房師平，周志國，裴哲遠(yuǎn)

(中國石化安全工程研究院，山東青島 266071)

基于油膜監(jiān)測的企業(yè)溢油報警系統(tǒng)構(gòu)建

房師平，周志國，裴哲遠(yuǎn)

(中國石化安全工程研究院，山東青島266071)

介紹了企業(yè)溢油監(jiān)測技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，提出了基于固定點(diǎn)油膜監(jiān)測的溢油監(jiān)測報警系統(tǒng)構(gòu)建原理和思路，并分別針對石油庫/石油儲備庫、煉化企業(yè)、長輸管道提出了布點(diǎn)方案。

油膜監(jiān)測 溢油 報警系統(tǒng)

1 企業(yè)溢油監(jiān)測技術(shù)現(xiàn)狀

溢油是在石油勘探、開發(fā)、煉制及運(yùn)輸過程中，由于意外事故或操作失誤，造成原油或油品從作業(yè)現(xiàn)場或儲油器外泄，流向地面、水面、海灘或海面，同時由于油質(zhì)成分的不同，形成厚薄不等的一片油膜的現(xiàn)象。

目前在企業(yè)普遍應(yīng)用的設(shè)備泄漏溢油監(jiān)控措施主要有：高液位報警、固定式可燃?xì)怏w報警儀、視頻監(jiān)控和人工巡檢。高液位報警主要作用是儲罐充裝油品時，防止液位偏高溢出油罐；可燃?xì)怏w報警儀對于揮發(fā)性小的油品在泄漏初期難以發(fā)現(xiàn)；視頻監(jiān)控一般不能實(shí)現(xiàn)自動報警，受能見度影響；人工巡檢則會受到巡檢頻率、能見度等方面的限制。在國內(nèi)碼頭溢油監(jiān)控方面，JT/T 451-2009《港口碼頭溢油應(yīng)急設(shè)備配備要求》規(guī)定油碼頭在50 000 t級以上時要配備溢油監(jiān)視報警裝置。

2 基于固定點(diǎn)油膜監(jiān)測的溢油報警系統(tǒng)原理

通過廣泛的國內(nèi)外調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有監(jiān)控措施之外，借鑒油碼頭的溢油監(jiān)控方法，建立基于油膜監(jiān)測的溢油報警系統(tǒng)是廠區(qū)和長輸管道溢油監(jiān)控更為有效的方法。具體做法是選擇廠區(qū)或長輸管道最有可能發(fā)生溢油的地點(diǎn)和排放口前設(shè)置固定式油膜檢測器，配合控制器和監(jiān)控終端形成監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，全天24 h實(shí)時監(jiān)控溢油的發(fā)生。檢測器的主要安裝地點(diǎn)為罐區(qū)防火堤雨水/污水池、裝置區(qū)雨水/污水池、雨水監(jiān)控池、雨水和污水排口、長輸管道穿跨越河流和暗渠處等。

固定式油膜檢測器的技術(shù)原理是基于電磁能量吸收、紫外誘發(fā)熒光或激光發(fā)射吸收等，總體上又分為接觸式和非接觸式兩類。電磁能量吸收技術(shù)是依據(jù)水對高頻電磁波能量的吸收能力遠(yuǎn)大于碳?xì)浠衔?，在浮子狀傳感器上安裝2個天線，分別位于傳感器水上部分和水下部分，高頻電磁波能通過水上天線發(fā)射，同時被水下天線接收，當(dāng)油膜層出現(xiàn)在兩個天線之間，水下天線接收的電磁能量強(qiáng)度會隨著油膜厚度的改變而相應(yīng)呈比例變化，能測量油膜厚度最低可達(dá)0.3 mm；紫外誘發(fā)熒光技術(shù)采用波長365 nm左右的紫外脈沖光束照射水面，激發(fā)目標(biāo)區(qū)域的油分子產(chǎn)生熒光(水分子不產(chǎn)生熒光)，進(jìn)而鑒別油分子的信號，并給操作者報警，安裝高度可距離水面高達(dá)10 m，能檢測厚度1 μm的油膜，能對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行非接觸式探測；激光反射技術(shù)是采用光反射率測試法，利用油膜和水面對光的反射率不同，檢測反射光的強(qiáng)度來判斷是否有油膜存在，也屬于非接觸式檢測，檢測距離為0.3～3 m,在靜止水面可達(dá)5 m。

3 基于固定點(diǎn)油膜監(jiān)測的溢油報警系統(tǒng)搭建

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

基于固定點(diǎn)監(jiān)測的溢油監(jiān)測系統(tǒng)主要由現(xiàn)場監(jiān)測報警終端設(shè)備和后臺監(jiān)控系統(tǒng)組成，具體見圖1。

圖1 基于固定點(diǎn)監(jiān)測的溢油監(jiān)控報警系統(tǒng)組成

3.2 監(jiān)測系統(tǒng)布點(diǎn)方案

a)石油庫/石油儲備庫：選擇原油罐區(qū)防火堤雨水排口、含油污水池、庫區(qū)雨排口、碼頭泊位等最容易發(fā)生溢油的地點(diǎn)安裝檢測器和現(xiàn)場報警器，在監(jiān)控中心設(shè)置監(jiān)控終端，組成溢油監(jiān)測報警系統(tǒng)，見圖2。

圖2 石油庫溢油監(jiān)控系統(tǒng)

b)煉化廠：選擇罐區(qū)防火堤雨水排口、含油污水池、庫區(qū)雨排口、碼頭泊位等典型地點(diǎn)安裝檢測器和現(xiàn)場報警器，在監(jiān)控中心設(shè)置監(jiān)控終端，組成溢油監(jiān)測報警系統(tǒng)，見圖3。

c)長輸管道：在長輸管道穿跨越河流、暗渠等地點(diǎn)安裝檢測器和現(xiàn)場報警器，在SCADA監(jiān)控中心設(shè)置監(jiān)控終端，組成溢油監(jiān)測報警系統(tǒng)，見圖4。在野外可使用太陽能電池供電，溢油報警信號可通過無線網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星信號傳輸。

4 結(jié)論

該系統(tǒng)能夠在溢油發(fā)生初期或出廠界前及時發(fā)現(xiàn)和報警，有效彌補(bǔ)了現(xiàn)有溢油監(jiān)控措施的不足，可廣泛適用于石油庫、煉化企業(yè)、長輸管道的溢油風(fēng)險防控。

圖3 煉化廠區(qū)溢油監(jiān)控系統(tǒng)

圖4 長輸管道溢油監(jiān)控系統(tǒng)

[1] 陳虹宇.基于熒光光譜法港口近距溢油監(jiān)測報警系統(tǒng)[D].大連：大連海事大學(xué)碩士學(xué)位論文,2013.

[2] 王帥.基于STM32的紫外熒光法水面油檢測技術(shù)與實(shí)驗(yàn)研究[D].青島：中國海洋大學(xué)碩士學(xué)位論文,2013.

[3] 楊俊，亓洪興，肖功海，等. 基于紫外光誘導(dǎo)熒光的溢油監(jiān)測方法研究[J].光電工程,2011,38(5):92-98.

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[5] The federal SPCC regulations(40CFR112)[S].

ConstructionofOilSpillAlarmSystemBasedonOilFilmMonitoring

Fnag Shiping，Zhou Zhiguo，Pei Zheyuan

(SINOPEC Research Institute of Safety Engineering, Shandong, Qingdao 266071)

This paper first introduces the state-of-the-art of oil spill monitoring technology and development trend, and then proposes new type of oil spill monitoring alarm system based on the fixed point of the oil film monitoring. In view of the oil depot, petroleum refinery and long-distance pipeline, different monitoring schemes are then suggested.

oil film monitoring; oil spilling; alarm system

2016-04-11

房師平，高級工程師，2005年畢業(yè)于中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事石油化工環(huán)境風(fēng)險評估和應(yīng)急技術(shù)研究工作。