谈液体散货码头控制系统设计要点

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1、谈液体散货码头控制系统设计要点摘要： 随着我国对油品、 液体化学品原料及产品的需求增加， 沿海港口加快了液体散货码头的建设速度， 液体散货码头控制系统的设计对于装卸工艺输运、 消防系统的自动控制及可靠运行起到了关键作用。 本文结合作者多年的液体散货码头项目设计经验， 探讨液体散货码头控制系统的设计要点及解决计划。关键词：液体散货码头；输运控制系统；火灾报警系统；消防控制系统液体散货码头的控制系统是根据码头总平面布置、 装卸工艺、 给排水消防等对控制系统的要求，并结合整个港区的规划、建设计划进行设计的。 控制系统本着技术先进、 平安可靠、 经济合理的原那么，采用经过实际项目检验的成熟系统及设备。

2、 同时，码头控制系统需结合码头及库区的控制管理要求， 与库区建立一体化、 可靠、集中的控制管理系统。 液体散货码头控制系统包括输运控制系统、 火灾报警系统和消防控制系统。 本文从控制系统各组成局部的设计要点出发，结合实际项目遇到的问题，探讨控制系统的设计思路和解决计划。1 输运控制系统液体散货码头输运控制系统应根据码头及库区的工艺流程以及操作管理要求， 与库区建立一体化、可靠、集中的控制管理系统。码头输运控制系统通常采用 DCS 系统分站或PLC分站+现场远程I/O 站的形式，根据平面计划布置、码头库区一体化控制系统的建设及客户需求统筹考虑，确定系统设备选型。输运控制系统包括见图 1 ：控制站

3、 DCS 或者 PLC控制器 、接口单元、操作员站、项目师站、通信网络设备、系统及应用软件等，通过对系统关键单元和部件冗余配置，提高系统运行的可靠性。码头控制系统与远程I/O 分站、前方罐区控制中心均采用光纤以太冗余环网进行通信。控制系统现场设备主要包括压力变送器、温度变送器、阀门电动执行器、紧急停车按钮及第三方设备成套的电控柜箱等。在深入分析装卸工艺流程和给排水消防控制要求的根底上， 合理选择现场仪表及控制系统设备， 落实受控设备信号类型及接口条件，制定自控系统计划。同时， 与库区设计单位、客户使用部门及相关监管部门建立设计联络沟通机制， 落实码头与库区的网络设计接口， 明确控制管理模式及功

4、能等，形成一套功能完整、控制流程顺畅、系统运行平安可靠的一体化管控系统。输运控制系统的操作方式包括见图 2 ：现场操作、码头控制室操作控制和库区中控室远程监控及集中管理。码头输运控制系统作为前方库区储运控制系统的相对独立的一个局部，完成码头装卸输运过程的阀门控制及状态显示， 管道压力、 温度等的数据采集、 显示和报警， 输油臂、登船梯、船岸对接装置、管线电伴热及码头照明等设施的状态监控等功能，具有超 限报警、紧急停车急停按钮，紧急关闭阀门等控制功能。2.1 火灾自动报警系统的设置液体散货码头火灾报警控制器设置于码头控制楼控制室， 接收码头区域的火灾报警信号；在码头平台及引桥上设置防爆型带地址码

5、手动报警按钮和声光报警器， 控制楼内设置点型感烟火灾探测器、 手动报警按钮和声光报警器等， 当控制楼内设置有柴油发电机房时， 房间内宜设置点型感温火灾探测器。 当确认火灾发生时， 火火灾报警控制器将输出火灾报警信号至库区消防控制中心， 由库区火灾报警及消防控制系统启动消防泵， 并将消防泵的运行状态信号回送码头控制室。?油气化工码头设计防火标准中8.2.4.3 条，规定了码头工作平台的任何位置至最近的手动报警按钮通行距离不大于30 米，手动报警按钮可沿工艺管架人行通道一侧均匀布置，相邻两个手动报警按钮的间距约 4050m 。当某个装卸区范围较大时，需考虑操作人员处于装卸区内距离最近手动报警按钮的

6、步行距离， 如超过标准距离， 需在相应位置补充手动报警按钮设置。 声光报警器通常与手动报警按钮共同设置， 安装于各装卸区及主要通道出入口处，提醒人员及时平安疏散。2.2 可燃及有毒气体检测系统的设置可燃及有毒气体报警控制器设置于码头控制室， 接收码头现场可燃及有毒气检测报警信号， 并将报警信号分别送至码头输运控制系统和火灾自动报警系统， 及时发现问题， 及早采取相应措施或停止作业， 以确保生产及人员平安。 现场可燃气体及有毒气体探测器的选型与布置， 是根据工艺装卸介质的特性属于可燃气体还是有毒气体， 相对密度大于空气、 小于空气还是接近于空气 、释放源位置、有效检测半径等综合分析后确定。在码头

7、装卸臂法兰接口、 阀组区、 油气回收装置管道连接处、 机泵密封处等可能泄露可燃及有毒气体的释放源附近， 布置固定式可燃及有毒气体检测器， 并为操作人员配备便携式可燃及有毒气体检测器。需要注意的是?石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范GB/T50493-2008 的修订对有毒气体划分范围进行了扩展， 参见 2.0.2 条文表明中列举的参考目录， 主要依据?高毒物品目录（卫法监发【2008】 142 号）中所列的气体或蒸气；现行国家规范GB30000.18-2008?化学品分类和标签标准第 18 局部：急性毒性中，急性毒性危害类别为l 类及 2 类的急性有毒气体。其中，现行国家职业卫生规范?

8、工作场所有毒气体检测报警装置设置标准中列出的 56 种有毒气体， 现行国家职业卫生规范?工作场所有害因章职业接触限值第 1 局部化学有害因素 中列出的 339 种化学有害气体是否可作为判断有毒气体的依据， 仍存有异议， 需结合平安及工艺专业条件、介质特性、石油化工平安规范、职业健康卫生规范、产品检测原理及相关平安审查意见等综合分析进行设置。3 消防控制系统液体散货码头消防控制系统结构的选择， 目前国内相关项目的码头消防控制系统结构形式主要有两种， 多线制硬接线和总线制计划。 多线制硬接线计划因采用点对点硬接线， 通过集中控制系统实现远程控制操作， 各受控设备传输线路相互独立， 系统可靠性高。

9、总线制计划因采用分布式布置， 控制室控制操作设备与现场控制设备通过冗余光缆进行通信， 因此总线制在控制室与码头消防炮设备距离较远时优势明显。 在青岛、 日照及盘锦区域多个油品及化工品码头项目运用的是多线制硬接线计划； 在获得当地消防主管部门认同的前提下， 在宁波等液体散货码头项目中运用过总线制计划。 同时， 也了解到国内类似项目总线制计划的应用已日趋成熟。 设计过程中需根据码头消防设备的布置情况、 控制线缆路由长度， 合理选择消防控制系统的设计计划。 同时， 结合码头与库区消防系统的一体化操作管理需求， 码头消防控制系统通过光纤以太冗余环网与前方库区消防控制系统进行通信， 码头消防控制系统本地

10、操作为优先，消防炮还可以实现150m 范围内的遥控操作，库区中控室亦可以远程监控，多方位保障消防控制系统的灵活、可靠运行，实现对码头泡沫-水消防炮、水幕及消防供水管线上的相应控制阀门、 码头泡沫原液罐等进行集中控制。 码头控制室内设置消防集中控制操作台，通常尺寸为 1000mmx650mmx1100mm 宽 x 深 x 高的消防集中控制操作台，可对 2 座消防炮塔上的所有炮及电动阀门进行远程集中控制， 消防集中控制操作台及泡沫装置电控箱由消防设备厂家成套提供。 无线遥控器接收控制箱的设置需考虑无线覆盖范围、 炮塔位置及操作人员平安疏散等因素。 设计过程中需结合国家及行业的标准规范、 当地消防主

11、管部门的要求及相关地方规范等进行综合分析，示例现行?油气化工码头设计防火标准规定了消防控制和火灾报警系统的线缆故选用耐火铜芯电缆，辽宁地方规范?石油化工储存场所消防平安技术标准 中， 消防控制线路在地上电缆桥架敷设时， 应采用矿物绝缘类不燃性电缆。通常，消防系统设计本着 “就高不就低的原那么。4 码头控制室及机柜室的布置码头控制室及机柜室通常设置于码头控制楼二层， 控制室面向码头装卸区， 布置需合乎视线开阔、 便于监视和操作的要求。 码头控制室内设置工艺流程操作台、 消防集中控制操作 台、火灾报警控制器、可燃及有毒气体报警控制器、消防电源箱等，工艺流程操作台上安装 输运控制系统操作/ 项目师站

12、、 工业电视监控显示器、 辅助靠泊工作站、 溢油监测工作站等；机柜室毗邻控制室，其内设有控制系统、通信系统机柜、UPS主机、配电柜、电池柜等，机柜颜色尺寸需统一美观，当UPS规格容量超过10kVA,宜独自设置 UPS室。码头控制室的面积取决于工艺操作台及消防集中控制台的大小，通常约 60 m270 m2；机柜室的面积取决 于机柜数量，通常约 40付45 m2o控制室与机柜室地面铺设防静电地板，电缆桥架安装于 防静电地板下。5 控制系统管线路由的设计码头控制系统线缆的主路由通常沿工艺管架外侧或顶层安装的电缆桥架内敷设， 至装卸区、人行桥、消防炮塔设备处等通常采用电缆桥架落地安装， 至快速脱缆钩、

13、输油臂液压站电控柜、 登船梯及其他末端设备常采用穿镀锌钢管暗敷或明敷。 路域局部的管线采用电缆排管埋地或电缆桥架沿工艺管架敷设， 部分穿镀锌钢管暗敷或明敷。 码头控制电缆桥架主路由通常采用 2 层， 1 层用于输运控制系统线缆敷设， 1 层用于消防控制系统线缆的敷设，电缆桥架内加装隔板，用于强弱电线缆的分隔。控制系统管线路由的设计需结合工艺、 消防、建筑、供电等专业的布置计划，合理确定路由走向， 防止与其他专业管线干预、影响人员及车辆通行等情况。同时，需考虑未来远期预留管线容量等。6 结论液体散货码头项目设计的不同阶段， 需综合分析总平面布置计划、 工艺装卸流程及输运介质特性、消防系统计划、供

14、电系统计划、建筑计划、控制系统操作管理模式、相关国家及地方标准规范、 客户使用需求、 库区控制系统的计划设计等， 合理确定码头控制系统及设备的选型、系统架构、网络通信接口、供电及传输线路的计划设计，使系统到达易于操作、维护、扩展、平安可靠的目的，提升液体散货码头的流程控制管理水平和平安作业保障。参考文献：【 1】 中交水运规划设计院有限公司 ,中交第一航务项目勘察设计院有限公司.海港总体设计标准JTS1652008.北京:人民交通出版社，2008.【 2】中交水运规划设计院有限公司,交通运输部公安局.油气化工码头设计防火标准JTS1582008.北京：人民交通出版社股份有限公司,2008.【3】中国成达项目有限公司.分散型控制系统项目设计标准:HG/T20573 -2008.北京:中国方案出版社 ,2008.【4】中国石化项目建设有限公司.石油化工分散控制系统设计标准：SH/T3092-2008.北京:,2008.【5】中华人民共和国公安部.火灾自动报警系统设计标准：GB5011a2008.北京：中国方案出版社 ,2008.【 6 】中国石油化工集团有限公司. 石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范:GB/T50493-2008.北京：中国方案出版社,2008.【7】中国电力企业联合会.电力项目电缆设计规范：GB50217-2008.北京：中国方案出版社 ,2008.