水上加油站测量和加油系统设计分析

于全虎

(江苏省船舶设计研究所有限公司，江苏镇江212003)

0 引言

江苏省是长江三角洲最为发达的地区之一，毗邻上海，拥有南京以下长江黄金岸线。南北向的京杭运河与东西向的长江构成我国长江中下游地区“十”字型黄金水道。内河运输具有运量大、占地能耗低、对环境破坏小、污染少的特点，属于绿色运输。发展内河运输符合国家的可持续发展战略，符合建设和谐社会、节约型社会的要求。江苏是资源消耗大省，江苏经济两头在外，原材料和能源完全依赖外部供应，工业制成品大部分需要销往其他省份或出口，发展内河航运在江苏经济和社会发展中具有特殊的战略意义。

水路运输量的快速增长，使得船舶加油量也随之迅猛增加，作为国内油品零售龙头企业的中国石油化工集团公司、中国石油天然气集团公司等企业也加快了在运河及长江中建设水上加油站的步伐。从上游南京到入海口南通共约250 n mile跨度，仅中石化沿江7家分公司就已经拥有16座加油站26条趸船。由于水上加油补给作业的特殊性和复杂性，加油趸船的油品进、销、存管理一直是粗放型、机动型的。随着水上船只的油品需求量不断增加，如何精细化地管理油品，减少损耗，减少人为因素的干扰，精确计量库存，提高售油精度，以便最大限度地优化配送成为当前水上加油站建设的核心问题。

1 水上加油站测量系统设计分析

水上加油站油舱的液位测量系统是实现精确掌握库存油量，加强油品管理，降低人为因素干扰的重点。下面就传统的浮球式液位测量系统和新型磁致伸缩探棒测量系统进行对比分析。

1．1 浮球式液位测量系统

船舶普通液舱的液位测量大多使用浮球式液位计，它利用干簧受磁性吸合的原理，将液面位置的变化转变为电信号的变化，并可通过显示仪用数字显示液体的实际位置，从而达到液面的远距离检测和控制。液位计还可按需要增加Pt100温度传感器或温度开关，以达到液位与温度同时测量或控制的目的。测量的精度可满足一般液舱液位控制的需要，但是不能直观地显示油品的体积、温度补偿后的体积和水位高度，报警功能较为单一。对于水上加油站的油舱测量要求，精度和功能还有待进一步提高和完善。浮球式液位计示意图如图1所示。

图1 浮球式液位计示意图

1．2 磁致伸缩探棒测量系统

磁致伸缩探棒是根据磁致伸缩的原理设计制造的，由密封的金属磁致伸缩探测杆，测量及数据处理与传输的电子头和特制非金属浮子等3部分构成。其基本原理是电子头发射1束电子脉冲，在探测杆上产生1个环形电磁场;探测杆上套有1个随油品液位上下移动的浮子和1个随油水分界面上下移动的浮子，这2个浮子均带有圆形的固定磁铁，各自产生1个固定磁场。当固定磁场与环形电子磁场相遇时，在磁场力作用下，实时产生波导扭曲脉冲，该脉冲通过磁感线由探棒底端的接收器所接收，接收器再将这个扭曲点到接收器的时间转换为液位的高度，该高度又转换成相应的数字信号，传给控制台作进一步处理。探测杆内部装有热敏电阻，经多路转换器完成油舱内液体在液面以下的平均温度的测量。

磁致伸缩探棒和控制台构成一个完整的多功能测量系统，控制台里固化软件能够显示油品的体积、高度、温度、温度补偿后的体积、水位高度以及各类报警等功能。磁致伸缩探棒产生的测量信息，可以实时传输到控制室内部安装的控制台上，由控制台对收集到的各货油舱的信息进行分析处理，在屏幕上显示实时的油品高度、水位高度和温度信息。由于水上加油站所处的特殊工作环境，舱内油品液面一直处于波动状态，解决方法是针对特殊环境，使用专门的数据滤波软件，实时采集液位仪给出的液面信息，通过软件算法的处理，消除江水波动所引起的舱内油品液面的变化，最终得到稳定准确的液面信息和舱内存油的体积信息，并可实现站级数据的快速存储，可随时调阅前期任意时段的库存信息。

目前，国内油品零售企业出于精确化管理的需要，都在加大信息化建设的力度，磁致伸缩探棒测量系统的液位数据在经过滤波软件处理后，自动送到管控电脑数据库，实现了系统数据的自动化采集。并通过管控电脑的网络连接，将液位仪数据上传到公司级数据库中，实现了液位仪数据的远程监控和查看，满足了信息化管理要求的数据集成和上传，实现了库存管理的自动化和实时化。

以VEEDER-ROOT为中国市场研发的经济型液位监测系统TLS50为例，水上加油站实际运行后，液位仪测量数据和手工检尺数据在±1 mm左右，最大偏差为3 mm，证明液位仪可以在实际使用中替代人工检测，实现数据测量的自动化。

2 水上加油站加油系统设计分析

目前水上加油站加油系统大致可分为三种形式，下面就这3种形式的特点进行对比分析。

2．1 完全人工控制加油系统

该类型加油系统采用完全人工控制油泵的启停，仅依靠齿轮式流量计测算累计流量，经人工计算出当次加油的数量。这种加油方式现在已经较少使用，仅在一些船龄较长的水上加油站上使用。其计量精度很差，完全依靠加油工人的熟练程度来控制加油的误差，累积误差很大，且不符合国家关于售油量精度控制的要求，容易造成售油企业和购油船舶的油料损失。这种加油系统的唯一优点是系统建造成本较低，但是加油过程中油料的误差损失将很快抵消掉建造成本的节省。

2．2 微机发油控制器控制加油系统

该系统的核心部分为微机发油控制器，主要由操作编码器与主机单元及显示单元3部分构成。采用IC卡和联网管理，可大大简化发油操作，提高发油效率和精度，同时使油库的效益得到提高，并可随时查询各种业务数据，实现计算机管理。微机发油控制器采取集散控制设计思想，配备计算机后，可将加油站内的所有业务数据进行分类、统计、汇总、自动生成各种报表。通过接受出油管路上装设的温度传感器发回的油料温度数据，可采用人工置温或自动采温2种方式进行温度补偿。微机发油控制器通过控制油泵的启停和电液阀的开闭，实现微机控制发油(体积或重量流量)，其精度满足国标要求。

需要指出的是该系统要实现微机指令对供油量的精度控制，必须使用专门的电液阀。专门的电液阀结构示意图如图2所示。这种类型的电液阀为组合式阀组，通过微机给电液阀上的电磁阀发出一组脉冲开关信号，改变整个阀套内容积量的大小，便能实现主阀开启度的大小，达到慢开、慢关及恒流的目的。主阀上还设有2只调节球阀作为主阀的响应阀，可根据介质的粘度和压力预先调整2只球阀的开启度，从而实现对主阀的开闭时间进行微调。

2．3 成套税控电脑加油机系统

成套税控电脑加油机系统使用陆用成套税控电脑加油机，这类产品目前在陆上加油站使用广泛，技术上非常成熟可靠。其采用大流量加油枪与油泵联动电脑控制的方式，安装和使用都很方便，并且与石油公司的陆上加油站联网方便，工作人员无需再次培训就可熟练操作，后期的维修保养也由于装备数量大的效应而较低。

这种加油系统又分为正压和负压输油技术，其区别在于输油泵是采用潜油泵还是自吸式油泵，表1中列出了2种输油技术的性能参照表。从表中的对比分析可以看出，正压输油技术具有综合优势，渐渐被越来越多的加油站采用，目前仅 VEEDERROOT的正压输油技术在国内2000座加油站投入了使用。

采用正压输油技术的成套税控电脑加油机系统无论从功能性、维护的方便性、营运的成本控制，还是与陆上加油站发展方向的统一性以及联网工作的协调性等，都具有一定的优势，只是初投资的成本较高。但出于对水上加油站的科学管理和降低营运成本的考虑，越来越多的油品零售企业开始接受这一方案。

3 结语

本文就水上加油站的2个核心系统进行了初步分析和讨论，采用先进测量和售油系统是实现陆上、水上加油站点统一管理，减耗增效，增强信息化和精确定量管理的必然要求。

表1 正压和负压输油技术用于水上加油站的性能参照表