談液體散貨碼頭控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了談液體散貨碼頭控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。
摘要：隨著我國對油品、液體化學(xué)品原料及產(chǎn)品的需求增加，沿海港口加快了液體散貨碼頭的建設(shè)速度，液體散貨碼頭控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對于裝卸工藝輸運(yùn)、消防系統(tǒng)的自動控制及可靠運(yùn)行起到了關(guān)鍵作用。本文結(jié)合作者多年的液體散貨碼頭工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，探討液體散貨碼頭控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及解決方案。
關(guān)鍵詞：液體散貨碼頭；輸運(yùn)控制系統(tǒng)；火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)；消防控制
系統(tǒng)液體散貨碼頭的控制系統(tǒng)是根據(jù)碼頭總平面布置、裝卸工藝、給排水消防等對控制系統(tǒng)的要求，并結(jié)合整個(gè)港區(qū)的規(guī)劃、建設(shè)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)的?？刂葡到y(tǒng)本著技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的原則，采用經(jīng)過實(shí)際工程檢驗(yàn)的成熟系統(tǒng)及設(shè)備。同時(shí)，碼頭控制系統(tǒng)需結(jié)合碼頭及庫區(qū)的控制管理要求，與庫區(qū)建立一體化、可靠、集中的控制管理系統(tǒng)。液體散貨碼頭控制系統(tǒng)包括輸運(yùn)控制系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和消防控制系統(tǒng)。本文從控制系統(tǒng)各組成部分的設(shè)計(jì)要點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合實(shí)際工程遇到的問題，探討控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和解決方案。
1輸運(yùn)控制系統(tǒng)
液體散貨碼頭輸運(yùn)控制系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)碼頭及庫區(qū)的工藝流程以及操作管理要求，與庫區(qū)建立一體化、可靠、集中的控制管理系統(tǒng)。碼頭輸運(yùn)控制系統(tǒng)通常采用DCS系統(tǒng)分站或PLC分站+現(xiàn)場遠(yuǎn)程I/O站的形式，根據(jù)平面方案布置、碼頭庫區(qū)一體化控制系統(tǒng)的建設(shè)及客戶需求統(tǒng)籌考慮，確定系統(tǒng)設(shè)備選型。輸運(yùn)控制系統(tǒng)包括（見圖1）：控制站（DCS或者PLC控制器）、接口單元、操作員站、工程師站、通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、系統(tǒng)及應(yīng)用軟件等，通過對系統(tǒng)關(guān)鍵單元和部件冗余配置，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。碼頭控制系統(tǒng)與遠(yuǎn)程I/O分站、后方罐區(qū)控制中心均采用光纖以太冗余環(huán)網(wǎng)進(jìn)行通信?？刂葡到y(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備主要包括壓力變送器、溫度變送器、閥門電動執(zhí)行器、緊急停車按鈕及第三方設(shè)備成套的電控柜（箱）等。在深入分析裝卸工藝流程和給排水消防控制要求的基礎(chǔ)上，合理選擇現(xiàn)場儀表及控制系統(tǒng)設(shè)備，落實(shí)受控設(shè)備信號類型及接口條件，制定自控系統(tǒng)方案。同時(shí)，與庫區(qū)設(shè)計(jì)單位、客戶使用部門及相關(guān)監(jiān)管部門建立設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)溝通機(jī)制，落實(shí)碼頭與庫區(qū)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)接口，明確控制管理模式及功能等，形成一套功能完整、控制流程順暢、系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠的一體化管控系統(tǒng)。輸運(yùn)控制系統(tǒng)的操作方式包括（見圖2）：現(xiàn)場操作、碼頭控制室操作控制和庫區(qū)中控室遠(yuǎn)程監(jiān)控及集中管理。碼頭輸運(yùn)控制系統(tǒng)作為后方庫區(qū)儲運(yùn)控制系統(tǒng)的相對獨(dú)立的一個(gè)部分，完成碼頭裝卸輸運(yùn)過程的閥門控制及狀態(tài)顯示，管道壓力、溫度等的數(shù)據(jù)采集、顯示和報(bào)警，輸油臂、登船梯、船岸對接裝置、管線電伴熱及碼頭照明等設(shè)施的狀態(tài)監(jiān)控等功能，具有超限報(bào)警、緊急停車（急停按鈕，緊急關(guān)閉閥門）等控制功能。
2火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)
2.1火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)置
液體散貨碼頭火災(zāi)報(bào)警控制器設(shè)置于碼頭控制樓控制室，接收碼頭區(qū)域的火災(zāi)報(bào)警信號；在碼頭平臺及引橋上設(shè)置防爆型帶地址碼手動報(bào)警按鈕和聲光報(bào)警器，控制樓內(nèi)設(shè)置點(diǎn)型感煙火災(zāi)探測器、手動報(bào)警按鈕和聲光報(bào)警器等，當(dāng)控制樓內(nèi)設(shè)置有柴油發(fā)電機(jī)房時(shí)，房間內(nèi)宜設(shè)置點(diǎn)型感溫火災(zāi)探測器。當(dāng)確認(rèn)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，火火災(zāi)報(bào)警控制器將輸出火災(zāi)報(bào)警信號至庫區(qū)消防控制中心，由庫區(qū)火災(zāi)報(bào)警及消防控制系統(tǒng)啟動消防泵，并將消防泵的運(yùn)行狀態(tài)信號回送碼頭控制室。《油氣化工碼頭設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中8.2.4.3條，規(guī)定了碼頭工作平臺的任何位置至最近的手動報(bào)警按鈕通行距離不大于30米，手動報(bào)警按鈕可沿工藝管架人行通道一側(cè)均勻布置，相鄰兩個(gè)手動報(bào)警按鈕的間距約40~50m。當(dāng)某個(gè)裝卸區(qū)范圍較大時(shí)，需考慮操作人員處于裝卸區(qū)內(nèi)距離最近手動報(bào)警按鈕的步行距離，如超過規(guī)范距離，需在相應(yīng)位置補(bǔ)充手動報(bào)警按鈕設(shè)置。聲光報(bào)警器通常與手動報(bào)警按鈕共同設(shè)置，安裝于各裝卸區(qū)及主要通道出入口處，提醒人員及時(shí)安全疏散。
2.2可燃及有毒氣體檢測系統(tǒng)的設(shè)置
可燃及有毒氣體報(bào)警控制器設(shè)置于碼頭控制室，接收碼頭現(xiàn)場可燃及有毒氣檢測報(bào)警信號，并將報(bào)警信號分別送至碼頭輸運(yùn)控制系統(tǒng)和火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，及早采取相應(yīng)措施或停止作業(yè)，以確保生產(chǎn)及人員安全。現(xiàn)場可燃?xì)怏w及有毒氣體探測器的選型與布置，是根據(jù)工藝裝卸介質(zhì)的特性（屬于可燃?xì)怏w還是有毒氣體，相對密度大于空氣、小于空氣還是接近于空氣）、釋放源位置、有效檢測半徑等綜合分析后確定。在碼頭裝卸臂法蘭接口、閥組區(qū)、油氣回收裝置管道連接處、機(jī)泵密封處等可能泄露可燃及有毒氣體的釋放源附近，布置固定式可燃及有毒氣體檢測器，并為操作人員配備便攜式可燃及有毒氣體檢測器。需要注意的是《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報(bào)警設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50493-2019）的修訂對有毒氣體劃分范圍進(jìn)行了擴(kuò)展，參見2.0.2條文說明中列舉的參考目錄，主要依據(jù)《高毒物品目錄》(衛(wèi)法監(jiān)發(fā)【2003】142號)中所列的氣體或蒸氣；現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB30000.18-2013《化學(xué)品分類和標(biāo)簽規(guī)范第18部分：急性毒性》中，急性毒性危害類別為l類及2類的急性有毒氣體。其中，現(xiàn)行國家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)《工作場所有毒氣體檢測報(bào)警裝置設(shè)置規(guī)范》中列出的56種有毒氣體，現(xiàn)行國家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)《工作場所有害因章職業(yè)接觸限值第1部分化學(xué)有害因素》中列出的339種化學(xué)有害氣體是否可作為判斷有毒氣體的依據(jù)，仍存有異議，需結(jié)合安全及工藝專業(yè)條件、介質(zhì)特性、石油化工安全標(biāo)準(zhǔn)、職業(yè)健康衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品檢測原理及相關(guān)安全審查意見等綜合分析進(jìn)行設(shè)置。
3消防控制系統(tǒng)
液體散貨碼頭消防控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的選擇，目前國內(nèi)相關(guān)工程的碼頭消防控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式主要有兩種，多線制硬接線和總線制方案。多線制硬接線方案因采用點(diǎn)對點(diǎn)硬接線，通過集中控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制操作，各受控設(shè)備傳輸線路相互獨(dú)立，系統(tǒng)可靠性高?？偩€制方案因采用分布式布置，控制室控制操作設(shè)備與現(xiàn)場控制設(shè)備通過冗余光纜進(jìn)行通信，因此總線制在控制室與碼頭消防炮設(shè)備距離較遠(yuǎn)時(shí)優(yōu)勢明顯。在青島、日照及盤錦區(qū)域多個(gè)油品及化工品碼頭工程運(yùn)用的是多線制硬接線方案；在獲得當(dāng)?shù)叵乐鞴懿块T認(rèn)同的前提下，在寧波等液體散貨碼頭工程中運(yùn)用過總線制方案。同時(shí)，也了解到國內(nèi)類似工程總線制方案的應(yīng)用已日趨成熟。設(shè)計(jì)過程中需根據(jù)碼頭消防設(shè)備的布置情況、控制線纜路由長度，合理選擇消防控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。同時(shí)，結(jié)合碼頭與庫區(qū)消防系統(tǒng)的一體化操作管理需求，碼頭消防控制系統(tǒng)通過光纖以太冗余環(huán)網(wǎng)與后方庫區(qū)消防控制系統(tǒng)進(jìn)行通信，碼頭消防控制系統(tǒng)本地操作為優(yōu)先，消防炮還可以實(shí)現(xiàn)150m范圍內(nèi)的遙控操作，庫區(qū)中控室亦可以遠(yuǎn)程監(jiān)控，多方位保障消防控制系統(tǒng)的靈活、可靠運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對碼頭泡沫-水消防炮、水幕及消防供水管線上的相應(yīng)控制閥門、碼頭泡沫原液罐等進(jìn)行集中控制。碼頭控制室內(nèi)設(shè)置消防集中控制操作臺，通常尺寸為1000mmx650mmx1100mm（寬x深x高）的消防集中控制操作臺，可對2座消防炮塔上的所有炮及電動閥門進(jìn)行遠(yuǎn)程集中控制，消防集中控制操作臺及泡沫裝置電控箱由消防設(shè)備廠家成套提供。無線遙控器接收控制箱的設(shè)置需考慮無線覆蓋范圍、炮塔位置及操作人員安全疏散等因素。設(shè)計(jì)過程中需結(jié)合國家及行業(yè)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、當(dāng)?shù)叵乐鞴懿块T的要求及相關(guān)地方標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行綜合分析，例如現(xiàn)行《油氣化工碼頭設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定了消防控制和火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的線纜應(yīng)選用耐火銅芯電纜，遼寧地方標(biāo)準(zhǔn)《石油化工儲存場所消防安全技術(shù)規(guī)范》中，消防控制線路在地上電纜橋架敷設(shè)時(shí)，應(yīng)采用礦物絕緣類不燃性電纜。通常，消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)本著“就高不就低”的原則。
4碼頭控制室及機(jī)柜室的布置
碼頭控制室及機(jī)柜室通常設(shè)置于碼頭控制樓二層，控制室面向碼頭裝卸區(qū)，布置需符合視線開闊、便于監(jiān)視和操作的要求。碼頭控制室內(nèi)設(shè)置工藝流程操作臺、消防集中控制操作臺、火災(zāi)報(bào)警控制器、可燃及有毒氣體報(bào)警控制器、消防電源箱等，工藝流程操作臺上安裝輸運(yùn)控制系統(tǒng)操作/工程師站、工業(yè)電視監(jiān)控顯示器、輔助靠泊工作站、溢油監(jiān)測工作站等；機(jī)柜室毗鄰控制室，其內(nèi)設(shè)有控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)機(jī)柜、UPS主機(jī)、配電柜、電池柜等，機(jī)柜顏色尺寸需統(tǒng)一美觀，當(dāng)UPS規(guī)格容量超過10kVA，宜單獨(dú)設(shè)置UPS室。碼頭控制室的面積取決于工藝操作臺及消防集中控制臺的大小，通常約60㎡~70㎡；機(jī)柜室的面積取決于機(jī)柜數(shù)量，通常約40㎡~45㎡?？刂剖遗c機(jī)柜室地面鋪設(shè)防靜電地板，電纜橋架安裝于防靜電地板下。
5控制系統(tǒng)管線路由的設(shè)計(jì)
碼頭控制系統(tǒng)線纜的主路由通常沿工藝管架外側(cè)或頂層安裝的電纜橋架內(nèi)敷設(shè)，至裝卸區(qū)、人行橋、消防炮塔設(shè)備處等通常采用電纜橋架落地安裝，至快速脫纜鉤、輸油臂液壓站電控柜、登船梯及其他末端設(shè)備常采用穿鍍鋅鋼管暗敷或明敷。路域部分的管線采用電纜排管埋地或電纜橋架沿工藝管架敷設(shè)，局部穿鍍鋅鋼管暗敷或明敷。碼頭控制電纜橋架主路由通常采用2層，1層用于輸運(yùn)控制系統(tǒng)線纜敷設(shè)，1層用于消防控制系統(tǒng)線纜的敷設(shè)，電纜橋架內(nèi)加裝隔板，用于強(qiáng)弱電線纜的分隔?？刂葡到y(tǒng)管線路由的設(shè)計(jì)需結(jié)合工藝、消防、建筑、供電等專業(yè)的布置方案，合理確定路由走向，避免與其他專業(yè)管線干涉、影響人員及車輛通行等情況。同時(shí)，需考慮未來遠(yuǎn)期預(yù)留管線容量等。
6結(jié)論
液體散貨碼頭工程設(shè)計(jì)的不同階段，需綜合分析總平面布置方案、工藝裝卸流程及輸運(yùn)介質(zhì)特性、消防系統(tǒng)方案、供電系統(tǒng)方案、建筑方案、控制系統(tǒng)操作管理模式、相關(guān)國家及地方規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、客戶使用需求、庫區(qū)控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)等，合理確定碼頭控制系統(tǒng)及設(shè)備的選型、系統(tǒng)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)通信接口、供電及傳輸線路的方案設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)達(dá)到易于操作、維護(hù)、擴(kuò)展、安全可靠的目的，提升液體散貨碼頭的流程控制管理水平和安全作業(yè)保障。
參考文獻(xiàn)：
[1]中交水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司,中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司.海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范:JTS165-2013[S].北京:人民交通出版社,2013.
[2]中交水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司,交通運(yùn)輸部公安局.油氣化工碼頭設(shè)計(jì)防火規(guī)范:JTS158-2019[S].北京:人民交通出版社股份有限公司,2019.
[3]中國成達(dá)工程有限公司.分散型控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范:HG/T20573-2012[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2012.
[4]中國石化工程建設(shè)有限公司.石油化工分散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范:SH/T3092-2013[S].北京:中國石化出版社,2013.
[5]中華人民共和國公安部.火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范:GB50116-2013[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2013.
[6]中國石油化工集團(tuán)有限公司.石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報(bào)警設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn):GB/T50493-2019[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2019.
[7]中國電力企業(yè)聯(lián)合會.電力工程電纜設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn):GB50217-2018[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2018.
作者：隋秋實(shí) 單位：中交水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司