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            加油站油氣回收在線監測智能系統應用現狀及建議分析

            來源: 重慶化工職業學院 作者:陳秀玲 發布日期:2020-11-30 16:28:30
            本文來源:
            基金項目重慶市長壽區科委項目編號CS2020041
            作者簡介:陳秀玲(1975-),女,碩士,教授,研究方向:大數據和人工智能。
            友情提示:本文由作者提供,旨在參與課題研究,轉載本文一定要注明作者與作者單位,違者必究!本站發表本文,純屬文章更新,并無任何其他盈利和版權宣傳目的,如果侵犯了作者權益,請及時聯系我們,予以刪除。文中圖片由于涉及知識產權保護,并未提供,如果需要參與課題研究或者其他合作,可以聯系原文作者商談圖片事宜。

            摘 要:加油站油氣回收在線監測智能系統應用研究,分析國內外研究現狀,采用先進的人工智能和現代信息化技術,探尋需要研究的內容和方向,通過分析加油站油氣回收系統的工作原理、系統平臺的搭建、采用的協議,以及亟待解決的棘手問題,從而確定油氣回收在線監測智能系統采用的對策和方法,從而更好的為環保部門實現油氣污染的高效、全程、在線監管提供技術支撐。

             
            1 概述
            隨著人民生活水平的提高,汽車成了家家必備的交通出行工具,有的家庭有兩部汽車甚至更多。截至 2019 年 6月,公安部交管局發布稱:我國機動車保有量達 3.4 億輛,汽車 2.5 億輛。有車輛,就離不開加油站,全國加油站的數量超過 10 萬座,那么加油站在油品、儲存、銷售等各環節不可避免的存在油氣揮發、泄露、安全等問題。不僅污染環境,而且石油屬于不可再生資源,同時降低安全隱患,那么加油站的油氣回收問題就更是需要我們科學的利用當前技術在線實時檢測。
             
            油氣回收,是指汽油儲運、銷售過程中所產生的油氣通過一定裝置進行回收,將油罐車卸油、儲油罐儲油、加油機加油過程中揮發的油氣收集到地下儲油罐內,因此,開展油氣回收及長效監管是削減甲烷等有害氣體的排放量,進一步改善環境空氣質量的一種有效措施。油氣回收自動監測系統,是指在油氣回收系統的基礎上,對油氣回收運行參數進行在線監測的一系列設備的組合。
             
            加油站油氣回收在線智能監測系統,該系統基于三次油氣回收的策略方法,借助智能終端設備方便監管和檢測,使用原有流量計原理的技術依據,確?梢栽谧x取加油機原有內部數據為前提,盡可能的節約大面積改造造成的施工或者鋪設線纜等費用,利用智能化和現代信息化技術為手段,使用溫控式和壓力式相結合的方式實現自動開啟和關閉油氣回收系統。 2 國內外研究現狀及分析Edward A. Payne,Greensboro 提出了加油站油氣回收系統需要完善的問題,并且研發出一種由壓力傳感器和數字處理器等設備共同組成的油氣回收系統,數字處理器可以接收壓力傳感器檢測的壓力數值,與標準的壓力數值進行比較,從而可以實現評價油氣回收系統的性能。該監測裝置對加油站油氣回收系統實現了自動化監測效果,提高了工作人員的工作效率,大大降低了人工檢測等危險系數。但該裝置存在不能確定加油站油氣回收系統漏油點的位置,也不能存儲相關數據等缺陷。
             
            Castronovo,Cynthia L 等人發明出一種適用于加油站油氣回收系統性能的在線監控設備,對儲油罐內的壓力、溫度等參數進行改進、完善,實現可以在線監測加油站油氣回收系統的多個參數,可以通過終端實時監測油氣回收系統中的加油機的氣液比、油罐壓力、卸油區的油氣濃度,實時判斷加油站油氣回收系統回氣量、油罐密閉性等多個參數的性能、分析、評價,從而實現實時監測、預警等。
             
            佛山市南海區環境保護監測站,為探究油氣回收在線監測系統準確性、適配性和穩定性,2016 年開展了油氣回收在線監測系統試點研究。試點結果顯示,油氣回收在線監測系統數據精準、性能穩定、適應各類油氣回收設備,是強化油氣回收監管的有效手段。
             
            國內學者石力針對北京市油庫加油站油氣回收進行分析與經濟性評價的現狀,參考加油站大氣污染物排放標準[GB1629-1996]中對北京市油庫油氣回收系統中儲油罐的改造、油氣回收裝置建設、裝油方式改進以及油庫油氣回收案例分析等方面,對加油站油氣回收在線監測系統中一級、二級、三級油氣回收系統進行分析對比,探索出當前油氣回收系統試點使用技術的合理性和經濟性。
             
            國內浙江科技學院學者張紅星等人也研發了基于紅外視頻的加油槍油氣泄露檢測,包括系統壓力變送器、加油機采集單元、數據接收單元和數據處理單元四部分。其中,壓力變送器的作用是檢測油氣回收系統是否具有良好的密閉性;加油機采集單元用來采集加油機工作時的數據參數,并傳輸給接收單元;數據接收單元的作用是首先接收數據,然后傳輸給數據處理單元,非常終進行數據的處理。 
             
            3 需要研究內容
            3.1 油氣回收系統原理
            油氣回收研究的系統向下直接面向實際的加油站,并且需要與加油站的各種設備融合為一體,所以必須要了解加油車運輸、汽油存儲和加油設備的運行過程。掌握具體的檢測裝置的工作模式,包括測量原理、精度以及傳輸協議等,油氣回收系統示意圖如圖 1 所示。
             
            3.2 系統框架
            油氣回收監測智能系統,借助人工智能技術,結合語音識別控制,圖像識別油氣濃度提醒等技術。加油站油氣回收在線監測智能系統框架如圖 2 所示。
             
            3.3 嵌入式平臺的搭建
            整個系統的物質載體是工業級的嵌入式平臺,以德州儀器 AM335X 主芯片的嵌入式開發板為平臺,具體實現信息的多方式收集、智能化處理和標準可靠上報。系統需要做到將監測數據一方面傳遞給系統終端,監測油氣回收的總量、設備的故障、設備的老化等問題,另一方面傳遞給環保監管部門,做到可以不間斷的監管油氣回收的運行狀態、油氣排量等。
             
            3.4 標準協議的研究
            由于不同的油氣回收設備的原理大不相同,檢測設備也型號各異,所有要求系統對不同的設備都應該有較好的支持,比如常見的開關量、高精度模擬量、RS232/RS485 和網絡接口等。上報給監管機構或者公示屏幕的信息,應該在處理完信息的基礎上按照一定的標準協議,交互式、嚴謹式的可靠傳輸。在這一點上,國家加油站油氣排放標準和大氣污染物排放標準(GB20952-2007)對加油站油氣排放限值、重要技術指標檢測原理、相關檢測儀器的性能指標和規定都做出了具體而規范說明。
             
            3.5 亟待解決的問題
            檢測數據需要考慮油氣回收裝置的檢測氣液比、密閉性和液阻等參數,并且為了使回收系統能達到國家標準,則需要解決如下幾個問題。 
            (1)羅茨流量計堵塞問題
            羅茨流量計又稱為腰輪流量計,具有壓力損失小、量程范圍大、精度高、可靠性高等優點,但液路中的固體雜質容易使流量計堵塞,因此需要加裝過濾網并經常清洗。 
            (2)液阻測量問題
            液阻需要在固定流量且打開卸油口回氣閥門的情況下測量,但加油站運行過程中卸油口回氣閥門是處于關閉的狀態,并且在測量時的時間不同,測量效果也存在著很大的偏差,因此需要考慮液阻測量以及偏差問題。 
            (3)加油脈沖采集問題
            針對柴油機、汽油機的不同,以及不同加油站的加油槍等問題,需要考慮加油脈沖采集問題。 
             
            4 具體實現
            油氣回收在線監測智能系統,通過實時監測油氣回收過程中的氣液比(A/L),采取油氣流量控制調節閥模式或變頻控制模式,油氣存儲空間的壓力和加油站可燃氣體濃度等指標來監測整個系統的有效性,并將現場數據采集、監控數據、以移動通用分組無線業務的無線組網技術上傳到監測中心,工作人員在終端查看各個加油站現場的實時生產數據以及模擬圖形,方便實時調取數據并監控各級設備的運轉情況。
             
            4.1 冷凝+吸附
            本系統在油氣一次、二次回收系統中采用冷凝+吸附相結合的方式實現。系統采用連續冷凝、多批方法降低油氣的溫度,使大部分油氣冷凝為液體實現回收,而沒有被冷凝為液態,少部分濃度較低的油氣再通過加裝一個吸附系統,對油氣進行富集,從而使油氣濃度大大提高,并且啟動吸附系統,減小了油氣的體積,實現冷凝和吸附并舉的效果。
             
            4.2 改良加油槍
            在二次回收系統中,將加油槍進行改良。對加油槍增加同軸膠管和收集油氣的吸氣孔,大大提高回收油氣的吸氣率。同時增加吸氣孔,更加便于收集油氣,達到回收油氣的非常佳效果。(如圖 3)
             
            4.3 使用智能液阻測量設備
            借助密閉液阻綜合測試儀,通過管線依次連接的氮氣入口快速接頭,限壓調節閥,流量調節閥,浮子流量計,壓力緩沖腔和氮氣出口快速接頭,限壓調節閥連接限壓壓力表,系統壓力表,密閉壓力表,液阻壓力表并聯后連接壓力緩沖腔,并聯后的管線還連接泄壓閥,測試油氣回收系統的正負壓狀態,密閉性和地下油氣管道的液阻。 5 結論油氣回收在線監測智能系統,借助智能化和現代信息化技術,實現監測平臺和設備智能化操作和監管,有效解決油氣回收應用率低和油氣回收率低等問題,實現實時監測油氣回收再利用問題,實時在線監測加油站各汽油加油槍氣液比、油氣回收系統密閉性和設備運行狀態監測,并且可以實現遠程傳輸到終端,實現顯示、存儲、打印、傳輸等功能的監控功能。真正有效的起到在線監測系統的監管作用;節約了資源(實現油氣回收再利用)、改善環境,又可以及時發現設備老化、泄露等潛在的危險,是一項長治久安的系統工程。
             
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