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【摘要】国外LPG槽车装车工艺比国内油品槽车装车工艺复杂且设计起点高，给国外供货，现场组装装车系统，费用高、周期长、质量不稳定，为解决以上问题，在国内，将装车系统的仪表设备集成在一个撬内，并完成电气安装、强度试验、气密测试、仪表测试等，到国外用户现场后，连接接地螺栓、工艺管线、通讯和供电线路，经过简单调试，装车控制系统即可以使用。结合LPG装车撬技术特点，仪表配置，以及现场应用经验，对LPG装车系统中的设计数据、功能、操作进行叙述，并根据实际供货进行讲解。
【关键词】LPG装车 装车撬 装车控制系统
1 装车工艺
按照国外的汽车LPG装车的PID结构，装车工艺管线包括装车液相线、气相线、压力泄放线、排净线线，设计的装车流速为45.36m3/h，设计的液相入口为3”，气相线为2”，压力泄放线为2”，放净线为1/2”，装车撬设计压力为25barg，操作压力为0.6～0.9 barg，气相操作压力为0.01～0.3barg，操作温度为-55～60℃.
装车液相线依次消气过滤器（含安全阀、差压表）、质量流量计、数控调节阀，然后连接至液相装车臂及拉断阀；装车气相管线直接连接气相装车臂及拉断阀；系统内还配置静电接地控制器及接地装置，保证槽车装车时能够及时释放累积静电。同时在液相线安装安全阀，撬架一侧安装专用的批量控制器和紧急停车按钮，定量控制仪连接质量流量计、流量控制阀、静电接地，并通过485通讯把数据远传等，组成装车控制系统。
装车前，首先连接槽车和装车臂，并接好静电接地夹，接着在定量控制仪上输入装车量，检查现场无误后，开始启动装车，定量控制仪缓慢打开数控调节阀的开度，用小流量进行装车，流量计开始计量；当达到设定的安全量后，定量控制仪自动开始全速装车，定量控制仪缓慢打开数控调节阀到设定的正常装车流量；当装车量达到设定的大提前量时，开始逐步调小阀门，批量控制器缓慢关闭数控调节阀到设定的小流量，提高装车精度；当装车量达到装车提前量时，定量控制仪关闭阀门，操作员关闭槽车上的阀门后，然后按照工艺要求进行残液泄放，完成装车作业；所有的过程由定量控制仪上提示操作步骤。
2 设备及仪表配置
2.1 LPG装车臂
装车臂是装车系统中的槽车和管线的连接设备，因LPG为密闭装车，LPG装车臂采用双臂带立柱结构，两条臂上下安装，分别接槽车的液相口和气相口，用于LPG装车和回气，立柱支撑结构用于支承整台鹤管，可以使臂上接口处承受之重力及扭矩减到最小，并可以使臂对管线的扭矩及载荷减小到最小，这样可以保证臂的使用寿命及现场管线不受损伤。延长密封件的寿命；每条装车臂上安装有5个旋转接头保证装车臂的接口能够在360度空间内自由活动，同时也保证装车臂接口和槽车接口连接后处于正对状态；每条装车臂上还必须配置弹簧平衡机构，保证在100Nm的作用力下，用以平衡外臂及垂管的重量，可实现在工作范围内的随意平衡，操作灵活、轻巧，维护简单；使对位操作轻巧、方便。
装车臂的旋转接头的材料必须进行深冷加工处理，保证其强度和耐磨性。装车液相臂和气相液相臂入口为3”，和槽车连接的出口为3”-ANSI#150RF（伊朗采用这个标准），装车臂上必须安装切断球阀和拉断阀，非紧急状态下切断球阀为常开状态，而采用球阀结构满足快速开启和关闭要求，对于LPG装车上的球阀很重要，而且频繁操作，所以阀门的质量要求比较高。装车臂的前端旁路残夜放净阀，用于装车后对装车臂前端的残液进行泄放。
2.2 质量流量计
质量流量计在装车过程中测量装车量，由于LPG装车过程中会产生气体，且气相为设计流量计，会导致装车中的回气不计量，所以质量流量计作为系统控制用，不作为贸易交割计量。质量流量计按照设计流量选配，流量计的精度选0.1级，结构选择一体式。
2.3 数控调节阀门
系统中的数控调节阀很重要，如果调节阀不能可靠进行流量控制，装车系统就存在安全隐患，一般采用数控调节阀；另外还兼做紧急切断阀用，采用双电磁阀结构，这种国内产品的数控调节阀在调节上不是很稳定，不能实现多级调节，目前LPG装车撬一般采用进口数控调节阀。
2.4 定量控制仪
定量控制仪采用PLC结构，每个装车撬独立成为一个控制单元，硬件上能够对流量、静电信号的采集，实现对数控调节阀的控制，软件上必须具备以下功能：
（1）定量控制功能：程序化装车，控制相关阀门，采集流量，到达预定装车量时，按预设程序关闭阀门，实现定量装车；
（2）流量控制功能：定量控制仪采集质量流量计信号，控制装车撬内的数控调节阀的开度，在开始装车、装车过程中和装车结束时，分别控制装车流量，满足装车工艺及安全要求。
（3）静电联锁功能：装车撬内安装静电接地控制器，为了装车安全，装车过程中监测槽车接地电阻，当接地不良时，系统报警，并切断装车阀。
（4）防雷设计：定量控制仪和外部连接的通讯线路、供电线路、信号线路加装防雷栅，防止雷击后损坏系统内仪表。
（5）面板提示功能：LPG装车过程复杂，操作阀门8个以上（包括槽车上的阀门），对于新的操作员不能记住流程，通过面板提示在定量控制仪上，做到规范操作，防止不安全的情况发生。
（6）数据通讯功能：定量控制仪采用标准的RS485/MODBUS-RTU通讯标准，可以实时将装车时的各种数据向控制系统发送，满足集中管理要求。
2.4 消气过滤器
在国内项目中，使用消气过滤器的情况多为体积流量计为防止介质中有杂质造成流量计卡住，现在使用在LPG装车中，是由于LPG在生产、储存和使用中经常呈现气态和液态两种状态，为了消除介质中的气态和杂质，使用消气过滤器，这个在国内项目中使用极少。由于LPG的液态相对密度约为0.5-0.59之间，接近为水的一半。当LPG中含有水分时，水就会沉积在容器的底部，这样会造成容器底部腐蚀，缩短容器的使用寿命，因此过滤器下有泄放口。同时加装差压表来检测过滤器中的通过力，当差压表的指针在装车时，指向在红色区域时，则需清理过滤器。
2.5 安全阀
由于LPG的液态体积膨胀为250倍的气态时，对管线极其危险，因此增加了安全阀功能。这个在国内同类装车中使用比较少。在同种类产品中，国内产的品质在国外用户的认可度还是相对低。
参考文献
[1] 徐伟东，崔文彩，刘桂琴.LPG/LNG槽车运输防御性驾驶安全手册.珠海出版社，2009
[2] 杜军.LPG的储运设计.2001.11（4）：21-22
[3] 顾安忠.液化天然气技术手册[M].北京：机械工业出版社，2010，284-345
[4] 赵毅，李晓辉.PLC控制系统可靠性的研究[J].煤矿机械，2006，2 7（4）：584-586
[5] 王念春.基于Modbus协议的PC与下位机PLC间的通信程序[J].自动化仪表，2001，08（22）：44-46
作者简介
王正（1980-），男，江苏徐州人，中级工程师，2003年毕业于淮海工学院，电子信息工程，学士，目前从事化工储运装卸设备及自动化控制系统工程技术研究。
【关键词】LPG装车 装车撬 装车控制系统
1 装车工艺
按照国外的汽车LPG装车的PID结构，装车工艺管线包括装车液相线、气相线、压力泄放线、排净线线，设计的装车流速为45.36m3/h，设计的液相入口为3”，气相线为2”，压力泄放线为2”，放净线为1/2”，装车撬设计压力为25barg，操作压力为0.6～0.9 barg，气相操作压力为0.01～0.3barg，操作温度为-55～60℃.
装车液相线依次消气过滤器（含安全阀、差压表）、质量流量计、数控调节阀，然后连接至液相装车臂及拉断阀；装车气相管线直接连接气相装车臂及拉断阀；系统内还配置静电接地控制器及接地装置，保证槽车装车时能够及时释放累积静电。同时在液相线安装安全阀，撬架一侧安装专用的批量控制器和紧急停车按钮，定量控制仪连接质量流量计、流量控制阀、静电接地，并通过485通讯把数据远传等，组成装车控制系统。
装车前，首先连接槽车和装车臂，并接好静电接地夹，接着在定量控制仪上输入装车量，检查现场无误后，开始启动装车，定量控制仪缓慢打开数控调节阀的开度，用小流量进行装车，流量计开始计量；当达到设定的安全量后，定量控制仪自动开始全速装车，定量控制仪缓慢打开数控调节阀到设定的正常装车流量；当装车量达到设定的大提前量时，开始逐步调小阀门，批量控制器缓慢关闭数控调节阀到设定的小流量，提高装车精度；当装车量达到装车提前量时，定量控制仪关闭阀门，操作员关闭槽车上的阀门后，然后按照工艺要求进行残液泄放，完成装车作业；所有的过程由定量控制仪上提示操作步骤。
2 设备及仪表配置
2.1 LPG装车臂
装车臂是装车系统中的槽车和管线的连接设备，因LPG为密闭装车，LPG装车臂采用双臂带立柱结构，两条臂上下安装，分别接槽车的液相口和气相口，用于LPG装车和回气，立柱支撑结构用于支承整台鹤管，可以使臂上接口处承受之重力及扭矩减到最小，并可以使臂对管线的扭矩及载荷减小到最小，这样可以保证臂的使用寿命及现场管线不受损伤。延长密封件的寿命；每条装车臂上安装有5个旋转接头保证装车臂的接口能够在360度空间内自由活动，同时也保证装车臂接口和槽车接口连接后处于正对状态；每条装车臂上还必须配置弹簧平衡机构，保证在100Nm的作用力下，用以平衡外臂及垂管的重量，可实现在工作范围内的随意平衡，操作灵活、轻巧，维护简单；使对位操作轻巧、方便。
装车臂的旋转接头的材料必须进行深冷加工处理，保证其强度和耐磨性。装车液相臂和气相液相臂入口为3”，和槽车连接的出口为3”-ANSI#150RF（伊朗采用这个标准），装车臂上必须安装切断球阀和拉断阀，非紧急状态下切断球阀为常开状态，而采用球阀结构满足快速开启和关闭要求，对于LPG装车上的球阀很重要，而且频繁操作，所以阀门的质量要求比较高。装车臂的前端旁路残夜放净阀，用于装车后对装车臂前端的残液进行泄放。
2.2 质量流量计
质量流量计在装车过程中测量装车量，由于LPG装车过程中会产生气体，且气相为设计流量计，会导致装车中的回气不计量，所以质量流量计作为系统控制用，不作为贸易交割计量。质量流量计按照设计流量选配，流量计的精度选0.1级，结构选择一体式。
2.3 数控调节阀门
系统中的数控调节阀很重要，如果调节阀不能可靠进行流量控制，装车系统就存在安全隐患，一般采用数控调节阀；另外还兼做紧急切断阀用，采用双电磁阀结构，这种国内产品的数控调节阀在调节上不是很稳定，不能实现多级调节，目前LPG装车撬一般采用进口数控调节阀。
2.4 定量控制仪
定量控制仪采用PLC结构，每个装车撬独立成为一个控制单元，硬件上能够对流量、静电信号的采集，实现对数控调节阀的控制，软件上必须具备以下功能：
（1）定量控制功能：程序化装车，控制相关阀门，采集流量，到达预定装车量时，按预设程序关闭阀门，实现定量装车；
（2）流量控制功能：定量控制仪采集质量流量计信号，控制装车撬内的数控调节阀的开度，在开始装车、装车过程中和装车结束时，分别控制装车流量，满足装车工艺及安全要求。
（3）静电联锁功能：装车撬内安装静电接地控制器，为了装车安全，装车过程中监测槽车接地电阻，当接地不良时，系统报警，并切断装车阀。
（4）防雷设计：定量控制仪和外部连接的通讯线路、供电线路、信号线路加装防雷栅，防止雷击后损坏系统内仪表。
（5）面板提示功能：LPG装车过程复杂，操作阀门8个以上（包括槽车上的阀门），对于新的操作员不能记住流程，通过面板提示在定量控制仪上，做到规范操作，防止不安全的情况发生。
（6）数据通讯功能：定量控制仪采用标准的RS485/MODBUS-RTU通讯标准，可以实时将装车时的各种数据向控制系统发送，满足集中管理要求。
2.4 消气过滤器
在国内项目中，使用消气过滤器的情况多为体积流量计为防止介质中有杂质造成流量计卡住，现在使用在LPG装车中，是由于LPG在生产、储存和使用中经常呈现气态和液态两种状态，为了消除介质中的气态和杂质，使用消气过滤器，这个在国内项目中使用极少。由于LPG的液态相对密度约为0.5-0.59之间，接近为水的一半。当LPG中含有水分时，水就会沉积在容器的底部，这样会造成容器底部腐蚀，缩短容器的使用寿命，因此过滤器下有泄放口。同时加装差压表来检测过滤器中的通过力，当差压表的指针在装车时，指向在红色区域时，则需清理过滤器。
2.5 安全阀
由于LPG的液态体积膨胀为250倍的气态时，对管线极其危险，因此增加了安全阀功能。这个在国内同类装车中使用比较少。在同种类产品中，国内产的品质在国外用户的认可度还是相对低。
参考文献
[1] 徐伟东，崔文彩，刘桂琴.LPG/LNG槽车运输防御性驾驶安全手册.珠海出版社，2009
[2] 杜军.LPG的储运设计.2001.11（4）：21-22
[3] 顾安忠.液化天然气技术手册[M].北京：机械工业出版社，2010，284-345
[4] 赵毅，李晓辉.PLC控制系统可靠性的研究[J].煤矿机械，2006，2 7（4）：584-586
[5] 王念春.基于Modbus协议的PC与下位机PLC间的通信程序[J].自动化仪表，2001，08（22）：44-46
作者简介
王正（1980-），男，江苏徐州人，中级工程师，2003年毕业于淮海工学院，电子信息工程，学士，目前从事化工储运装卸设备及自动化控制系统工程技术研究。