加油站油罐区安全监测设计
第1章 加油站背景
Xx加油站位于绵阳市青龙大道中段，西南科技大学东门外。本站采用中国石油《加油站建设标准设计》中的长边临道式建设方案。占地面积1800㎡，其中站房面积240㎡，罩棚投影面积600㎡。本站属于汽油、柴油加油站，拥有4个加油岛，采用4台多枪加油机。采用埋地式油罐，共有5×30m³个油罐。本次设计就是对油罐的液位计进行设计，选择合理的液位计对油罐内部液位进行监
测，保证加油站的正常运营使用。
加油站具体布局见如图一，详细见附件一。
图一 加油站布置图
第2章 油罐液位计设计
2.1油罐液位计介绍
油罐是加油站的主要存储设备，油罐的安全使用也保证了加油站的正常运营。为了保证油罐的安全，那么对油罐液位、温度、压力等的监测就显得尤其的重要。给油罐安装合适的液位计就能对油罐进行全方位的监测，从而保证油罐的安全。常用的油罐液位计有浮子式钢带液位计、雷达液位计、静压式液位计、磁致伸缩液位计等几种。下面我们对其中几种进行详细的介绍： 2.1.1雷达液位计
雷达液位计是一种智能型测量仪表，采用了模块化结构和现场总线技术，实现了全数字化处理（JK0），具有良好的兼容性和开放性，并且具有自校正能力和自诊断能力，其原理是应用微波入射到液面后的反射波回来，测量电磁波从发射到反射的时间差计算电磁波传播的距离来测量液位的，是一种新型的非接触式液位测量仪器，其使用特点是：
（1）液位计与介质不接触，无可动部件，工作十分可靠，故障率低，适应范围广，尤其适合高粘度、高腐蚀性介质的液位测量；
（2）测量精度高，安装简单，但与下方不得存在遮挡物体，否则会影响微波的发射和接收，只能安装在罐顶；
（3）被测介质的相对介电常数、液位的湍流状态、介质中气泡的大小，均会对测量结果产生影响。一般重油只需考虑罐内油气及安装位置的影响即可， 轻油则需要着重考虑介质的介电常数， 雷达液位计对介电常数的要求比较高；
（4）价格普遍偏高。 2.1.2磁致伸缩液位计
磁致伸缩液位计的传感器工作时，传感器的电路部分将在波导丝上激励出脉冲电流，该电流沿波导丝传播时会在波导丝的周围产生脉冲电流磁场。在磁致伸缩液位计的传感器测杆外配有一浮子，此浮子可以沿测杆随液位的变化而上下移动。在浮子内部有一组永久磁环。当脉冲电流磁场与浮子产生的磁环磁场相遇时，浮子周围的磁场发生改变从而使得由磁致伸缩材料做成的波导丝在浮子所在的位置产生一个扭转波脉冲，这个脉冲以固定的速度沿波导丝传回并由检出机构检出。通过测量脉冲电流与扭转波的时间差可以精确地确定浮子所在的位置，即液面的位置。磁致伸缩液位计的技术优势：磁致伸缩液位计适合于高精度要求的清洁液位的液位测量，精度达到1mm，最新产品精度已经可以达到0.1mm。磁致伸缩液位计还可应用于两种不同液体之间的界位测量。防爆型设计，适合危险场合，智能电子线路设计可计算出容积量；唯一可动部件为浮子，维护量极低。采用磁
致伸缩液位计，进行油罐液位的测量，其优点表现在：
（1）可靠性强：由于磁致伸缩液位计采用波导原理，无机械可动部分，故无摩擦，无磨损。整个变换器封闭在不锈钢管内，和测量介质非接触，传感器工作可靠，寿命长。
（2）精度高：由于磁致伸缩液位计用波导脉冲工作，工作中通过测量起始脉冲和终止脉冲的时间来确定被测位移量，因此测量精度高，分辨率优于0.01%FS，这是用其它传感器难以达到的精度。
（3）安全性好：磁致伸缩液位计的防爆性能高，本安防爆，使用安全，特别适合对化工原料和易燃液体的测量。测量时无需开启罐盖，避免人工测量所存在的不安全性。
（4）磁致伸缩液位计易于安装和维护简单：磁致伸缩液位仪一般通过罐顶已有管口进行安装，特别适用于地下储罐和已投运储罐的安装，并可在安装过程中不影响正常生产。
（5）便于系统自动化工作：磁致伸缩液位计的二次仪表采用标准输出信号，便于微机对信号进行处理，容易实现联网工作，提高整个测量系统的自动化程度。
2.2油罐液位计选择
通过对各种液位计的统计和分析得出以下表格，见表一
液位计 钢带 雷达 静压 磁致伸缩 超声波 液位测量 误差小 精度高 误差大 精度高 精度高 温度测量 重要 重要 不重要 重要 不重要 密度测量 无法测量 无法测量 误差小 无法测量 无法测量 界位测量 无法 无法 无法 精度高 无法 体积测量 误差小 误差小 误差大 误差小 误差小 质量测量 取决于Tρ 取决于Tρ 精度高 取决于Tρ 取决于Tρ 安装情况 复杂 简单 复杂 复杂 复杂 价格费用 低 高 比较高 高 高 综合表格分析，再参考中国石油《加油站建设标准设计》，最终选择磁致伸缩液位计。
2.3液位计选型
通过市场调查最终选择WXH-2Q01磁致伸缩液位计，主要参数： ◆量程：直杆0~6000mm；软缆50~25000mm ◆精度：±0.3mm（软缆±1mm）；
◆分辩率：0.05mm ◆环境温度:：-25℃~150℃ ◆过程接口：3/4″NPT ◆电源：DC24V
◆输出信号：4~20mA,RS-485，RS-232 ◆温度测量：-25℃~70℃ ◆温度误差：±0.5℃ ◆防爆等级：ExiaⅡBT4 ◆通讯：Modbus\\Hart等协议 主要特点：
（1）高稳定性、高可靠性、高精度； （2）结构精巧，安装简单、方便、免维护； （3）防电磁干扰，防液体波动干扰；
（4）性价比高：一只液位计可测量两个或两个以上介质液位及介质温度。在高精度的非接触式位置测量领域我公司产品保持着无可匹敌的性能标准。这一方式原理生产的液位计是目前测量液位领域最为精确、简单，性能稳定、可靠、成熟的产品。尤其是在小量程、常温、常压这类普通环境下更独具优势，是其它测量方法不可比的。
2.4液位计工艺及安装
2.4.1液位计的工艺 工艺系统示意图：
图2-1 液位计系统工艺图
说明：
A: 本系统为全总线制通讯；
B: 磁致伸缩液位计为总线通讯方式，直接接入系统总线； C: 液位计的液位报警上下限可设置；
D: 系统总线（电源线和信号线）建议选用RVV4×2.5的电缆线，且外穿DN20镀锌钢管；
E: 液位计接24V直流电源，总控制器接220V交流电源；
F: 液位计防爆类型为ExiaⅡBT4，连接电源和信号转换器时要通过安全栅； G: 设备的安装与接线除按制造厂规定的要求外，应严格按GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》执行。 2.4.2 液位计的安装 液位计的安装示意图如下：
图2-2 液位计安装图
第3章 油罐渗透井可燃气体探测器设计
3.1 渗透井概况
在本次设计的加油站中，采用的是埋地卧式油罐，由于在油罐埋设的过程中考虑到成本的问题，所以没有设计防渗池等措施。为了防止油罐的渗漏对周围土体的污染，及时有效的发现油罐的渗漏，因此在油罐的埋设区域设计了渗透井。渗透井的作用是监测下水的水位，当油罐发生渗漏的时候，由于毛细作用会有油花漂浮在水面之上，我们只要观察水面的情况就可以分辨油罐是否发生渗漏。
我们设计的渗透井位于油罐区的四周（如图3-1），井口直接800mm，井深mm。由于当油罐发生渗漏的时候，油花会漂浮在水面上，油体属于易挥发性液体，特别是汽油，所以当平时渗透井不用时，会有油气充满井内。当人员进行维修等作业需要下井时就会危及人员的安全，因此我们在渗透井中需要设计可燃气体探
图3-1 渗透井位置布置
测器，当油罐发生渗漏时，挥发的油气就会被可燃气体探测器检测出来，从而报警，分辨出油罐发生渗漏。
3.2 可燃气体探测器选择
3.2.1汽油、柴油挥发气体分析
（1）汽油挥发分析
汽油外观为透明液体，主要成分为C4～C12脂肪烃和环烃类，并含少量芳香烃和硫化物。按研究法辛烷值分为90号、93号、97号三个牌号。具有较高的辛烷值和优良的抗爆性，用于高压缩比的汽化器式汽油发动机上，可提高发动机的功率，减少燃料消耗量；具有良好的蒸发性和燃烧性。汽油蒸发得到烷烃类可燃气体，与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热极易燃烧爆炸。也能与氧化剂发生强烈反应。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。
（2）柴油挥发分析
柴油（Diesel）又称油渣，是石油提炼后的一种油质的产物。它由不同的碳氢化合物混合组成。它的主要成分是含10到22个碳原子的链烷、环烷或芳烃。柴油也有一定的挥发性，但相对于汽油来说就小了很多，他的挥发产物也是各种烷烃气体。
（3）因此在研究渗透井中含有的挥发性气体的时候，主要还是分析汽油的挥发性气体。
3.2.2可燃气体探测器基本分类
可燃气体探测器是对单一或多种可燃气体浓度响应的探测器。可燃气体探测器有催化型、红外光学型两种类型。
催化型可燃气体探测器是利用难熔金属铂丝加热后的电阻变化来测定可燃气体浓度 。当可燃气体进入探测器时，在铂丝表面引起氧化反应（无焰燃烧），其产生的热量使铂丝的温度升高，而铂丝的电阻率便发生变化。
红外光学型是利用红外传感器通过红外线光源的吸收原理来检测现场环境的碳氢类可燃气体。 3.2.3可燃气体探测器的选择
由此可知，当我们对渗透井的可燃气体进行探测时，使用的是催化型可燃气体探测器。
3.3 可燃气体探测器选型
通过市场调查分析，我们选择使用安可信固定式可燃气体探测器，选择JTQ-AEC2232点型可燃气体探测器。
（1）主要特点：
可以采用集中总线供电或独立区域供电
检测可燃气体或蒸气的浓度（%LEL），能将现场气体浓度信息实时传输给适配控制器
采用单片计算机技术和高灵敏抗中毒型气体传感器，能自动适应环境的变化，自动修正传感器的老化曲线，保持恒定的报警灵敏度
具备识别传感器故障及提供高浓度气体超限保护的能力 当传感器由于老化而可能失去功能时，探测器能自动识别并报警，有效避免了漏报
内置唯一的电子串号，无需拨码，避免了拨码开关的机械故障带来的系统不稳定 （2）主要技术指标：
检测原理 催化燃烧式 天然气、液化石油气、酒精、汽油等可燃气体或蒸气 0～100％LEL ≤±5%F.S DC24V±8V ≤1W（DC24V） ≤30秒（T90） ExdⅡCT6 达到IP66 采样方式 扩散式 四总线 电源总线(+24V、GND) 信号总线(S1、S2) ≤1500 m（2.5mm2） 三年（平均值） -40℃～＋70℃ ≤93%RH，非凝结 86～106kPa G3/4＂内螺纹 铸铝 检测气体 信号传输方式 检测范围 精 度 工作电压 功 耗 响应时间 防爆标志 防护等级 信号传输距离 传感器寿命 工作温度 湿度范围 压力范围 出线孔连接螺纹 外壳 3.4 可燃气体探测器工艺及安装
3.4.1可燃气体探测器工艺
可燃气体探测器系统工艺图，如图3-2
图3-2 可燃气体探测器工艺图
说明：
A:本系统为全总线制通讯；
B:探测器的报警浓度可设置，默认低限报警值为5%LEL，高限报警值为25%LEL；
C:系统总线（电源线和信号线）建议选用RVV4×2.5的电缆线；且外穿DN20镀锌钢管；
D:控制器的AC220V电源应从消防电源接取；
E:检测比空气重的汽油挥发气体，探测器宜高出地下水面0.5-2m安装； F:设备的安装与接线除按制造厂规定的要求外，应严格按GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》执行。 3.4.2 可燃气体探测器安装 平面安装图如图3-3：
图3-3 平面安装图
剖面安装图，如图3-4：
图3-4 剖面安装图
第4章 设计依据
GB50493-2009 《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》 GB50156-2006 《汽车加油加气站设计与施工规范》
《中国石油加油站建设标准设计2010版》
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