李媛媛,張世富,謝昌華,許 紅
(陸軍勤務(wù)學(xué)院,重慶 401311)
油料裝備寒區(qū)試驗(yàn)基地工藝系統(tǒng)于2009年建成投入使用,工藝流程以滿足油料裝備試驗(yàn)為基礎(chǔ),具有操作簡單、調(diào)度靈活、安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特點(diǎn)??梢詽M足三套油料裝備同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)為依據(jù),滿足裝備自吸供油和泵送供油的要求。具備油料入庫、出庫、庫內(nèi)倒罐、為具自吸能力裝備供油、為無自吸能力裝備供油等功能。工藝系統(tǒng)由3個(gè)50立方儲油罐、包含3臺主油泵和1臺滑片泵的泵房系統(tǒng)及現(xiàn)場試驗(yàn)接駁管路系統(tǒng)組成,其工藝流程圖如圖1所示。圖中受試裝備1表示油料加注類裝備(如群車加油車等),受試裝備2和受試裝備3表示油料輸送類裝備(如泵站等),可以是具有油料自吸能力的裝備也可以是無自吸能力的裝備,受試裝備2和受試裝備3可以單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)也可同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。布局上,油料裝備寒區(qū)試驗(yàn)基地工藝系統(tǒng)分為泵房區(qū)、儲油區(qū)和試驗(yàn)裝備接駁區(qū),泵房區(qū)設(shè)置在室內(nèi)區(qū)域部分露天設(shè)置,泵房及試驗(yàn)現(xiàn)場的實(shí)物如圖2所示。
試驗(yàn)基地工藝系統(tǒng)包含3個(gè)儲油罐,用于儲存試驗(yàn)用油,油罐儲油量為50m3。設(shè)置了兩臺管道泵機(jī)組和一臺管道泵機(jī)組,三臺泵可單獨(dú)運(yùn)行,其中兩臺可并聯(lián)運(yùn)行。為滿足離心泵機(jī)組灌泵的需要,設(shè)置了一臺滑片泵機(jī)組。設(shè)置了DN50、DN100、DN150腰輪流量計(jì)各一臺,以滿足不同油料裝備流量的計(jì)量要求。
圖1 油料裝備寒區(qū)試驗(yàn)基地工藝流程圖
圖2 油料裝備寒區(qū)試驗(yàn)基地工藝系統(tǒng)實(shí)景
油料寒區(qū)試驗(yàn)基地設(shè)置有配電柜、泵控制柜。泵控柜內(nèi)設(shè)置了1套滑片泵起停控制電路,實(shí)現(xiàn)滑片泵的直接起停,設(shè)置了3臺變頻調(diào)速器用于3臺主泵的軟啟動(dòng)控制,但是不能實(shí)現(xiàn)泵運(yùn)行速度控制。在實(shí)際試驗(yàn)過程中往往需要實(shí)現(xiàn)泵送流量及壓力的連續(xù)控制,目前采用改變閥門開度來實(shí)現(xiàn),系統(tǒng)能耗大、操作不便,需對變頻器控制電路實(shí)施改造以實(shí)現(xiàn)主泵的變頻調(diào)速。實(shí)驗(yàn)工藝系統(tǒng)中只在泵的入口和出口設(shè)置了壓力表用于監(jiān)測泵的入口和出口壓力,設(shè)置了3臺腰輪流量計(jì)用于管路流量監(jiān)測,目前只能通過機(jī)械表盤讀書,流量信號未連接。
通過設(shè)備及工藝系統(tǒng)建設(shè),具備了寒區(qū)試驗(yàn)的基本條件,但從系統(tǒng)完整性、數(shù)據(jù)客觀性、試驗(yàn)多樣性及管理規(guī)范性等方面來看,現(xiàn)有系統(tǒng)還存在較大的缺項(xiàng):作為第三方試驗(yàn)檢測單位,系統(tǒng)還不完整,缺乏獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),不具備認(rèn)證檢測資質(zhì),影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的客觀性及公證性;許多試驗(yàn)需要同步采集多項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù),并設(shè)定不同的采樣間隔,現(xiàn)有機(jī)械表人工讀數(shù)方法,不能滿足試驗(yàn)多樣化需求;試驗(yàn)參數(shù)只能采用節(jié)流調(diào)節(jié)方法,能耗噪音大,油溫上升快,參數(shù)調(diào)節(jié)性能差;試驗(yàn)人員工作條件艱苦,室外高寒環(huán)境下工作時(shí)間長;沒有視頻監(jiān)控手段,需要人員現(xiàn)場巡查,出現(xiàn)緊急問題時(shí)難以快速發(fā)現(xiàn)和處置。因此,需要在已建設(shè)的設(shè)備及工藝系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造,從技術(shù)手段上增強(qiáng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的客觀性,提高試驗(yàn)系統(tǒng)的適配性及規(guī)范化程度,改善試驗(yàn)人員的工作條件。
試驗(yàn)過程工藝參數(shù)采集與處理是完成傳統(tǒng)測試方法不能實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能的核心手段。試驗(yàn)過程數(shù)據(jù)的產(chǎn)生漫無目的,需要根據(jù)任務(wù)目標(biāo)進(jìn)行有效處理,產(chǎn)生的數(shù)據(jù)既有直接數(shù)據(jù),也有間接數(shù)據(jù),需要進(jìn)行一定的處理轉(zhuǎn)換為有效可用的數(shù)據(jù)[1]。
試驗(yàn)系統(tǒng)工藝系統(tǒng)包括泵房部分和室外部分,一種是通過泵房為無動(dòng)力受試裝備提供加壓的試驗(yàn)油料,另一種是由有動(dòng)力的受試裝備自行從油罐抽取油料完成試驗(yàn)作業(yè)過程。因此需要在泵房和室外均設(shè)置相關(guān)檢測設(shè)備,實(shí)現(xiàn)整個(gè)試驗(yàn)過程中工藝狀態(tài)的監(jiān)控,保證試驗(yàn)過程安全。
3個(gè)儲油罐用于儲存試驗(yàn)用油,儲罐的液位及油溫的狀況,關(guān)系到試驗(yàn)的安全,必須重點(diǎn)監(jiān)視。3臺主油泵及滑片泵的入出口壓力及泵轉(zhuǎn)速能反應(yīng)泵的工作狀態(tài),因此需要在各出入口分別設(shè)置1個(gè)壓力變送器。在各泵軸處設(shè)置1個(gè)速度傳感器,通過數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量。在接通試驗(yàn)區(qū)的管路中的接口處設(shè)置壓力變送器,并借助主泵出口壓力變送器監(jiān)測受試裝備在接口處的進(jìn)出口壓力。
試驗(yàn)現(xiàn)場環(huán)境溫度、濕度、氣壓是試驗(yàn)必不可少的環(huán)境參數(shù)。試驗(yàn)現(xiàn)場環(huán)境溫濕度參數(shù)通過溫濕度變送器進(jìn)行測量,需要考慮可能出現(xiàn)的極限條件,特別是要具備最低溫度參數(shù)的采集,試驗(yàn)現(xiàn)場環(huán)境大氣壓通過大氣壓傳感器采集,大氣壓傳感器采集應(yīng)能覆蓋可能的大氣壓變化范圍。
采集的數(shù)據(jù)包括模擬信號、開關(guān)信號和數(shù)字信號,為把采集的各種信號轉(zhuǎn)換為所需要的數(shù)據(jù),必須對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理[2]。為確保系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時(shí)能快速的停機(jī),避免引發(fā)事故,需要在相應(yīng)位置設(shè)置控制輸出,特別是主油泵與滑片泵的停機(jī)控制,這個(gè)功能應(yīng)可以由操作者視情況啟用或屏蔽。
為減少低溫條件下人員巡視的次數(shù),降低勞動(dòng)強(qiáng)度,應(yīng)對試驗(yàn)外場、泵房及受試裝備進(jìn)行視頻采集及監(jiān)視,試驗(yàn)外場大約為120m×50m的區(qū)域,要求攝像頭既能實(shí)現(xiàn)整個(gè)場景的監(jiān)視又能察看局部的情況。能實(shí)現(xiàn)水平、垂直旋轉(zhuǎn)和變焦控制。
泵房視頻監(jiān)視要求能觀察到泵房內(nèi)各設(shè)備的細(xì)節(jié),以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況。能實(shí)現(xiàn)水平、垂直旋轉(zhuǎn)和變焦控制。
對受試裝備的視頻監(jiān)視主要集中在關(guān)鍵部位(如設(shè)備儀表面板),為便于聚焦到被觀察的關(guān)鍵部位,實(shí)現(xiàn)清晰的視頻監(jiān)視,要求攝像頭能實(shí)現(xiàn)水平、垂直旋轉(zhuǎn)和變焦控制。
試驗(yàn)過程會(huì)產(chǎn)生大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),做好數(shù)據(jù)管理,是高效準(zhǔn)確發(fā)揮系統(tǒng)功能必要條件,可接收受試裝備的試驗(yàn)數(shù)據(jù)(如裝備進(jìn)口壓力、出口壓力、試驗(yàn)油料溫度、環(huán)境溫濕度、大氣壓力等),應(yīng)能自由選擇試驗(yàn)數(shù)據(jù)文件的存儲位置,識別其中包含的試驗(yàn)信息(如試驗(yàn)編號、受試裝備名稱、受試裝備型號規(guī)格、試驗(yàn)項(xiàng)目、極限參數(shù)、委托單位、委托人、聯(lián)系方式、試驗(yàn)時(shí)間等)和試驗(yàn)數(shù)據(jù),并將其分別提取出的數(shù)據(jù)存入試驗(yàn)信息表和試驗(yàn)數(shù)據(jù)表中;可完善試驗(yàn)信息,過濾異常試驗(yàn)數(shù)據(jù),判斷和處理異常情況(如停機(jī)等);可以圖、表、數(shù)據(jù)、文字等方式直觀顯示試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整體情況、均值、峰值、異常等,能隨時(shí)調(diào)出檢測報(bào)告文檔進(jìn)行編輯,并對檢測報(bào)告進(jìn)行管理。
按試驗(yàn)編號、試驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)時(shí)間、裝備名稱、委托單位、委托人、聯(lián)系方式等信息對受試裝備、試驗(yàn)數(shù)據(jù)、檢驗(yàn)報(bào)告、視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索,可按時(shí)間(月、季度、年)統(tǒng)計(jì)基地總的試驗(yàn)次數(shù)、異常次數(shù)、試驗(yàn)時(shí)長、正常運(yùn)行時(shí)長等,可按委托單位、裝備類型等統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)次數(shù)、異常次數(shù)、試驗(yàn)時(shí)長、正常運(yùn)行時(shí)長等。
系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性主要包括貯存溫度、工作溫度、防爆性
能等方面。寒區(qū)試驗(yàn)系統(tǒng)處于間隔運(yùn)行狀態(tài),或有整年不運(yùn)行,或每年運(yùn)行很短時(shí)間,采暖設(shè)施不工作時(shí),系統(tǒng)可能處于正常工作溫度范圍之外,現(xiàn)場的傳感設(shè)備及傳輸線路等更是處于極端低溫環(huán)境中。系統(tǒng)試驗(yàn)用油屬易燃易爆物品,對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提出了防爆要求。因此,需要對系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì),包括合理進(jìn)行設(shè)備選型、采取除濕保溫措施及防爆措施等[3]。
根據(jù)GJB6645-2009的規(guī)定,電子設(shè)備在有取暖設(shè)備時(shí)的工作環(huán)境溫度為-15~46℃,無取暖設(shè)備或露天使用時(shí)的工作環(huán)境溫度為-15~46℃。極限儲存溫度為-50℃,65℃。試驗(yàn)現(xiàn)場、儲油罐區(qū)、泵房及配電間均無任何采暖措施,安裝在這些區(qū)域的設(shè)備工作和不工作時(shí)均必須滿足環(huán)境溫度要求??紤]寒區(qū)試驗(yàn)基地的低溫環(huán)境條件,將其下限溫度進(jìn)行擴(kuò)展,使之和受試油料裝備工作溫度要求相適應(yīng),要求其工作溫度為-35~45℃,貯存極限溫度為-50℃,65℃。
監(jiān)控室只在試驗(yàn)期間才采暖,以滿足操作人員必須的環(huán)境溫度條件,非試驗(yàn)階段是不采暖的,監(jiān)控室溫度將同環(huán)境溫度相同,因此,安裝在監(jiān)控室的設(shè)備工作溫度為0~46℃,而非工作時(shí)的貯存極限溫度應(yīng)滿足環(huán)境溫度要求,即-50,65℃。
管理辦公室具有采暖措施,適于大部分設(shè)備運(yùn)行,因此安裝于管理辦公室的設(shè)備滿足工作溫度0~46℃,貯存極限溫度-5℃,65℃。
儲油罐上安裝的設(shè)備有液位變送器、溫度變送器,其探頭部分要插入儲罐之中,屬于防爆0區(qū),變送部分處于儲油罐人孔蓋附近,屬于防爆1區(qū),根據(jù)從嚴(yán)原則,按0區(qū)確定防爆等級。安裝在儲油罐上的傳感器必須為本質(zhì)安全型;泵房及試驗(yàn)接口(露天、開敞)為防爆2區(qū),安裝在泵房及試驗(yàn)接口出的傳感器需采用隔爆措施;其余設(shè)備安裝在非爆炸危險(xiǎn)區(qū),無防爆要求。
[1] 陳開勝.制造業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)研究[J].開封大學(xué)學(xué)報(bào),2017(2):93-96.
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[3] 李衛(wèi)強(qiáng),曹 輝.船舶機(jī)艙油氣延伸報(bào)警輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].上海海事大學(xué)學(xué)報(bào),2017(3):79-84.