Luận văn: Thiết kế hệ thống tự động hóa giám sát bồn bể kho xăng dầu Nghi Sơn

Luận văn thạc sĩ phân tích, thiết kế hệ thống tự động hóa đo lường, giám sát bồn bể kho xăng dầu Nghi Sơn. Tài liệu tham khảo chuyên sâu.

• Tác giả: Ngô Minh Đức
• Người hướng dẫn: TS. Đỗ Mạnh Cường
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Điều Khiển & Tự Động Hóa
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Tự Động Hóa Đo Lường, Quản Lý, Giám Sát Bồn Bể Kho Xăng Dầu Nghị Sơn
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Hệ thống Giám sát Bồn bể Kho xăng dầu Nghĩ Sơn

Luận văn hệ thống giám sát bồn bể kho xăng dầu Nghĩ Sơn là một công trình nghiên cứu quan trọng trong lĩnh vực tự động hóa và điều khiển công nghiệp. Đây là luận văn thạc sĩ kỹ thuật của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, tập trung vào việc thiết kế và triển khai hệ thống tự động hóa đo lường, quản lý và giám sát cho các bồn bể chứa xăng dầu. Kho xăng dầu Nghĩ Sơn là một trong những cơ sở lưu trữ năng lượng lớn nhất tại Việt Nam, nên việc áp dụng công nghệ hiện đại để giám sát và quản lý các bồn bể là vô cùng cần thiết. Luận văn này cung cấp giải pháp toàn diện từ thiết kế, lựa chọn thiết bị đến mô phỏng hệ thống, giúp nâng cao hiệu quả vận hành và an toàn cho toàn bộ kho chứa.

1.1. Nội dung chính của Luận văn

Luận văn bao gồm bốn chương chính: Chương 1 giới thiệu quy trình công nghệ kho xăng dầu và các yêu cầu về cung cấp điện. Chương 2 trình bày hệ thống tự động hóa toàn bộ kho với các hệ thống con như phòng điều khiển, xuất hàng và hệ thống đo lường bồn bể. Chương 3 tập trung vào lựa chọn thiết bị phù hợp, đặc biệt là cảm biến đo mức RADAR. Chương 4 cung cấp hướng dẫn mô phỏng hệ thống sử dụng phần mềm quản lý chuyên dụng.

1.2. Tầm quan trọng của Hệ thống Giám sát

Việc áp dụng hệ thống tự động hóa trong kho xăng dầu giúp giảm thiểu sai sót, tăng độ chính xác trong đo lường và quản lý kho bể. Hệ thống giám sát bồn bể cho phép theo dõi thực thời và cảnh báo kịp thời các sự cố, đảm bảo an toàn và hiệu suất vận hành cao nhất cho các cơ sở lưu trữ năng lượng.

II. Quy trình Công nghệ và Thiết kế Hệ thống

Kho xăng dầu Nghĩ Sơn hoạt động theo một quy trình công nghệ phức tạp, bao gồm các khâu tiếp nhận, lưu trữ và xuất hàng. Luận văn chi tiết hóa các quy phạm và tiêu chuẩn áp dụng cho hệ thống điện, bao gồm mạng điện động lực điều khiển và mạng điện chiều sang sinh hoạt. Hệ thống tự động hóa được thiết kế phải đáp ứng các yêu cầu về độ tin cậy cao, khả năng xử lý dữ liệu nhanh chóng và tích hợp với các thiết bị hiện có. Việc thiết kế hệ thống đo lường sử dụng công nghệ RADAR FMCW cho phép đo mức với độ chính xác cao, không bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường khắc nghiệt như trong các bồn bể chứa xăng dầu.

2.1. Các thành phần chính của Hệ thống

Hệ thống giám sát bồn bể bao gồm: cảm biến đo mức ROSEMOUNT 59008, cảm biến nhiệt độ, bộ điều khiển trung tâm (FCU), và phần mềm quản lý TankMaster. Cảm biến RADAR là thiết bị quan trọng nhất, cung cấp dữ liệu đo mức với độ chính xác cao. Bộ điều khiển xử lý tín hiệu và truyền dữ liệu tới máy chủ trung tâm để giám sát và quản lý toàn bộ kho.

2.2. Nguyên lý hoạt động RADAR FMCW

Hệ thống RADAR FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) hoạt động bằng cách phát sóng liên tục với tần số thay đổi. Sóng phát đi đến mặt chất lỏng và phản xạ trở lại cảm biến. Bằng cách đo thời gian trễ giữa sóng phát và sóng nhận, hệ thống tính toán khoảng cách từ cảm biến đến mặt chất lỏng, từ đó xác định mức chứa trong bồn bể với độ chính xác cao.

III. Lựa chọn Thiết bị và Cài đặt Hệ thống

Luận văn cung cấp chi tiết về quá trình lựa chọn thiết bị phù hợp cho hệ thống đo lường, quản lý, giám sát bồn bể tại kho xăng dầu Nghĩ Sơn. Mỗi thiết bị được chọn dựa trên các tiêu chí kỹ thuật, độ tin cậy, khả năng tương thích với hệ thống hiện có, và chi phí. Cảm biến ROSEMOUNT 59008 được chọn vì khả năng đo lường chính xác trong môi trường khắc nghiệt với nhiệt độ cao. Bộ điều khiển FCU 2160 đảm bảo xử lý tín hiệu nhanh và truyền dữ liệu ổn định. Phần mềm TankMaster cung cấp giao diện người dùng thân thiện cho giám sát và quản lý kho. Quá trình cài đặt hệ thống RAPTOR được thực hiện tuần tự, bao gồm cấu hình kết nối, thiết lập thông số cảm biến, và kiểm tra hoạt động toàn hệ.

3.1. Tiêu chí Lựa chọn Cảm biến đo mức

Cảm biến đo mức phải hoạt động được trong môi trường có nhiệt độ cao (50-70°C) và áp suất cao. Cảm biến RADAR không bị ảnh hưởng bởi đặc tính lý hóa của xăng dầu hoặc sự thay đổi mật độ. Độ chính xác của ±2mm là yêu cầu bắt buộc để giám sát chính xác lượng chứa trong bồn bể, đảm bảo an toàn và hiệu suất kho.

3.2. Cài đặt và Kiểm tra Hệ thống

Sau khi lắp đặt thiết bị tại nhà máy Chevron, hệ thống tự động hóa được cài đặt theo từng bước: kiểm tra kết nối vật lý, cấu hình địa chỉ cho bộ điều khiển, thiết lập thông số truyền thông MODBUS, và chạy thử nghiệm đo lường trên phần mềm WinOpi. Kiểm tra cổng truyền thông đảm bảo dữ liệu được truyền đi chính xác từ cảm biến đến server trung tâm.

IV. Mô phỏng và Ứng dụng Thực tế Hệ thống

Chương 4 của luận văn cung cấp hướng dẫn chi tiết về mô phỏng hệ thống sử dụng phần mềm chuyên dụng. Phần mềm WinSetup được sử dụng để cấu hình các thiết bị phần cứng và thiết lập các tham số truyền thông. Phần mềm WinOpi cung cấp giao diện giám sát mức thực thời với khả năng nhập liệu, xem lịch sử dữ liệu, và tạo báo cáo. Phần mềm TankMaster là hệ thống quản lý cấp cao cung cấp nhiều tính năng như quản lý tài khoản người dùng, lịch sử dữ liệu chi tiết, cảnh báo tự động. Hệ thống đã được triển khai tại nhà máy dầu nhồn Chevron tại khu công nghiệp Dinh Vũ - Hải Phòng, mang lại hiệu quả trong quản lý và giám sát kho bể. Kết quả thực tế cho thấy hệ thống hoạt động ổn định, độ chính xác cao, và cải thiện đáng kể hiệu suất vận hành kho xăng dầu.

4.1. Mô phỏng Hệ thống RAPTOR

Hệ thống RAPTOR được mô phỏng qua các bước: truy cập phần mềm, thiết lập cổng truyền thông COM, cấu hình địa chỉ FCU, và tạo các đối tượng bồn bể trong cơ sở dữ liệu. Kiểm tra kết nối được thực hiện bằng cách gửi các lệnh điều khiển và quan sát phản ứi từ bộ điều khiển. Mô phỏng cho phép kiểm tra toàn bộ luồng dữ liệu trước khi triển khai thực tế.

4.2. Quản lý Dữ liệu và Báo cáo

Phần mềm TankMaster lưu trữ tất cả dữ liệu đo lường từ các bồn bể với lịch sử chi tiết. Tính năng Historical Data View cho phép xem dữ liệu trong các khoảng thời gian khác nhau. Hệ thống cho phép sao lưu dữ liệu định kỳ, tạo báo cáo theo yêu cầu, và phân tích xu hướng mức chứa để tối ưu hóa hoạt động kho.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 - Giới thiệu đặc điểm quy trinh công nghệ Kho xăng dầu Nghĩ Sơn ® Chượng II- Hệ thống tự đệng hóa trong kho xăng đầu ø Chương Hi - Thiết kế lựa chọn giải pháp tự động hóa do lường và quản lý bôn bề xăng đâu Kho xăng dâu Nghỉ Sơn « Chượng IV -Mö phỏng hệ thống tự động hóa đo lường vả quan ly, giám sát bổn bể xăng đâu Kho xăng dâu Nghỉ Sơn ‘Tuy khối lượng công việc cần thực hiện lớn, sơng với nỏ lực của bản thân và sự hướng dẫn tận tình của thấy cô, cùng sự giúp đỡ cửa bạn bè, đồng nghiệp. Em đã thục hiện và hoàn thành dễ tải ;“ Thiết kế hệ thông tự ding hóa do lường, quản ÿÿ, giám sát bén bễ Kho xăng dâu Nghĩ Sơn "đúng thời hạn. Tâm xin chân thành cảm on su chi bao, day dé tan tỉnh của các thấy, các cô trong bộ môn Tự dộng hỏa công nghiệp Viện Điện - Trường Đại học Bách Khoa Ua Néi. Em cũng xin chân thành cảm on ban lãnh dao, déng nghiệp của Công ty Tư vận Xây dựng Pelrolimex đã tạo mọi điều kiện cho em được Hưục hiện hiận văn trong suốt thời gian em tìm hiểu nghiên cứu thiết kế Lời nói đầu Trong nên kinh tế quốc đân năng hượng là một nhân té tdi quan trọng có khả năng duy trìlà động lực để phát triển sản xuất Trang đó, xăng dầu là nguồn năng lượng không thế thiểu trong các hoạt động sân xuất, giao thông vận tâi, gỏp phan to lớn vào sự phát triền cửa nẻn kinh tế quốo dan Tự động hoá là một Tĩnh vực đã được hình thành và phát triển rộng lớn trên phạm vi toàn thế giới, nó đem lại một phần.không nhỏ cho việc tạo ra các sản phẩm có chất lượng và dé phức tap cao phục vụ thu cầu thiết yêu trong cuộc s Ở nước ta, lĩnh vực tự động hoá đã được Đảng và Nhà nước quan tâm va dau tr rat lớn, củng với các lĩnh vục công nghiệp chuyển địch nên kinh tế tho định hướng công nghiệp hoá - hiện đại loá đất nuớc Không ngoài mục đích đó, việc ứng dung tự động hóa vào việc khai thái „ quản lý xuất nhập xăng đầu là rất cần thiết Trong luận văn thạc kỹ thuật: ):“ Thiết kế hệ thông tự động hóa do lường, quản bi, gidm sát bốn bề Kho xăng dầu Nghĩ Sơn” Luận văn trình bay theo cầu trúc gồm bốn chương : » Chương 1 - Giới thiệu đặc điểm quy trinh công nghệ Kho xăng dầu Nghĩ Sơn ® Chượng II- Hệ thống tự đệng hóa trong kho xăng đầu ø Chương Hi - Thiết kế lựa chọn giải pháp tự động hóa do lường và quản lý bôn bề xăng đâu Kho xăng dâu Nghỉ Sơn « Chượng IV -Mö phỏng hệ thống tự động hóa đo lường vả quan ly, giám sát bổn bể xăng đâu Kho xăng dâu Nghỉ Sơn ‘Tuy khối lượng công việc cần thực hiện lớn, sơng với nỏ lực của bản thân và sự hướng dẫn tận tình của thấy cô, cùng sự giúp đỡ cửa bạn bè, đồng nghiệp.

Em đã thục hiện và hoàn thành dễ tải ;“ Thiết kế hệ thông tự ding hóa do lường, quản ÿÿ, giám sát bén bễ Kho xăng dâu Nghĩ Sơn "đúng thời hạn. Tâm xin chân thành cảm on su chi bao, day dé tan tỉnh của các thấy, các cô trong bộ môn Tự dộng hỏa công nghiệp Viện Điện - Trường Đại học Bách Khoa Ua Néi. Em cũng xin chân thành cảm on ban lãnh dao, déng nghiệp của Công ty Tư vận Xây dựng Pelrolimex đã tạo mọi điều kiện cho em được Hưục hiện hiận văn trong suốt thời gian em tìm hiểu nghiên cứu thiết kế Lời nói đầu Trong nên kinh tế quốc đân năng hượng là một nhân té tdi quan trọng có khả năng duy trìlà động lực để phát triển sản xuất Trang đó, xăng dầu là nguồn năng lượng không thế thiểu trong các hoạt động sân xuất, giao thông vận tâi, gỏp phan to lớn vào sự phát triền cửa nẻn kinh tế quốo dan Tự động hoá là một Tĩnh vực đã được hình thành và phát triển rộng lớn trên phạm vi toàn thế giới, nó đem lại một phần.không nhỏ cho việc tạo ra các sản phẩm có chất lượng và dé phức tap cao phục vụ thu cầu thiết yêu trong cuộc s Ở nước ta, lĩnh vực tự động hoá đã được Đảng và Nhà nước quan tâm va dau tr rat lớn, củng với các lĩnh vục công nghiệp chuyển địch nên kinh tế tho định hướng công nghiệp hoá - hiện đại loá đất nuớc Không ngoài mục đích đó, việc ứng dung tự động hóa vào việc khai thái „ quản lý xuất nhập xăng đầu là rất cần thiết Trong luận văn thạc kỹ thuật: ):“ Thiết kế hệ thông tự động hóa do lường, quản bi, gidm sát bốn bề Kho xăng dầu Nghĩ Sơn” Luận văn trình bay theo cầu trúc gồm bốn chương : » Chương 1 - Giới thiệu đặc điểm quy trinh công nghệ Kho xăng dầu Nghĩ Sơn ® Chượng II- Hệ thống tự đệng hóa trong kho xăng đầu ø Chương Hi - Thiết kế lựa chọn giải pháp tự động hóa do lường và quản lý bôn bề xăng đâu Kho xăng dâu Nghỉ Sơn « Chượng IV -Mö phỏng hệ thống tự động hóa đo lường vả quan ly, giám sát bổn bể xăng đâu Kho xăng dâu Nghỉ Sơn ‘Tuy khối lượng công việc cần thực hiện lớn, sơng với nỏ lực của bản thân và sự hướng dẫn tận tình của thấy cô, cùng sự giúp đỡ cửa bạn bè, đồng nghiệp. Em đã thục hiện và hoàn thành dễ tải ;“ Thiết kế hệ thông tự ding hóa do lường, quản ÿÿ, giám sát bén bễ Kho xăng dâu Nghĩ Sơn "đúng thời hạn.

Tâm xin chân thành cảm on su chi bao, day dé tan tỉnh của các thấy, các cô trong bộ môn Tự dộng hỏa công nghiệp Viện Điện - Trường Đại học Bách Khoa Ua Néi. Em cũng xin chân thành cảm on ban lãnh dao, déng nghiệp của Công ty Tư vận Xây dựng Pelrolimex đã tạo mọi điều kiện cho em được Hưục hiện hiận văn trong suốt thời gian em tìm hiểu nghiên cứu thiết kế Hình 4. Cau hình cổng truyền thông cho FCƯ. Cầu hinh Slaye I2atabase cho CU.

Cai dai Tankhub 2410 Hinh 4. Nhập tén cho 2410 Tank HUB. Cải đặt truyền thông qua TCU hoặc trực tiếp tới TankMaster. Cu hinh Slave Database cho Tankbub.

Khai báo tên cho các thiết bị trên TankkMastar.14 Cầu hình hiến thị cho Tarikhulb Hình 4. Kết thúc qua tinh cai dit tankbub Linh 4. Các thiết bị tự động cải đặt đi kèm với Tankhub. Khai báo loại ăng ten.

Thai báo tham số bê Tlinh 4. Câu hình 22XX ATD.20 Cửa số tính toán nhiệt đô trung bình Hinh 4.21 Câu hình cho thiết bị hiển thị đữ hiệu chân bổn Hinh 4. Câu hình rơ le cho hệ thông cánh báo báo tân. Ví dụ giám sái một bên riêng lẻ Hình 4.

Giảm sát dữ liệu nhóm các bồi Linh 4. Quan sát dữ liệu dạng Borgraph. Quan sắt dứt liệu dang Observed Inventory Hình 4.Chức nẵng Tan Capacity Setup. ‘Tao file bao cdo trong WiNOPi oases ssecsssteseetiseeniatineenineeneensse Hinh 4.29 Bang Historical table - Hinh 4.

Chon các biến cho báng Historical Table.31 Chọn các biến cần giảm sát cho các bồn.32 GChợn khoáng thời gian quan sát dữ liệu. Cửa số View Setup. Cai dat Sample Setup cho Historical View Hinh 4. Backup hé thông lrên thanh Administrator Program Hinh 4.

Chức năng Backup vũ Hình 4. Cau hình cổng truyền thông cho FCƯ. Cầu hinh Slaye I2atabase cho CU. Cai dai Tankhub 2410 Hinh 4.

Nhập tén cho 2410 Tank HUB. Cải đặt truyền thông qua TCU hoặc trực tiếp tới TankMaster. Cu hinh Slave Database cho Tankbub. Khai báo tên cho các thiết bị trên TankkMastar.14 Cầu hình hiến thị cho Tarikhulb Hình 4.

Kết thúc qua tinh cai dit tankbub Linh 4. Các thiết bị tự động cải đặt đi kèm với Tankhub. Khai báo loại ăng ten. Thai báo tham số bê Tlinh 4.

Câu hình 22XX ATD.20 Cửa số tính toán nhiệt đô trung bình Hinh 4.21 Câu hình cho thiết bị hiển thị đữ hiệu chân bổn Hinh 4. Câu hình rơ le cho hệ thông cánh báo báo tân. Ví dụ giám sái một bên riêng lẻ Hình 4. Giảm sát dữ liệu nhóm các bồi Linh 4.

Quan sát dữ liệu dạng Borgraph. Quan sắt dứt liệu dang Observed Inventory Hình 4.Chức nẵng Tan Capacity Setup. ‘Tao file bao cdo trong WiNOPi oases ssecsssteseetiseeniatineenineeneensse Hinh 4.29 Bang Historical table - Hinh 4. Chon các biến cho báng Historical Table.31 Chọn các biến cần giảm sát cho các bồn.32 GChợn khoáng thời gian quan sát dữ liệu.

Cửa số View Setup. Cai dat Sample Setup cho Historical View Hinh 4. Backup hé thông lrên thanh Administrator Program Hinh 4. Chức năng Backup vũ Lời nói đầu Trong nên kinh tế quốc đân năng hượng là một nhân té tdi quan trọng có khả năng duy trìlà động lực để phát triển sản xuất Trang đó, xăng dầu là nguồn năng lượng không thế thiểu trong các hoạt động sân xuất, giao thông vận tâi, gỏp phan to lớn vào sự phát triền cửa nẻn kinh tế quốo dan Tự động hoá là một Tĩnh vực đã được hình thành và phát triển rộng lớn trên phạm vi toàn thế giới, nó đem lại một phần.không nhỏ cho việc tạo ra các sản phẩm có chất lượng và dé phức tap cao phục vụ thu cầu thiết yêu trong cuộc s Ở nước ta, lĩnh vực tự động hoá đã được Đảng và Nhà nước quan tâm va dau tr rat lớn, củng với các lĩnh vục công nghiệp chuyển địch nên kinh tế tho định hướng công nghiệp hoá - hiện đại loá đất nuớc Không ngoài mục đích đó, việc ứng dung tự động hóa vào việc khai thái „ quản lý xuất nhập xăng đầu là rất cần thiết Trong luận văn thạc kỹ thuật: ):“ Thiết kế hệ thông tự động hóa do lường, quản bi, gidm sát bốn bề Kho xăng dầu Nghĩ Sơn” Luận văn trình bay theo cầu trúc gồm bốn chương : » Chương 1 - Giới thiệu đặc điểm quy trinh công nghệ Kho xăng dầu Nghĩ Sơn ® Chượng II- Hệ thống tự đệng hóa trong kho xăng đầu ø Chương Hi - Thiết kế lựa chọn giải pháp tự động hóa do lường và quản lý bôn bề xăng đâu Kho xăng dâu Nghỉ Sơn « Chượng IV -Mö phỏng hệ thống tự động hóa đo lường vả quan ly, giám sát bổn bể xăng đâu Kho xăng dâu Nghỉ Sơn ‘Tuy khối lượng công việc cần thực hiện lớn, sơng với nỏ lực của bản thân và sự hướng dẫn tận tình của thấy cô, cùng sự giúp đỡ cửa bạn bè, đồng nghiệp.

Em đã thục hiện và hoàn thành dễ tải ;“ Thiết kế hệ thông tự ding hóa do lường, quản ÿÿ, giám sát bén bễ Kho xăng dâu Nghĩ Sơn "đúng thời hạn.