油气回收在线监测系统在加油站的应用.pdf

第 5 l 卷第 4 期 2 0 1 5 年 8 月 石油化工自动化 AUTOM ATI N I N P ETR _ CHEM I C AL I NDUS TRY vO 1 ． 5 1 ，No ． 4 Aug us t ，2 01 5 油气 回收在线监测系统在加油站的应用 修德欣， 王振中， 丁莉丽， 蒲鹤， 张卫华 中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院， 山东 青岛 2 6 6 0 7 1 摘要 为实时监测油气回收系统各项指标是否正常， 部分加油站开始试点运行在线监测系统。详细介绍了该系统的系统功 能 、 结构组成和关 键设备 ， 并按照相关标准要求进行 了校准测试 ， 以保障该 系统的准确性和稳定性 。根据试 点加油站 的安装情 况和校准测试结果 ， 分析 了目前在线监测系统运行过程 中存在的问题， 并 提出了合理的建议 。 关键词 油气回收在线监测加油站气液比流量计 中图分类号 T P 2 7 4 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 7 7 3 2 4 2 0 1 5 0 4 0 0 6 6 0 4 Ap pl i c a t i o n o f Oi l - v a p o r Re c o v e r y On - l i n e M o n i t o r i n g S y s t e m a t Ga s S t a t i o n Xi u De x i n，W a n g Z h e n z h o n g ，Di n g Li l i ，Pu He ，Z h a n g W e i h u a S i n o p e c Re s e a r c h I n s t i t u t e o f S a f e t y En g i n e e r i n g ，Qi n g d a o ，2 6 6 0 7 1 ，Ch i n a Ab s t r a c t s To mo n i t o r i f p a r a me t e r s o f o i l v a p o r r e c o v e r y s y s t e m a r e n o r ma l o r n o t o n r e a 1 t i me ，s o me g a s s t a t i o n s s t a r t t o e q u i p wi t h o n - l i n e mo n i t o r i n g s y s t e m． Th e s y s t e m f u n c t i o n， c o n f i g u r a t i o n a n d k e y e q u i p me n t s a r e i n t r o d u c e d i n d e t a i l ． Ca l i b r a t i o n t e s t i s p r a c t i c e d a c c o r d i n g t o r e l a t i v e c o d e s t o e n s u r e s y s t e m s t a b i l i t y a n d a c c u r a c y ．On b a s i s o f i n s t a l l a t i o n a n d c a l i b r a t i o n t e s t r e s u l t s ，t h e e x i s t i n g p r o b l e ms a b o u t o n - l i n e mo n i t o r i n g s y s t e m a r e a n a l y z e d ． Re a s o n a b l e s u g g e s t i o n s a r e p r o p o s e d ． Ke y wo r d s o i l - v a p o r r e c o v e r y；o n - l i n e mo n i t o r i n g ；g a s s t a t i o n；g a s l i q u i d r a t i o；f l o wme t e r 成品油中的轻烃组分具有较强的挥发性 ， 加油 站作为重要的油品储存和销售场所， 在卸油和加油 过程 中均会存在油气蒸发损耗的问题[ 1 - 3 ] 。为减少 大气污染 、 节约石油资源、 降低安全隐患 ， 国内开始 在部分地区推广油气 回收设备以及后处理装置l_ 2 ] 。 目前使用 的油气 回收设备及后处理装置具有一定 的油气排放控制效果， 能够节约成本、 降低污染， 同 时也减少对加油站工作人员及顾客的健康损害， 在 经济和环保方面都发挥 了巨大作用[ 3 ] 。但是油气 回收的检测步骤较为繁琐 ， 检测时需要暂停整机甚 至整站的运营， 一方面不便于 日常运营过程中对油 气回收设备状态的了解， 另一方面检测耗时耗力影 响营业时间。 根据 C P一 2 0 1“ C e r t i f i c a t i o n P r o c e d u r e f o r Va p o r Re c o v e r y S y s t e m a t Ga s o l i n e Di s pe n s i n g F a c i l i t i e s ” 中规定_ 4 ] ， 年 销售汽油 油品在 2 ． 2 7 1 O L以上的加油站都需要配备在线监测 系统 ， 该 系统功能主要包括故障监测 、 数据传输、 超标报警 和强制停 机等L 5 ] 。GB 2 0 9 5 2 -- 2 0 0 7 加油站大气 污染物排放标准 中也要求对一定规模 的加油站加 装油气 回收在线 监测 系统[ 6 ] 。D B 1 1 ／ 2 0 8 --2 0 1 0 加油站油气排放控制和限值 对在线监测系统作 出了更为详细的要求 ， 包括在线监测系统的监测功 能、 数 据分 析和传输 功 能、 报 警标 准、 校准方 法等 。 2 0 1 4 年底北京市部分加油站选用 了不同厂家 的在线监测系统进行试点安装 ， 并对在线监测系统 运行状态进行了测试 。 1 在线监测系统简介 1 ． 1 在线监测系统功能 在线监测系统是在油气回收系统的基础上 ， 对 油气回收运行参数进行在线监测 的一系列设备 的 组合。加油站油气 回收是指通过油气 回收型加油 枪 、 加油胶管 、 真空泵等设备 ， 将加油过程 中产生的 油气通过密闭的方式收集回到地下储油罐的过程。 油气回收的关键在于维持适当的气液比 国内规定 为 1 ． 0 ～1 ． 2 ， 主要通 过控制 机械式 或 电子式 气 液比例调节 阀 的开度 来调 节。在加油 站运 营过 程中， 由于真空泵频 繁开启 ， 气 流对调 节 阀产生 稿件收到日期 2 0 1 5 - 0 3 1 7 。 作者简 介修德欣 1 9 8 8 一 ， 男 ， 2 0 1 4年 毕业 于中 国石 油大学 华 东 机械工程专业 ， 获硕士学 位， 现就 职于 中国石油 化工股 份有限 公司青 岛安全工程研究院 ， 从事加油站安全和环保研究工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 修德欣等．油气回收在线监测系统在加油站的应用 一 定的冲击 ， 而气液 比又对 阀的开度 较为 敏感 ， 常会出现漂移现象 ， 因而有必要通过在线 监测系 统监测气液 比的当前值 。除气液 比外 ， 密闭性和 管线液阻也是油气 回收系统 的重要参 数 ， 需 要进 行实时监 测 。根据文 献 [ 7 ] 的要求 ， 在线监测 系 统需能够实时监测上述参数， 并能将监测数据记 录、 存储 、 处理和传输 。 1 ． 2 在线监测系统结构 在线监测系统的主要组成结构如下 1 安装在加 油站各管路上的现场仪表 ， 包括 压力传感器、 气体流量计 、 浓度检测仪等。 2 数据采集器 ， 用于采集加油脉冲、 油气流量 脉冲、 压力信号 、 浓度信号等 。 3 加油 站室 内的监 控机 ， 可运 行 在线 检测 软件 。 在线监测系统设备安装示意如图 1 所示 。气 体流量计安装于加油机内气路上 ， 用于监测每次加 油操作 的回气体积。压力传感 器安装于与地下储 油罐直接连通的气路上 ， 如加油机底部 回气总管处 或后处理装置进气 口处。数据采集器位于加油机 内， 用于采集加油脉冲、 回气脉冲和压力信号， 并通 过通信线缆将数据传人监控机进行处理。 图 1 在线监测系统设备安装示意 1 ． 3 在线监测 系统关键设备 1 流量计。目前各厂家选用的流量计 主要是 罗茨流量计和热式流量计。 a 罗茨流量计采用体积式计量原理 ， 精度 较 高、 可靠性好、 性能稳定。常用气液比检测箱通常 也需用罗茨流量计进行油气流量测量， 因而采用罗 茨流量计可以提高与气液 比检测箱的一致性 。实 际使用中发现 ， 罗茨流量计的安装位置对流体体积 测量有一定的影响， 如安装在真空泵前会有较大的 真空度 ， 导致测量体积变大。因此 ， 完成后应根据 不同加油机的安装情况， 在软件中设置补偿系数， 或者直接选用带有压力补偿模块的罗茨流量计。 b 热式流量计利用传 热原理检测 流量 ， 即利 用流动中流体与热源之间的热量交换关系来直接 测量气体质量流量。热式流量计测量回气体积时 需要根据油气密度和比热等参数推算得出， 对于不 同加油站需要根据实际情况进行调整 ， 且油气密度 和 比热不是恒定值 ， 因而该流量计 的校准工作比罗 茨流量计复杂。 2 数据采集器。在线监测 系统需要采集 的现 场信号包括加油脉冲 、 油气脉冲和压力信号等。其 中加油脉冲涉及加油过程的计量和税控 ， 需要采用 合理方案避免对加油脉冲产生影响。对于加油脉 冲采集， 通常采用经电平转换后， 通过光耦隔离的 方式将脉冲信号输入采集器的计数单元， 进而保证 数据采集器只能单 向读取加油机脉冲信号 ， 而不会 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 8 石油化工自动化 第 5 1 卷 对脉冲信号产生干扰。 数据采集器通常都具有信号采集、 数据存储和 数据传输功能 。采集器通常包括 加油脉 冲输入 通道、 回气脉冲输入通道、 压力传感器输入通道、 数 据输出端 口_ 8 ] 。当前各厂家的数据传输方式包括 4 8 5总线 、 无线和电力载波 。 2 在线监测系统校准 2 ． 1 校准 方法 由于气液 比、 密 闭性和液阻等参数在相关标 准中已经有详细的检测方法说明 ， 但 各厂家在线 监测系统设计方 案及设 备选 型等也存 在一定 的 差异 ， 这可能会造成在线监测 系统的气液 比和压 力数据与实测数据存在一定的误差， 所以根据文 献[ 7 ]的要 求 ， 在 线 监 测 系统 需 要 进 行 准 确 性 验证 。 对各试点站的在线监测系统进行了校准测试 ， 并将测试结果与在线监测系统测量值进行 比较 ， 如 果两者之间差值在允许的范围内， 则视为系统测量 精度满足要求 。 在线监测 系统 的允许压 力差值 范 围为 2 0 P a ， 允许气液 比差值 范围为0 ． 1 5 。若第 一次测 量压力和气液 比值满 足精 度要求 ， 则视 为通 过测 试 ； 若不满足精度要求 ， 则应再做 2 次监测 ， 取 3次 检测的平均值 ， 再进行比较。 2 ． 2 在线监测系统校准数据分析 校准测试过程 中采用标准综合检测箱， 可检测 气液 比、 密闭性和液阻等参数 ， 其 中密闭性和液 阻 需要综合检测箱配合氮气瓶进行测试。 对 比在线监测系统实时数据 ， 对 1 3个试点加 油站进行了校准测试。测试结果见表 1所列 。 表 1 各厂家在线监测校准测试情况 加油站编号 加油体积平均 误差／ L 油气体积平均 误差／ L 气液比平均 误差 压力平均 误差／ P a 丢失数据 比例 ， 0． 0 01 一 O．1 1 5 一 O． 16 3 0． 07 3 0． 1 40 0． 16 2 0． 02 5 0． 02 4 1 ． 1 1 3 0 ．0 60 1 ．2 34 1 ．3 01 一 O ．1 55 1 ． 9 4 8 0 ．05 0 0 ．2 43 0 ． 07 4 0 ． 23 8 O ．1 73 0 ． 07 O ． 08 0 ．1 06 O ．O 9 O ．1 13 0 ． 1 3 0 ．0 29 0 ．0 65 O ．11 1 0 ．1 83 4． 7 00 1 ． 50 0 1 4． 66 7 2 ． 8 5 7 6 2．6 6 7 16 ．1 6 7 1 0 ．3 33 1 1 ．6 67 1 9 ．3 33 测试结果显示， 目 前各厂家的在线监测系统总体 运行状况良好， 可以在一定的精度范围内测量气液比 及压力数据， 能有效监控油气回收系统运行效果。但 部分加油站安装的在线监测系统气液比和压力误差 相对较大， 超过了规定的误差范围， 且部分在线监测 系统出现了丢失数据的情况， 即加油操作未被系统检 测到， 需要进行后续的改进， 以完善在线监测系统。 3 在线监测系统存在的问题 1 罗茨流量计堵塞问题 。引起该 问题的原因 在于罗茨流量计腰轮配合较为紧密， 气路中的固体 杂质会引起流量计的堵塞 。建议竖直安装罗茨流 量计且在流量计前加装滤 网， 但对加油机的安装空 间要求更高 ， 会增加改造难度 。 2 回气铜管 向上弯曲问题 。部分 回气管路 的 真空泵出气 口低于回气总管 ， 导致安装时不可避免 的存在 向上弯 曲的铜管段 ， 可能 导致该段管路积 液 ， 油气中的微小杂质也不易排出。 3 加油脉冲采集 问题 。目前各在线监测厂家 均通过信号采集器采集加油机编码器输出的加油 脉冲， 数据采集器通常都采用光 电隔离的方式 ， 避 免对加油脉冲产生影响， 效果 良好 ， 但该方式 尚未 得到相关部 门的认可 ， 若要大规模推广在线监测系 统 ， 需进行相关沟通工作。 4 数据采集器数据丢失问题 。部分厂家 的信 号采集器运行不够稳定 ， 在加油量较低或其他情况 下会 出现数据丢失情况， 需要对油气流量计和信号 采集器进行进一步完善。 5 液阻测量问题。根据相关标准要求 ， 液阻需 要在固定流量且打开卸油口回气阀门的情况下测量， 但加油站运行过程中卸油口回气阀门处于关闭状态。 9 8 2 3 ∞ 加 O O O O O 0 O 卯 8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 O l 2 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 修德欣等．油气回收在线监测系统在加油站的应用 6 9 各厂家的液阻测量方案基本都是在离罐区较远的加 油机回气总管处和后处理进气管处分别安装压力传 感器， 取两者示数的差值。该方案测量的液阻值与标 准差距较大， 仍需探索更为合理的液阻测量方法。 4 在线监测系统发展建议 根据在线监测系统校准测试情况 ， 结合加油站 油气回收系统运行状况 ， 对在线监测系统的发展提 出以下建议 1 将在线监测系统与电子式气液 比调节装置 相结合 ， 在检测气液 比的基 础上 ， 对 于气液 比不符 合标准的加油枪 ， 可通过电磁 阀进行调节 ， 即为在 线监测系统添加闭环式气液 比调节功能。 2 当前加油机内部除了加油管路及流量计等 设备外 ， 还需要安装二次油气回收设备和在线监测 设备 ， 内部空间较为紧张 ， 所 以应尽快规 范加油机 的出厂标准 ， 预留在线监测系统的安装空间。 3 通过对油气流量计、 信号采集器和监控机 程序的改进 ， 进一步提高在线监测系统的精确度和 稳定性 。 5 结 束语 针对 目前北京地区加油站油气回收在线监测系 统的试点运行情况， 介绍了该系统的功能及原理 ， 并 进行 了系统校准测试 ， 分析总结 了该系统 目前存在 的问题 ， 对其改进和发展提出了合理化建议 。 参考文献 [ 1 ] 严龙， 邹兵， 朱亮． 加油站油气回收在线监测系统研制[ J ] ． 工业安全与环保 ， 2 0 1 1 ， 3 7 0 6 1 8 1 9 ， 3 3 ． [2 ] 李智纬 ， 钱华 ， 戴海夏 ， 等． 加油站在线 监控系统简述 与应用 展望 I J ] ． 油气田环境保护 ， 2 0 1 1 ， 2 1 O 1 5 3 5 6 ． [3] 谢英奋． 加油站 的油气 回收与 安全环 保 E J ] ． 炼油技 术与工 程 ， 2 0 0 6 ， 3 6 O 5 5 3 5 6 ． [4] C a l i f o r n i a Ai r R e s o t t r c e s B o a r d ．C P 一 2 0 1 C e r t i fi c a t i o n P r o c e d u r e f o r Va p o r R e c o v e r y s y s t a t Ga s o l i n e D i s p e n s i n g F a d l i t i e s r ．S a c r a me n t o C a l i f o r n i a Air Re s o u r c e s B o a r d ，2 0 1 3 ． [ 5 ] 陈家庆， 朱玲． 油气回收与排放控制技术[ M] ． 北京中国石 化出版社 ， 2 0 1 0 ． [6] 北京市环境保 护科学研 究 院， 国家 环保总 局环境标 准研 究 所． GB 2 0 9 5 2 --2 0 0 7加 油 站 大气 污染 物 排放 标 准 E s ] ． 北 京 中国环境科学 出版社 ， 2 0 0 7 ． [ 7] 李维荣 ， 李钢 ， 刘 明宇 ， 等． D B 1 1 ／ 2 0 8 --2 0 1 0加 油站油气 排 放控制和限值 [ S 1 ． 北京 北京市环境保护局 、 北京市质量技 术监督局 ， 2 0 1 0 ． r 8]C a l i f o r n i a Ai r Re s o u r c e s B o a r d ．T P一 2 0 1 ． 2 1 Te s t P r o c e d u r e f o r I n - S t a t i o n D i a g n o s t i c S y s t e m s [ s] ． S a c r a me n t o Ca l i f o r n i a Ai r Re s o u r c e s Bo a r d ，2 0 1 3 ． [ 9 ] 黄楠． 油气回收系统运行 中的问题及对策I- J ] ． 石油库与加 油站 ， 2 0 1 4 ， 2 3 0 6 2 5 2 8 ． [ 1 O ] 王振中， 金帼， 吴锋棒， 等． 加油站油气回收在线监控系统 [ J ] ． 化工 自 动化及仪表， 2 0 1 4 ， 4 1 1 0 1 1 6 6 1 1 6 8 ， 1 1 8 0 ． 上接 第 5 5页 - y 一 ＼ ． 一 - y 一 一 图 9 三角形和星形的旋转角度选取原理 5 结束语 通过实验研究表明， 笔者针对 r n p o d机器人设 计的图像处理技术能够有效地实现物体形状与颜色 的识别， 位置与角度的定位， 这不但提高了产品的质量 和生产效率， 同时对增强工业机器 、 对环境的适应能力 以及拓展机器 人 应用范围都具有十分重要的意义。 参考文献 [1 ] 毕胜． 国 内外工业 机器人的发展现状 口] ． 机 械工程 师， 2 0 0 8 0 7 5 7 ． [ 2 ] [ 3 ] [ 4] [ 5] [ 6] [ 7 ] [ 8 ] [9 ] [ 1 O ] 谢中盎． 未来两年全球工业机器人产业发展预测研究[ C ] l l 先进制造与数 据共享 国际研讨会论文集． 北京 ， 2 0 0 7 ． 黄文清 ， 汪亚明， 周志 宇． 计算 机视觉 技术在 工业领域 中的 应用[ J ] ． 浙江工程学院学报 ， 2 0 0 2 ， 1 9 0 2 9 2 9 6 ． C HA I 任m F，～ I AUS K 2 D 1 ／ 2 Vi s u a l S e r v o i n g A P o s s i b l e S o l u t i o n t o I mp r o v e I ma g e - b a s e d a n d P o dfi o n - b a s e d V i s u a l S e r v o i n g s[ C] ／ ／ I E E E I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n Ro b o t i c s a nd Au t o ma t io r S a n Fr a nds e o ，2 0 0 06 3 0-6 3 5 ． HARTLEY R，ZI S S ERMAN A．Mu l t i p l e Vi e w Ge o me t r y i n C o mp u t e r Vi s i o n [M ] ． C a mh r i d g e C a mb r i d g e Uni v e r s i t y Pr e s s ，2 0 0 4 ． 李惠芬， 蒋向前， 李柱． 高斯滤波稳健性能的研究与改进 I - 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