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

TL: Điều kiển tự động các quá trình công nghệ
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

1


TL: Điều kiển tự động các quá trình công nghệ
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 102011. 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.

2


TL: Điều kiển tự động các quá trình công nghệ
- 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.

3


TL: Điều kiển tự động các quá trình công nghệ
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.
4


TL: Điều kiển tự động các quá trình công nghệ
• 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

5


TL: Điều kiển tự động các quá trình công nghệ

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

6


TL: Điều kiển tự động các quá trình công nghệ

PHẦN II: THIẾT LẬP HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN KHO XĂNG
DẦU
II.1. Mô hình hệ thống

7


TL: Điều kiển tự động các quá trình công nghệ
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 bảo mật phần mềm.

-

Có khả năng phối ghép với các mạng khác.

-

Có khả năng mở rộng hệ thống trong tương lai.

8


TL: Điều kiển tự động các quá trình công nghệ
* 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
Bé §IÒU KHIÓN PLC

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

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.

9


TL: Điều kiển tự động các quá trình công nghệ

10

TL: Điều kiển tự động các quá trình công nghệ
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).

11


TL: Điều kiển tự động các quá trình công nghệ
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

Thiết bị đo
mức radar
RTG

Thống số kỹ thuật
- 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

12


TL: Điều kiển tự động các quá trình công nghệ
- 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 chính xác : ±0.25° C (0.45° F)
độ đa điểm
- Dải đo : -40° C to +40° C (-40° F to +104° F)
MTS
- 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
- Nguồn cung cấp : qua bộ chuyển đổi AC/DC đi kèm(6truyền thông 12V).
mạng (FBM)
- 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

13


TL: Điều kiển tự động các quá trình công nghệ
- 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)
TT ĐVT

Mô tả

SL

1

bộ

Lọc tinh & Tách khí 4" (ANSI 150# RF)

1

2

"

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

1
14


TL: Điều kiển tự động các quá trình công nghệ
- 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

1

- 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
4

"

Van điều khiển 4", model BV88

1

- Mặt bích ghép nối (End Connection): 150# ANSI
- Thân van làm bằng thép
- Các van solenoid 220 VAC/24 VDC
- Phòng chống cháy nổ
5

"

Bộ điều khiển định lượng

1

15


TL: Điều kiển tự động các quá trình công nghệ
(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.
16


TL: Điều kiển tự động các quá trình công nghệ
- 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.

17


TL: Điều kiển tự động các quá trình công nghệ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1

18