基于无线控制系统对罐区火灾风险预警

基于无线控制系统对罐区火灾风险预警

潘伟鹏 ,李迦南 ,姜媛媛（通信作者）

辽宁石油化工大学（辽宁 抚顺  113001）

摘要：无线控制系统具有良好的稳定性、灵活性与可靠性，易于安装和维护。将无线控制技术应用在罐区生产中，可以有效提高生产安全性。通过对以往罐区事故进行综合分析发现通信控制故障是引发事故发生的重要原因。将GPRS和5G技术应用在罐区液位测量、安全联锁控制和罐区应急消防救援平台等方面可以有效避免因通信控制故障引发的事故。

关键词：无线通讯；火灾预警；无线控制系统

0 引言

储罐是储存石油及化工产品的重要设备。储罐内的石油具有易燃、易爆、易挥发等特性。一旦发生事故将造成严重的人员伤亡和重大财产损失。根据《GB50160-2018石油化工企业设计规范》的要求。调查分析近年来罐区事故发生的原因，使用无线控制技术提出解决方案。从而避免事故发生，在事故发生时进行更好的处置降低损失，保证安全生产。

1 罐区事故分析

1.1石大科技“7.16”较大着火爆炸事故

1.1.1事故原因

员工进行倒罐作业时，违规操作采取注水倒罐置换的方法，且在切水过程中无人值守。导致液化石油气在水排完后从排水口泄出。泄漏时因消防水带剧烈舞动金属接口捆绑铁丝与管道或设备撞击产生火花引起燃爆。

1.1.2暴露出的问题

(1)未按规定要求对重大危险源进行管控，球罐区自动化控制设施不完善，仅具备远传显示功能，无法实现自动化控制。

(2)紧急切断阀因工厂停仪表风改为手动，失去安全功效；未设置视频监控系统，重大危险源管控措施严重缺失。

1.2英国邦斯菲尔德油库火灾爆炸事故

1.2.1事故原因

储罐的保护系统在液位达到所设置的最高液位时未能自动切断进油阀，导致油料从罐顶溢出，致使储罐周围迅速形成油料蒸汽云。当油罐车经过油库时，油罐车排气管喷出的火花引燃外溢油品形成的蒸汽云从而引起爆炸。

1.2.2暴露出的问题

(1)部分储罐和管道系统的电子监控器及相关的报警设备处在非正常工作状态。

(2)储罐和管道系统附近的可燃气体检测仪器不灵敏。

(3)对于非正常工作状态设备的检查不及时。

2 无线控制技术在罐区事故预防的应用

2.1 GPRS应用

2.1.1 GPRS技术介绍

GPRS技术基于GSM系统的无线分组交换技术。GPRS 通信包括流量通信和  短信通信，GPRS 流量通信技术具有传输速度快、传输距离远、组网简单的优点。特别适用于间断、突发性或频繁少量的数据传输【1】。GPRS短信通信具有使用方便、信息传递准确及时、存储转发离线通信等优点。

2.1.2 GPRS储罐液位-温度-压力一体化测量

英国邦斯菲尔德油库发生火灾爆炸是因为液位到达指定高度时未能切断进油阀。罐区油品在储备过程中，需要对储罐内油品进行液位-温度-压力测量。人工测量危险性高、精度低、成本高。使用GPRS远程无线控制技术并配合红外热像仪、波导管、雷达等测量技术【2】。对储罐进行液位-温度-压力测量。将收集到的数据第一时间传输到数据监控中心，数据监控中心可以在第一时间发现异常情况并进行处理，在事故预防方面具有重大意义。测量系统结构如图1所示。

图1测量系统结构

2.1.3 GPRS在安全联锁的应用    

石大科技爆炸事故中因自动化设施不完善导致事故发生时不能及时关闭安全阀，使用安全联锁机制可避免此类事故的发生。安全联锁指用于安全目的的自动化装置，当液位过高或过低时时，控制系统会自动切断进出料装置。同时系统的GPRS模块将预警信息通过短信的形式告知工作人员【3】。避免了因无人值守而导致的事故。安全连锁结构如图2所示。

图2安全连锁机构 

2.2 5G技术应用

2.2.1 5G技术介绍

5G技术具有峰值速率为10Gbps以上的宽带，毫秒级的延迟和超高密度的连接。在石油等工业领域培育形成远程设备操控、设备协同作业、设备故障诊断、无人智能巡检、生产现场监测等多种应用场景。

2.2.2 5G+罐区应急消防救援平台

在发生事故时，利用5G技术搭建应急消防救援平台，结合GPS（全球卫星定位系统）、GSM（无线移动通信系统）、GIS（地理信息系统）和计算机网络等技术。为罐区突发事件提供预防、应急处置、辅助决策、资源保障、和大数据分析应用的全方位信息化支撑【4】。实现智能指挥与灭火救援可视化，从而充分调动救援力量，降低事故造成的损失。

图3  5G+消防应急救援平台

3总结

传统的有线控制不仅后期维护成本高，而且信息传输的灵活性也远低于无线控制。无线控制在罐区普及应用，不仅可以解决罐区数据信号传输不稳定的问题，还降低了后期的维护成本。无线控制技术的稳定可靠将更好的保证罐区的安全生产，提高罐区的生产效率。

参考文献

[1]张国忠,吴俊,刘毅,杨琪.采用GSM/GPRS技术的配电变压器实时监测系统[J].电力信息化,2008(04):70-72.

[2]黄继东,刘荣.GPRS无线远程油罐液位液温一体化测量系统[J].粮食科技与经济,2021,46(01):138-140.

[3]应华平,李鸣,娄海强.基于GPRS和ZigBee的液氨罐区无线监测系统[J].化工自动化及仪表,2016,43(01):28-31.

[4]胡多多.罐区火灾事故原因分析及预防处置措施[J].石油化工建设,2021,43(02):76-80.基金项目：大学生创新创业训练计划项目（校级）无线技术在罐区控制系统中的研究与应用（2021101480149）

作者简介：潘伟鹏（2001—），男，汉族，浙江，本科在读，从事工程装备与控制工程方面的研究工作

李迦南 （2000—），男，汉族，安徽，本科在读，从事工程装备与控制工程方面的研究工作

通信作者：姜媛媛（1981—），女，汉族，辽宁，硕士，讲师，从事工程装备与控制工程方面的研究工作