积在一处：在鹤管处设计基础性防止溢出设备，能够将石油溢出事件的产生概率大幅降低，同时对接地信号进行精确检测，增强防止静电产生的保护机制。装置上位机的控制软件，付油系统能够自动化完成对油品出口量、类别的数据收集，并将数据信息即时输送给上位机，让上位机控制软件实现对数据的分类管理，为后续工作内容的汇报提供便利。在自动化付油系统中，自动化监控平台管理微机为上位机，隔爆型自动付油仪为下位机，上、下位机之间通过屏蔽线缆连接，通过RS-485接口传送所有的付油信息，同时上位机可实时监控所有下位机的付油过程。

1.1.2 液位计量

利用高精度差压变送器以及液位计对油管的油品精确测量，能够更好地对进油、库存进行管理，同时与发油控制系统的联动，进一步促进库区油品的进口、销售与存储以及管控。

1.1.3 油气报警

源于油气到一定浓度会有极大的安全隐患，因此需要在油库内部以及各个流程安装专业的油气报警系统，当浓度超标，则开始显示数值，并自动将油气浓度过高导入管控软件，开启声光类型的警报。

1.1.4 电视监控

在对现场进行监视方面，摄像点能够将现场的画面进行加工处理，形成特定的信号，然后通过解码器、码转换器进行恢复处理便能显示在显示屏上。通过这样的操作，管理人员便能对现场进行实时、方便的监视，以应对可能出现的各项意外事故并及时做出反应。这一硬件主要的应用场所有：验票室、付油区、油库大门等，实现对这些场所实时监控。

1.2 监控部分

1.2.1 数据拾取

对所有的仪器的数据进行完整的拾取，并通过中枢将相关的命令传达到各个设备中（各种报警装置、电液阀等）。

1.2.2 运行管理

通过对现场进行实时监控，以对运行的设备进行监视，管理各种设备的运行。通过系统对现场设备进行动态着色、动画等可视化的表现，以准确判断设备运行情况。同时，当设备出现问题时，还能够通过警报以提醒操作人员。

数据实时更新：这一方面主要涉及数据库的结构和管理的设计。前者是以监控系统的各种要求进行设计，后者则主要负责数据的产生和管理，同时实时更新，以满足整个系统对实时数据的要求。

数据的保存与管理：在前一个管理系统中，只会显示设备当前的数据，对于历史数据则必须进行保存，以方便未来的调取。

远程诊断：在现场设备出现问题时，同时一线的人员不能对设备进行恢复处理，那么可以在操作端进行远程诊断，对设备出现的问题进行初步的分析，然后安排一线人员进行处理。

报表组态：在数据的呈现方面，应使报表呈现出更多人性化的设置，在格式、字体以及数据的关联方面实现多样化，同时还能够对报表进行组态和查询。

图形组态：这一方面囊括了对数据、监控画面、数据的实时发布等一系列的组态，同时还必须能够实现对各个组态进行在线修改。

数据接口：利用分布式，以实现对油品的进出库以及现有油品的数量等数据进行传输，以实现数据库中数据的实时性和完整性。

1.3 管理部分

油品入库：对于油品的入库，主要以时间节点（日、月、季度、年）为依据，进行处理，实现对入库油品的分类、整理以及数据的调取。

油品出库：同样以日、月、季度、年度时间节点进行处理，对付油的数量进行自动化地登记，实现对出库油品的分类、整理以及数据的调取。

油品保管：整个保管系统需要对油品初始状态、进出库、存量数据查询等进行详细的记录。通过记账的形式对在库油品的状态进行反馈。如入库单对应油品的增多，出库单则对应其减少等。

实物库存管理：以时间顺序对油池的情况进行数据的上报，同时存账账单包括应发和应收的数据。

损益分析：一般在月末时进行损益分析。通过生成盘点数与实物和保管两个库中的数据进行核对。在生成盘点数过程中，可以通过直接读取液位计量仪数据或者进行人工计数后与系统中的数据对比得到。每个月生成的盘点表必须要账实平衡。最后需要生成月度库存损益分析表，在该表中需要包括油池每日情况、进出库损益、入库验收单、出库保管损益等信息。

统计查询：对油库的监控数据以及其他信息进行综合分析，以上报给领导审查。同时做好油库各方面信息的查询和分析。

容积表管理：对油库内部的油管、槽车等设备的容积转换表进行数据管控，再通过液位仪进一步收集油管信息，最后将获得的记录容积表格计算改成体积、重量等能够成为基础数据的格式，上传储备在数据库中。

系统管理;对油库职工、使用系统的用户、用户权限、日志、数据备份与恢复等方面进行管理和维护。

2 油库自动化系统常见故障的维护与检修

2.1 电液开关阀异常

电液的开关阀出现问题时，一般来说会伴随着开关卡顿迟缓、流量不足或者是因为开关闭合不严而出现的跑冒滴漏等情况。对于不同的异常可进行初步大致的分析。如开关卡顿迟缓一般来说可能是因为电磁阀卡阻抑或是因为开合较小使得较多的杂物堆积造成了堵塞，而这些问题往往都是由阀芯速度较慢引起的。当出现这一类问题时，可以直接将电液阀进行分离，然后将其完全清洗得以解决。至于杂物堆积造成的堵塞，能够通过高压空气进行吹扫得以解决。一般来说，在冬季或者温度较低时，由于柴油低于凝固点，使得其出现晶体，从而导致阀中孔的堵塞。当平衡孔和卸压孔堵塞后，就会影响开关的运行。因此在这个时间段，柴油车的货位常出现开关故障。那么，当出现这类问题时，可以通过浇淋热水的方式使柴油晶体融化，以使堵塞的平衡孔和卸压孔得到疏通，问题便迎刃而解了。通过的流量不足则一般是在腔体中出现了泄漏，使得密封环境的压力出现波动，导致阀门无法完全打开，从而影响了油量的正常输出。当出现这类问题时，只需要将阀门适当地开合，或者将泄漏点修补便能解决。跑冒滴漏一般是密封出现了问题，只需要将其进行更换即可。

2.2 流量计故障

流量计一般用于记录付油量，在其工作时其内部的齿轮会进行变速传动，同时下位机接收到来自发讯器的脉冲信号，便达到了对发油量进行调节的目的。所以，在对流量计的运行原理进行仔细分析后能够了解到，当其内部的传动系统出现问题或者是发讯器有问题时，流量计就无法正常工作，从而出现不付油的情况。如果传动系统出现了问题，可以考虑是否是流量计中进入了杂物，导致堵塞。此时只需要将流量计分离并清洗便能解决问题。当然，有时也可能是齿轮出现了毛病，将其拆除，一一排查并能解决。当发讯器出现故障时，一般操作难以解决，需要使用万用表对其进行排查。在进行检测的过程，一般先检查其电源情况，然后对其信号端子开始排查。当出现电平无高低变化时，可以认为其出现了故障，直接进行更换即可。

2.3 下位机故障

下位机在整个系统中属于极易出现问题的部分。因为其在室外，而且其中存在较多的零部件，以及较高要求的密封性使得其在运行过程中极易出现故障。同时，PLC负责对下位机进行控制操作，当外界温度过高时，PLC极易出现死机的情况，进一步加剧了下位机的故障。因此，当出现PLC死机时，可以将其进行重启处理。其次，如果发油量不大时，能够通过减少下位机的工作时长减缓其死机的情况。若死机频繁出现，且按一般操作无法解决时，那么说明此时PLC已经完全无法使用，必须更换PLC。

2.4 上位机故障

上位机一般时通过计算机进行控制，以使整个系统在运行中保持稳定。控制上位机的计算机一般选用工控计算机，其主要的构造与一般计算机相同，都具有主板、内存、显卡等等硬件。主要区别在于工控计算机的内部系统是通过组态软件编制而得的。在日常的运行过程中，需要对其进行一定的维护，其方法与一般计算机类似。需要做好计算机的日常维护，如不能胡乱安装应用软件、需要定期做好清灰处理、外置接口不能胡乱接不信任的设备以免遭到病毒攻击等。同时，在进行维护时需要注意，不能对设备的各个接口随意的更换，更不能更改码转和相应的COM接口，否则将会引起上、下位机的通信故障。

2.5油库管控一体标准化建设探讨

（1）设备管理标准化。设备设施选购严格按照国家和本行业相关标准、规定进行技术参数等必要的设计计算，做到经济合理、安全可靠和技术先进。例如，选用体积流量计，品牌主要是重庆耐德、Smith、Rosement等，哪种型号和系统兼容性强、易操作，哪种型号计量值稳定、漂移范围小，哪种型号运行稳定、耐用、不宜发生故障，都需要试点、实际考察验证，收集验证后的数据综合分析，最后确定哪种型号的体积流量计更加适合该油库的作业并将该型号设备的技术参数建立设备选购标准。仓储公司应制定并不断完善信息自动化设备管理办法，明确管理机构、责任人、职责、检查、运维等内容;执行设备四定三包一挂的管理办法，建立设备台账、档案信息;注重信息自动化系统的使用考核，使投入使用的系统处于正常使用状态，发挥设备应有的功能，提高工作效率，规避因设备故障停用带来外部职能部门处罚风险和内部管理漏洞;加强与设备供货厂家沟通联系，寻求技术方面的支持与指导。

（2）自控系统建设标准化。仓储油库自控系统可整合成为生产监控系统、安防监控系统两个部分，每个系统由多个子系统组成。各子系统应当都建立在统一的DCS/SCADA系统平台上，相互关联，形成仓储油库的自动化系统，将生产、安防系统无缝地集成在一起。

例如，先进油库铁路定量装车、管输入库、消防系统、机泵阀门均能实现远程控制，各类管线压力、温度均可实现在线采集，系统会根据采集数据分析，提示设备是否正常运行，如遇异常情况自动报警提示，系统自控程度高。先进油库把油气回收、可燃气体、周界安防、电子巡检、视频监控、广播系统整合到一起，进一步对油库危险源、危险点进行细化设计，做到确保生产异常能够及时通过探测器自动检测报警并连锁相关设备动作，及时提醒操作人员对异常报警进行确认及处理，提高了安全管控能力，避免出现生产事故。

（3）信息管理标准化。将一次物流、二次物流、油库管理、ERP等物流相关业务系统进行全面梳理，搭建一套全面覆盖销售公司成品油储运业务的销售物流信息管理平台。实现全程信息化、调运可视化、运行协同化、优化一体化。

（4）系统运维标准化。强化仓储公司层面维保队伍建设，为数字化油库运行提供强力支撑。依托仓储公司维修班参与油库信息自动化设备运维，通过技术比武、推荐等形式，在仓储系统选拨出设备维护综合素质能力较高的骨干力量;注重对维保人员在信息自动化系统维保方面的专项培训教育，提高维修班运维保障能力;适当提高维修班待遇，鼓励维保人员向专业化、信息化、全面化发展。

（5）操作管理标准化。根据仓储油库之间自动化程度、工艺流程、业务流程的不同，分别编制符合自己油库的油品储运操作规程，先有程序，后做事情，每项业务的操作都要有章可依，有据可查。

3系统安全联动

除HAZOP分析得出的安全措施外， 还对油库的系统间消防联动、消防控制逻辑、油库三级关断等进行了研究。

3.1 消防系统

3.1.1 消防控制系统

在火灾发生时， 消防控制控制需保持系统供电， 并持续长时间工作。而过程控制在紧急切断完成后， 应该断电， 火灾发生后两者的运行方式不同。如油库消防控制系统与过程控制系统合并设置， 过程控制系统也需带电运行， 存在安全隐患， 可靠性降低， 也无法通过消防验收。

消防控制系统独立设置， 实现火灾自动检测报警及联锁启动消防泵和阀门等设施。

3.1.2 火灾检测仪表

目前成品油库消防报警仅设置了手动报警按钮， 未设置火灾检测仪表， 主要依靠操作人员巡检和电视监控发现火灾， 而油库电视监控不能检测到罐区全貌， 存在死角， 因此监测的及时性不能保证， 可能会贻误最佳救火时机。

因此对于罐区应增设火焰探测器、光纤光栅感温探测器;

消防启动原则如图1所示：

3.2 安全系统

3.2.1 安全切断阀

目前油库切断阀均配置电动执行机构， 在断电时保持原位， 而发生火灾时， 极易发生电缆烧断的情况， 阀门无法关断， 造成火灾的蔓延， 事故扩大。

根据国内外安全切断阀方面的相关规范， 安全切断阀均要求采用故障安全型执行机构 （失去动力源时仍能够归至安全位置） 。

因此在储罐根部， 码头来油管线、管道站场来油管线， 设置故障安全型切断阀， 在发生火灾或其他事故时确保阀门及时关闭， 切断油源， 防止事故蔓延。根据油库具体情况， 安全切断阀数量较少时可采用电液阀， 较多时可采用气动阀配套气源装置， 需对具体项目进行投资分析。

3.2.2 安全保护控制逻辑

（1） 油库三级关断

·存在问题

安全保护控制逻辑不够完善， 没有设置分级安全关断控制， 消防与过程控制无联动， 使得火灾发生后不能及时关断有关阀门和泵等， 不利于防止事故蔓延。

·改进措施

根据油库事故发生的地点、影响区域和危害程度采用三级关断设置， 安全切断控制如下：

一级关断：全厂性关断

当库区、相邻站场发生火灾或爆炸， 消防确认后或ESD按钮按下时触发全厂关断， 即关断油库所有操作阀及区域隔断阀 （如：所有罐根气动阀、管道来油气动阀、装车电液控制阀等） ， 同时停汽车发油泵、火车卸车泵等所有收油、发油泵， 确认无操作时切断生产用电， 保留消防用电。

二级关断：区域关断

当储油区、汽车装车区、火车装卸区溢油或漏油时触发区域关断， 关断区域隔断阀， 停该区域运行泵。

三级关断：设备关断

当储罐液位超高、罐车静电溢油报警、油气回收装置故障时关闭单元设备及与设备相关的阀门和机泵。

4油库自动化控制系统的主要内容和特点

4.1 技术内容

油库自动化控制系统采用测控技术、计算机技术、通讯技术， 对油库的储罐计量参数、汽车定量装车、油品自动输转及库区安全等作业点实施科学管理和自动化控制。整个系统由油库内部管理系统、储罐自动计量系统、微机自动发油系统、成品油自动输转控制系统、安全监控系统 （可燃气体检测报警系统、视频监控系统、现场火灾报警系统、周界报警系统、门禁系统、智能巡更系统、程控交换机管理系统） 等控制子系统所组成， 成功地实现了油库业务、管理和自控的一体化。

油库自动化控制系统主要实现了三个层次的控制和管理：

（1） 操作控制层。该层位于油库自动化系统的最底层。通过使用组态软件实现对各级自控设备 （含液位仪、质量流量计、微机发油系统、消防控制系统、安全防卫系统、仪表、阀门等） 的控制和状态监控， 实现了罐区液位动态监测和计量自动化、罐区工艺流程控制自动化、公路和铁路发油定量装车过程自动化和数据管理信息化， 设备管理电子化， 安防监控智能化。

该层利用油库局域网实现了生产数据资源的集中、共享， 为油库运行管理提供控制、安全、数据等方面的保证。在完成油库生产作业的数据采集和过程控制自动化的同时， 为业务管理和管理决策层提供了数据支撑。

（2） 业务管理层。该层是整个油库生产数据管理系统的核心， 主要处理油库内部日常的油品进、销、存等业务管理以及安全监控。通过一个统一平台对基础性数据进行整理、加工、分析和发布， 实现了各系统之间数据的共享， 减少数据的冗余， 保证数据的统一性。在该层将生产业务流程梳理固化， 任何作业和管理行为均留有痕迹， 有据可查， 管理透明。

（3） 管理决策层。该层在数据终端将操作控制层提供的基础数据进行梳理和清洗， 按需生成统计图形和报表， 为管理层提供数据及决策依据。

4.2 关键技术

（1） 通过各种线路和网络设备与油库罐区、发油区、办公区等各部分联网， 作业子系统、管理子系统和监控子系统运行于网络之上， 并通过网络交换数据， 实现整个油库的集中控制和管理。

（2） 采用工业以太网现场总线技术。

（3） 系统设计做到标准化、模块化并具有开放性。

（4） 自动控制系统组态软件设计采用技术先进、性能可靠稳定、功能强大、易于扩展的进口PLC作为主要控制设备。

（5） 人机界面组态软件采用性能稳定、功能强大、界面友好、开发方便、易于维护的工控软件。

（6） 罐容计算采用混合法 （HIMS） ， 采用高精度的液位计测量储罐液位， 采用多点平均温度计测量液相平均温度， 采用差压变送器结合伺服液位计测量罐内介质平均密度， 通过在SCADA系统 （Fuels Manager） 中导入的罐容表自动换算出罐内油品体积， 还能根据密度和温度计算出罐内油品的质量和标准体积。

（7） 采用成熟的分布式数据库技术， 实现对全省的油库监控和管理。

（8） 采用GIS等电子地图技术实现现场模拟、实时监控等功能。

4.3 技术方法和路线

（1） 标准化和开放性。该系统涉及大量工艺参数和业务信息。数据的规范化、标准化和制度化是实现信息资源共享的前提， 包括数据采集、数据格式、数据分类和统计规则的标准化。

开放性是信息系统实现资源共享的必然要求， 也是计算机技术发展的大势所趋。油库自动化系统是油库储运管控一体化的重要组成部分， 也是与各管理系统进行数据交换的接口。系统软件应允许其它的应用程序和用户存取其数据库的数据。在系统安全的前提下， 数据应能够在各系统之间传输。

（2） 模块化和可扩充性。系统的软件应是模块化的， 以便于系统组态时增加、删除和定位。硬件在性能上也应是模块化的， 允许将来在容量和功能上的扩展。

系统应允许将来做100%的扩展， 包括存储器、系统变量的再组态等。系统允许将来数据库、存贮器、磁盘容量和通信信道等可扩展。

系统的模块化和可扩充性有利于系统的进一步扩充和完善， 适应不断发展的业务要求， 并提供与其他信息系统连接的能力。

（3） 利用成熟先进的技术。为使系统达到工作安全可靠、实用的目标， 系统采用了成熟和先进的技术。包括：采用先进的数据交换技术， 保证数据的完整性和一致性;采用OOP技术进行程序设计， 提高应用程序的可维护性和可扩充性;采用MMI开发界面， 实现系统的友好直观和易操作;充分吸收模块化编程的思想， 在数据分析、统计计算等方面集成成熟的部件产品， 避免低端程序的重复开发。

（4） 可靠性和安全性。系统构件选用成熟产品和当今世界优秀的高集成设备， 保证系统的稳定、可靠和高质量运行。对系统构件 （如硬件、操作系统、网络和数据库） 设计详尽的故障处理方案， 以保证系统迅速的恢复性能。业务数据采用省、地两级存储模式， 利用现有网络， 低成本实现异地灾难备份和快速恢复手段。采用多种冗余技术 （冗余设备、RAID技术等） ， 对重要部位做冗余设置， 当发生故障时， 能自动切换到冗余设备或备用方式， 自动对系统的数据进行备份， 以保证系统正常、可靠、平稳地工作， 网络服务不中断， 为运行管理提供可靠的保障。系统能定期对自身进行自诊断并形成报告， 能监视整个系统的工作状态， 便利对系统的维护和维修。

结语

伴随着科技的日新月异，工业化的深入发展，油库的自动化系统也逐渐有了标准化的模式和体系。油库自动化不仅要依据建设性合理性兼备的设计，同时还要兼顾油库实际运用的准确安全与效率，最大程度减少能源的损耗情况，尊重和保护环境，维护我国的石油资源安全，从而稳中求进提升我国国民经济。

参考文献

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[2] 王大刚.油库自动化系统的设计与实现[J].化工管理，2017（16）：167.

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