Ứng dụng điều khiển tự động vào quy trình công nghệ trong kho xăng dầu

Mục đích của bản tiểu luận này là bước đầu xác lập một hệ thống điều khiển tự động quy trình công nghệ kho xăng dầu PV oil Thái Bình. Ưu điểm của hệ thống này, đó là: Hệ thống làm việc tăng an toàn lao động cho công nhân vận hành, cán bộ kỹ thuật, tăng tính ổn định cho quá trình sản xuất. Hệ thống có độ chính xác cao trong đo lường, giảm được tỷ lệ hao hụt. Các số liệu của quá trình xuất hàng được lưu trữ, tạo điều kiện cho công tác quản lý được chặt chẽ, thuận tiện. Giảm nhân công vận hành, tăng giá trị lao động. Thuận tiện cho việc giao nhận hàng hoá. Có khả năng kết nối và mở rộng kho cho các giai đoạn tiếp theo.

MỞ ĐẦU

Khi xã hội ngày càng phát triển, vấn đề tự động hoá trong công nghiệp cũng như trong các qui trình quản lý được các doanh nghiệp quan tâm Những tiện ích

mà tự động hoá đem lại là rất to lớn, không chỉ nâng cao năng suất lao động mà còn đem lại sự an toàn lao động cho con người

Chính những lợi ích mà tự động hóa mang lại mà các nhà công nghệ tìm mọi cách tự động hóa trong dây chuyền sản xuất đến mức có thể phù hợp với những chỉ tiêu cho phép

Trong tiểu luận này em xin trình bày “Ứng dụng điều khiển tự động vào quy trình công nghệ trong kho xăng dầu”.

Các doanh nghiệp trong lĩnh vực kinh doanh xăng dầu và các sản phẩm hoá dầu đang tiến hành đầu tư mới nâng cấp các hệ thống tự động hoá tại các tổng kho xăng dầu của mình từ cấp độ từng công đoạn Xuất-Nhập-Tồn chứa cho tới cấp độ

tự động hoá tích hợp toàn kho Việc áp dụng công nghệ tự động hoá kho xăng dầu

đã từng bước mang lại nhứng hiệu quả to lớn, khẳng định tính tất yếu và hướng đi đúng đắn cho việc đầu tư hệ thống kho xăng dầu đồng bộ

PHẦN I: KHÁI QUÁT VỀ KHO XĂNG DẦU TẠI VIỆT NAM

I.1 Giới thiệu về kho xăng dầu

Hiện nay trên toàn quốc có rất nhiều kho xăng dầu đầu mối, có chức năng tồn chứa, trung chuyển, xuất nhập thuỷ, xuất bộ Đảm bảo an ninh năng lượng ở các địa phương cũng như các vùng lân cận Tập trung nhiều nhất ở các địa phương có nền kinh tế phát triển như: TP Hồ Chí Minh (XD KV-II), Đà Nẵng (XD KV-V), XD Tây Nam Bộ, Hà Nội (XD KV-I), Hải Phòng (XD KV-III), Quảng Ninh (XD B12)

… Ngoài ra các địa phương khác cũng có kho xăng dầu nhưng có quy mô nhỏ hơn Trong bài tiểu luận này em xin giới thiệu về kho xăng dầu PV-oil Thái Bình Quy

mô của kho xăng dầu này nhỏ (6000m3), nhưng đầy đủ hạng mục hạ tầng và chức năng công nghệ như các tổng kho lớn khác Kho xăng dầu PV-oil Thái Bình được hoàn thành hồ sơ thiết kế thi công năm 2009 và chính thức đưa vào sử dụng

10-2011 Việc thiết kế thống tự động hóa cho kho tuy sẽ phải đầu tư kinh phí lớn ban đầu nhưng trong tương lai, với hiệu quả cao trong sản xuất, chính xác trong vận hành và yêu cầu mở rộng, là hoàn toàn khả thi

I.1.1 Bố trí tổng mặt bằng.

Trên cơ sở hồ sơ thiết kế cơ sở của kho đã được phê duyệt Các tiêu chuẩn thiết kế hiện đang được áp dụng tại Việt nam Cùng với các tính toán công nghệ hệ thống đường ống, phòng cháy chữa cháy cùng với các hạng mục phụ trợ khác đã định ra được mặt bằng của công trình

- Đảm bảo đủ diện tích, các khoảng cách tối thiểu giữa các bể chứa và phạm vi an toàn cháy nổ theo quy phạm

- Đảm bảo hệ thống đường ống xuất, nhập và các hệ thống đường ống cứu hỏa là thuận tiện và ngắn nhất, tạo nên hiệu quả đầu tư

- Đảm bảo giao thông khu vực thuận tiện, đặc biệt là việc thoát hiểm khi có sự cố xảy ra

- Đảm bảo sự liên hệ bộ phận quản lý kho với các đơn vị thuận tiện và hài hoà, mỹ quan công trình

Trọng tâm của công trình là khu vực bể chứa (gồm 4 bể chứa trụ đứng bằng thép với tổng sức chứa 6.000 m3), khoảng cách từ bể đến các công trình lân cận xác định theo các quy phạm hiện hành Hành lang cách ly không để các vật liệu dễ cháy

và được trồng cỏ hoặc cây cối Trong khu vực bể chứa còn có các hạng mục phục

vụ cho xuất nhập như trạm bơm và nhà xuất

I.1.2 Giải pháp công nghệ và thiết bị.

A Giới thiệu chung:

Nhiệm vụ chính của Kho trung chuyển xăng dầu Thái Bình là tồn chứa và phân phối xăng dầu Sức chứa các loại nhiên liệu và công suất xuất nhập được thể hiện tại bản vẽ sơ đồ công nghệ

B Giải pháp công nghệ và thiết bị:

1 Quy hoạch sức chứa

Sức chứa của kho xăng dầu được phân bổ linh hoạt bao gồm chứa độc lập và chứa lẫn Cách qui hoạch chứa lẫn có ưu điểm là dễ đáp ứng nhu cầu chứa theo từng thời điểm khác nhau và tận dụng tối đa sức chứa (tăng số vòng quay kho hoặc

số vòng luân chuyển hàng) Tuy nhiên việc bố trí chứa lẫn có nhược điểm là phải súc rửa bể nhiều, dễ gây ô nhiễm môi trường, hao hụt lớn, ảnh hưởng đến chất lượng hàng hoá Mặt khác, phải bố trí thêm ống, van, gây phức tạp trong vận hành

Phù hợp với xu thế chung về yêu cầu hiện đại hoá các kho xăng dầu, trong sơ

đồ công nghệ của Kho trung chuyển xăng dầu Thái Bình bố trí phương án chứa độc lập mỗi loại hàng Chỉ khi nào cần thiết mới sử dụng chung bể và cũng hạn chế ở lọai hàng như xăng Mogas 95 với Mogas 92 hay cao hơn

Căn cứ vào sức chứa cần có của chủng loại xăng dầu và loại bể chứa đã đựơc xác định, sức chứa được quy hoạch như sau:

Xăng Mogas 92: Chứa trong 01 bể 1.500m3

Xăng Mogas 95: Chứa trong 01 bể 1.500m3

Diezen DO: Chứa trong 02 bể 1.500m3

2 Quy trình công nghệ

* Quy trình

Xăng dầu được vận chuyển bằng các tầu dầu, hoặc xà lan cập cảng 1.000DWT và được bơm của tầu bơm nhập vào các bể chứa đặt trong kho

Xăng dầu sau khi nhập vào các bể chứa được xuất cho các phương tiện thuỷ

và bộ bằng các máy bơm có trong kho và hệ thống ống công nghệ

Căn cứ vào cơ cấu của chủng loại xăng dầu và cơ cấu chọn bể chứa (bể 1.500m3) 2 bể chứa Diesel và 2 bể chứa xăng, hệ thống công nghệ trong kho được thiết kế như sau:

* Trạm bơm

- 02 bơm xuất thủy, máy bơm li tâm (01 máy bơm DO, 01 máy bơm xăng) dùng để xuất Xăng, DO cho các phương tiện đường thuỷ

- 04 bơm xuất bộ, máy bơm li tâm (03 máy bơm làm việc, 01 máy bơm dự phòng) dùng để xuất DO, Xăng cho các phương tiện đường bộ

* Chức năng công nghệ

• Nhập:

Các loại nhiên liệu được nhập từ tầu hoặc xà lan tại cầu tầu 1.000 DWT bằng máy bơm của tầu thông qua hệ thống ống nhập dẫn về bể chứa

• Xuất:

Xuất bộ: các loai nhiên liệu được xuất cho ô tô xitec tại nhà xuất dầu ô tô bằng 04 máy bơm đặt tại nhà bơm thông qua lưu lượng kế, van định lượng, cần xuất

Xuất thủy: các loại nhiên liệu xuất cho xà lan tại cầu tầu 1000 DWT bằng 02 máy bơm đặt tại trạm bơm, thông qua hệ thống ống xuất, lưu lượng kế, ống mềm…

3 Hệ thống ống công nghệ

Hệ thống ống công nghệ trong kho sau khi thi công được thử bền, thử kín và thổi sạch các cặn bẩn cục bộ và trong quá trình sử dụng việc xả cặn được thực hiện tại các bể chứa hoặc tại các bình lọc

I.1.3 Tổng mặt bằng kho xăng dầu Thái Bình

I.1.4 Sơ đồ công nghệ kho xăng dầu Thái Bình.

PHẦN II: THIẾT LẬP HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN KHO XĂNG DẦU

II.1 Mô hình hệ thống

Đặc điểm của công nghệ tồn chứa kho xăng dầu là các thiết bị phân bố trên mặt bằng rộng, cách xa nhau, yêu cầu cao về an toàn và chịu ảnh hưởng từ môi trường

Hệ thống tự động hóa kho xăng dầu thực hiện chức năng thu thập các tín hiệu, xử

lý, giám sát, điều khiển các thiết bị, đảm bảo quá trình vận hành đơn giản, hệ thống hoạt động chính xác, linh hoạt, tiết kiệm năng lượng, đáp ứng các yêu cầu công nghệ

* Chức năng

- Sử dụng hệ điều khiển tập trung, toàn bộ Hệ điều khiển được lắp đặt trong phòng điều khiển trung tâm

- Hệ thống điều khiển có khả năng độc lập điều khiển hoạt động ngay cả khi máy tính PC có sự cố

- Cài đặt và thay đổi các thông số điều khiển, chế độ làm việc của hệ thống các tham số hoạt động của thiết bị (thời gian, chu kỳ của các van điện, bơm nước thải, máy thổi khí ), đặt các tham số môi trường theo mong muốn

- Tự bảo vệ hoạt động an toàn, bảo vệ hệ thống, các thiết bị đo, điều khiển và các thiết bị khác Có khả năng cảnh báo và lưu lại sự thay đổi của hệ thống bằng chuông, đèn và đĩa cứng

- Hiển thị các số liệu các thông số đo lường, trạng thái hoạt động của hệ thống trên máy tính điều khiển Hiển thị sơ đồ công nghệ hệ thống và các sơ đồ có liên quan

- Số liệu được lưu trữ, thống kờ thuận tiện cho quản lý vận hành.Vẽ đồ thị các tham số môi trường trong toàn hệ thống và in ra dưới dạng báo cáo, số liệu cho phần mềm quản lý

- Có khả năng phối ghép với các mạng khác

- Có khả năng mở rộng hệ thống trong tương lai

* Nhiệm vụ

- Thu thập, tính toán các thông số công nghệ

- Điều khiển các thiết bị trong hệ thống vận hành theo yêu cầu của công nghệ

- Lưu trữ các dữ liệu cần thiết trong máy tính

- Hiển thị các thông số công nghệ và trạng thái các thiết bị trong hệ thống

- Kiểm tra lỗi, cảnh báo, bảo vệ hệ thống khi gặp sự cố

Sơ đồ khối hệ thống tự động kho xăng dầu Thái Bình

eTHERNET

BUS CONNECTING FIELD EQUIPMENTBUS KÕT NèI THIÕT BÞ HIÖN TR¦êNG

Bé §IÒU KHIÓN PLC

II.2 Chức năng và thiết lập hệ thống

II.2.1 Sơ đồ công nghệ kho xăng dầu Thái Bình ứng dụng tự động hóa

II.2.2 Đo lường bể

Hệ thống đo lường bồn bể theo thiết kế chia thành hai bộ phận : các thiết bị cấp trường và các thiết bị tại phòng điều khiển trung tâm Hệ thống được lắp đặt sẽ tự động đo mức và nhiệt độ của các bể chứa, hiển thị ở chân bồn và truyền về phòng điều khiển trung tâm

Sơ đồ lắp đặt thiết bị tự động hoá đo lường bể Thiết bị đo mức sử dụng loại radar (Radar Tank Gauge - RTG), còn thiết bị đo nhiệt độ sử dụng loại đầu đo đa điểm (Multiple Spot Thermometers - MST) Tuỳ thuộc chiều cao bồn, nhà thầu tính toán lựa chọn số điểm đo phù hợp cho MTS và hiệu chỉnh chức năng của RTG Thông số đo của từng bể sẽ hiển thị tại chỗ trên bộ thu thập và hiển thị số liệu đo DAU (Data Accquisition Unit) cũng như được đưa

về phòng điều khiển trung tâm qua bộ kết nối bus trường FCU (Field Communication Unit) và bộ chuyển đổi tín hiệu FBM (Field Bus Modem)

Phần mềm viết cho hệ thống đo lường bồn bể cần đáp ứng yêu cầu có giao diện đồ hoạ thân thiện, cấu hình quản lý nhóm bể theo vị trí cụm bể hoặc theo chủng loại nhiên liệu, có chức năng cảnh báo mức cao, mức thấp, mức quá cao, mức quá thấp,

và có khả năng kết nối với các hệ khác khi mở rộng

Hình minh hoạ Các đặc điểm thiết bị trong hệ thống đo lường bồn bể :

Thiết bị đo

mức radar

RTG

- Độ chính xác thiết bị : ±0.5mm

- Dải đo : 0.85 đến 20m tính từ cuối ăngten

- Áp suất : -0.2 đến 2 bar

- Nguồn cung cấp : điện áp 100-240VAC, 50-60 Hz, công suất trung bình 15 W

- Ngõ nhập: Nhiệt độ (Pt 100), 2 ngõ 4-20 mA (có 1 ngõ HART®)

- Ngõ xuất: TRL/2 field bus, 1 ngõ 4-20 mA, Profibus DP, Foundation Fieldbus, Tiway, 2 ngõ relays, field buses các nhà cung cấp khác

- Hiển thị tại chân bồn : Trên thiết bị khác như DAU, RTU, Phòng điều khiển

- Chứng chỉ lắp đặt trong vùng cháy nổ: ATEX: CE 0575

II 1/2 G CENELEC: EEx d[ia] IIB T6UL: Class 1, Div 1, Groups C and D

Đầu đo nhiệt

độ đa điểm

MTS

- Độ chính xác : ±0.25° C (0.45° F)

- Dải đo : -40° C to +40° C (-40° F to +104° F)

- Loại điểm đo: Pt-100

- Số điểm đo: Tối đa 14 điểm đo

Bộ hiển thị

chân bồn

RDU

- Kiểu màn hình Graphic LCD 128 x 64 pixel

- Nhiệt độ làm việc -20°C đến +55°C

- Cấp phòng chống nổ ATEX: II 2 (I) G, EEx ib IIC T4 FM:

Intrinsically safe, Class 1, Div 1, Group A, B, C, D Modem

truyền thông

mạng (FBM)

- Nguồn cung cấp : qua bộ chuyển đổi AC/DC đi kèm(6-12V)

- Chuẩn tín hiệu TRL/2

- Kết nối máy tính : RS-232

Bộ kết nối

bus trường

FCU

- Nguồn cung cấp : điện áp 115-230VAC, 50-60 Hz, công suất max 10 W

- Nhiệt độ làm việc -40°C đến +70°C -Truyền thông : TR2 Bus, ModBus

- Số lượng bể quản lý : max 32 bể

II.2.2.Đo và điều khiển xuất hàng

Trong phân hệ tự động hoá giám sát xuất hàng, thiết kế sử dụng thiết bị điều khiển xuất chuyên dụng Batch Controller Nhân viên cài đặt lượng hàng cần xuất trực tiếp vào bộ Batch Controller tại bến xuất Từ thông tin này, bộ PLC căn cứ vào những dữ liệu khác như thông số nhiệt độ, áp suất, thông số đo lường bể để tiến hành chạy bơm công nghệ, mở van định lượng và xuất hàng tại cần xuất tương ứng Van điều khiển lưu lượng là loại van đóng mở bằng điện, hoạt động như thiết bị chấp hành, lấy tín hiệu điều khiển từ bộ Batch Controller để đóng hay mở hoàn toàn Sau khi đạt lượng yêu cầu thì dừng hoạt động và in hóa đơn, lưu vào cơ sở dữ liệu

Thiết bị công nghệ (cho 1 họng xuất)

1 bộ Lọc tinh & Tách khí 4" (ANSI 150# RF) 1

2 " Lưu lượng kế 4" (BiRotor Plus, model B281) 1

- Mặt bích ghép nối (End Connection): 150# ANSI

- Kết cấu hai lớp vỏ (Double case construction)

- Độ tuyến tính (Sai số): ( 0.10%, sai số lặp lại: ( 0.01%

- Lưu lượng làm việc: 96 m3/h (chế độ liên tục); 124 m3/h (chế độ intermittent)

- Nhiệt độ làm việc: - 290C to 820C

- Phòng chống cháy nổ

- Chi thị số điện tử, model Tri-10

3 " Đầu đo nhiệt độ RTD Pt-100

- Kiểu Pt-100 RTD (IEC)

- Chiều dài: 4,5 inches (~120 mm)

- đầu nối ren 1/2" NPT

- Thermowell bảo vệ

- Phòng chống cháy nổ

1

4 " Van điều khiển 4", model BV88

- Mặt bích ghép nối (End Connection): 150# ANSI

- Thân van làm bằng thép

- Các van solenoid 220 VAC/24 VDC

- Phòng chống cháy nổ

1

(Electronic Preset/Batch Controller)

- model 1010A2

- Sử dụng đồng thời cho tối đa 2 họng xuất

- Màn hình hiển thị 112x62 mm (dot matrix)

- Bàn phím chịu lửa, 11 phím số & chữ cái, 7 phím chức năng

- Hai cổng truyền thông RS-485 (dự phòng)

- Enclosure Material: Powder coated aluminium

- Glands and Approvals for the enclosure: SAA Approved with 5 x M25

- Sealing: IP66 (Nema 4X) weather-proof

- Hazardous area approvals for the enclosure:

European Approval Cenelec EEx d IIB T6 USA & Canadian CSA for Class 1, Groups C & D

KẾT LUẬN

Mục đích của bản tiểu luận này là bước đầu xác lập một hệ thống điều khiển tự động quy trình công nghệ kho xăng dầu PV oil Thái Bình Ưu điểm của hệ thống này, đó là:

- Hệ thống làm việc tăng an toàn lao động cho công nhân vận hành, cán bộ kỹ thuật, tăng tính ổn định cho quá trình sản xuất

- Hệ thống có độ chính xác cao trong đo lường, giảm được tỷ lệ hao hụt

- Các số liệu của quá trình xuất hàng được lưu trữ, tạo điều kiện cho công tác quản lý được chặt chẽ, thuận tiện

- Giảm nhân công vận hành, tăng giá trị lao động

- Thuận tiện cho việc giao nhận hàng hoá

- Có khả năng kết nối và mở rộng kho cho các giai đoạn tiếp theo

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1