久久久91-久久久91精品国产一区二区-久久久91精品国产一区二区三区-久久久999国产精品-久久久999久久久精品

河北某年產(chǎn)100kt膠乳項(xiàng)目罐區(qū)儲(chǔ)運(yùn)生產(chǎn)過(guò)程中存在大量的易燃和易爆物質(zhì)，如丁二烯、苯乙烯、醋酸乙烯等，其中丁二烯儲(chǔ)存在1000m3的壓力球罐，其他物料存放在相應(yīng)的立式儲(chǔ)罐。根據(jù)《SH/T3007-2007石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》，壓力儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置液位計(jì)、高液位報(bào)警器和高高液位自動(dòng)聯(lián)鎖切斷進(jìn)料裝置[1]。設(shè)計(jì)中儲(chǔ)罐液位計(jì)一般采用壓差式液位計(jì)，同時(shí)設(shè)置高液位報(bào)警和高高液位聯(lián)鎖停卸車泵，高液位報(bào)警器一般選用液位開(kāi)關(guān)。

1　外貼液位開(kāi)關(guān)的工作原理及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

現(xiàn)在工業(yè)上使用的液位開(kāi)關(guān)有超聲波式、浮力式、浸入式電容式、音叉式、壓力式液位開(kāi)關(guān)。其中大部分是接觸式[2]。在本項(xiàng)目中，針對(duì)球罐容積大、盡量不開(kāi)孔，儲(chǔ)存物料易燃易爆、不接觸外界空氣等環(huán)境條件，需要選用一種非接觸式、不開(kāi)孔插入的液位開(kāi)關(guān)，外貼式超聲波液位開(kāi)關(guān)正好滿足這種要求。

1.1　工作原理

超聲波液位檢測(cè)有脈沖回波法、共振法、頻差法以及聲衰減法等，其中應(yīng)用較廣的是脈沖回波法[3]。超聲波在罐壁內(nèi)環(huán)繞及反射不受介質(zhì)氣泡、壓力等因素的影響。外貼式超聲波液位開(kāi)關(guān)及其探頭產(chǎn)生高頻超聲波脈沖可穿過(guò)容器壁，此脈沖在容器壁和液體中傳播以及被反射回來(lái)，通過(guò)對(duì)這種反射特性的檢測(cè)和計(jì)算，判斷出檢測(cè)點(diǎn)處容器內(nèi)是否有液，對(duì)液位進(jìn)行檢測(cè)報(bào)警。同時(shí)液位開(kāi)關(guān)輸出繼電器信號(hào)送入DCS系統(tǒng)或其他過(guò)程控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)液位的聯(lián)鎖控制。

1.2　應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

外貼式超聲波液位開(kāi)關(guān)采用非接觸式測(cè)量，測(cè)量過(guò)程中不與介質(zhì)直接接觸，不受介質(zhì)的溫度、比重、腐蝕性的影響，并有效剔除介質(zhì)掛壁及上部起霧和泡沫影響，較好地保證了工作的可靠性。測(cè)量介質(zhì)包含純凈液體、乳狀液體、懸浮狀液體，也可配多種探頭，不僅可測(cè)量常壓和高壓的儲(chǔ)罐裝置，還適用于對(duì)衛(wèi)生要求嚴(yán)格的環(huán)保型罐；解決了厚壁儲(chǔ)罐液位報(bào)警測(cè)量的難題，最大可測(cè)罐壁厚達(dá)到60mm。非接觸式罐壁外安裝、不開(kāi)孔、不動(dòng)火、工作量小、安裝費(fèi)用低，不需要停止生產(chǎn)運(yùn)行即可安裝維護(hù)和使用；目前安裝方式較多的是磁力吸附方式和膠粘安裝方式。開(kāi)關(guān)重復(fù)性和穩(wěn)定性高，不易造成誤報(bào)警；沒(méi)有可動(dòng)部件，幾乎可以做到無(wú)磨損、無(wú)腐蝕，使用壽命較長(zhǎng)；環(huán)境溫度可高至300℃，并且和壓力無(wú)關(guān)；裝有復(fù)合探頭的此裝置還能自動(dòng)校準(zhǔn)，免調(diào)試[4]。

圖1為液位開(kāi)關(guān)安裝示意圖（以立式儲(chǔ)罐為例）。

圖1 外貼式超聲波液位開(kāi)關(guān)安裝示意

2　球罐SIS系統(tǒng)控制參數(shù)和設(shè)計(jì)

罐區(qū)生產(chǎn)過(guò)程主要使用DCS系統(tǒng)進(jìn)行控制，對(duì)儲(chǔ)罐的壓力、液位等參數(shù)設(shè)置聲光報(bào)警和聯(lián)鎖系統(tǒng)。因罐區(qū)涉及“兩重點(diǎn)一重大”（即重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化學(xué)品、重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化工工藝和危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源），經(jīng)過(guò)對(duì)罐區(qū)內(nèi)危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源進(jìn)行辨識(shí)和計(jì)算，確定丁二烯球罐屬于一級(jí)重大危險(xiǎn)源；通過(guò)進(jìn)行危險(xiǎn)與可操作性（HAZOP）分析，確定丁二烯球罐的安全危險(xiǎn)等級(jí)為SIL2級(jí)，為了進(jìn)一步提高罐區(qū)的本質(zhì)安全性水平、保證安全生產(chǎn)，防止事故發(fā)生，設(shè)置了安全儀表系統(tǒng)(SIS，Safety InstrumentedSystem)，正常生產(chǎn)時(shí)SIS系統(tǒng)處于休眠或靜止?fàn)顟B(tài)，一旦球罐出現(xiàn)可能導(dǎo)致安全事故的情況時(shí)，系統(tǒng)能夠瞬間準(zhǔn)確動(dòng)作，進(jìn)行緊急事故切斷和聯(lián)鎖控制，使生產(chǎn)過(guò)程安全停止運(yùn)行或自動(dòng)導(dǎo)入預(yù)定的安全狀態(tài)，作為工業(yè)過(guò)程中更為重要的安全控制措施[5]。

2.1　主要控制參數(shù)

在大容量球罐檢測(cè)控制中，罐體的溫度、罐內(nèi)的壓力和液位為主要的控制參數(shù)。丁二烯球罐的液位由于生產(chǎn)裝置的用料和罐區(qū)裝卸鶴管的進(jìn)料不斷發(fā)生變化，可能會(huì)出現(xiàn)丁二烯物料抽干和物料冒頂泄漏的危險(xiǎn)，因此SIS系統(tǒng)的主要控制參數(shù)為球罐的液位，儀表檢測(cè)元件和取源點(diǎn)獨(dú)立設(shè)置，分別采用外貼式超聲波液位開(kāi)關(guān)和磁致伸縮液位計(jì)兩種測(cè)量方式不同的液位傳感器構(gòu)成“1oo2”冗余，液位開(kāi)關(guān)和磁致伸縮液位計(jì)分別進(jìn)行高高液位報(bào)警，信號(hào)送至SIS系統(tǒng)進(jìn)行比較，只要有一個(gè)達(dá)到設(shè)定值，系統(tǒng)送出信號(hào)進(jìn)行緊急事故聯(lián)鎖。

設(shè)置的緊急事故切斷和聯(lián)鎖關(guān)閉進(jìn)料閥門采用冗余電磁閥，為分別帶兩個(gè)電磁閥的開(kāi)關(guān)閥，系統(tǒng)正常操作條件下帶電，聯(lián)鎖時(shí)不帶電；冗余輸入的SIS系統(tǒng)邏輯包括輸入信號(hào)偏差報(bào)警，其中2個(gè)變送器的信號(hào)偏差，報(bào)警設(shè)定值為5%。

2.2　SIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)

SIS系統(tǒng)整體包括現(xiàn)場(chǎng)儀表和執(zhí)行器，按照故障安全型設(shè)計(jì)；系統(tǒng)獨(dú)立于DCS系統(tǒng)設(shè)置，采用經(jīng)過(guò)SIL認(rèn)證的PLC系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)鎖控制；可與DCS進(jìn)行通訊，但DCS系統(tǒng)不能向SIS系統(tǒng)寫(xiě)入數(shù)據(jù)。為避免SIS系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)的信號(hào)接線出現(xiàn)差錯(cuò)，SIS系統(tǒng)配置獨(dú)立的控制機(jī)柜、工程師站、操作員站和獨(dú)立的通信網(wǎng)絡(luò)、冗余電源等。SIS系統(tǒng)中使用的軟件、硬件和儀表必須遵守正式版本并已商業(yè)化，同時(shí)必須獲得國(guó)家有關(guān)防爆、計(jì)量、壓力容器等強(qiáng)制認(rèn)證。嚴(yán)禁使用任何試驗(yàn)產(chǎn)品。

設(shè)計(jì)的球罐SIS系統(tǒng)聯(lián)鎖控制流程如圖2所示。圖2中LSA儀表點(diǎn)為外貼式液位開(kāi)關(guān)，LISA儀表點(diǎn)為磁致伸縮液位計(jì)。

圖2 球罐SIS系統(tǒng)聯(lián)鎖控制流程示意圖

設(shè)計(jì)的SIS系統(tǒng)具體聯(lián)鎖控制如下：

當(dāng)丁二烯球罐外貼液位開(kāi)關(guān)或磁致伸縮液位計(jì)任一液位高于設(shè)定值時(shí)，SIS系統(tǒng)進(jìn)行聲光報(bào)警，同時(shí)送出兩路開(kāi)關(guān)量聯(lián)鎖信號(hào)，送至執(zhí)行器上的電磁閥，聯(lián)鎖關(guān)閉球罐進(jìn)料切斷閥，停止向球罐內(nèi)打料，防止球罐液位繼續(xù)升高，引發(fā)冒頂危險(xiǎn)；也可手動(dòng)拍下丁二烯球罐緊急停車按鈕，聯(lián)鎖關(guān)閉球罐進(jìn)料切斷閥，緊急停車。球罐SIS系統(tǒng)聯(lián)鎖控制邏輯示意圖，如圖3所示。

圖3 球罐SIS系統(tǒng)聯(lián)鎖控制邏輯示意圖

設(shè)計(jì)的SIS系統(tǒng)由于采用外貼式超聲波液位開(kāi)關(guān)這種非接觸式液位報(bào)警儀表，減少了在承壓球罐上的開(kāi)口和動(dòng)火，降低了重大危險(xiǎn)源危險(xiǎn)物料泄漏和燃燒爆炸的概率，儀表的維護(hù)和檢修強(qiáng)度降低；控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠，使用比較方便，維護(hù)量小，安全性能得到提高。SIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成投入使用后，丁二烯球罐的安全性明顯增高，罐區(qū)生產(chǎn)的可靠性提高，生產(chǎn)過(guò)程中沒(méi)有一次因SIS系統(tǒng)誤動(dòng)作造成丁二烯球罐緊急停車及無(wú)法繼續(xù)向罐內(nèi)打料而影響裝置生產(chǎn)。

3　結(jié)語(yǔ)

由于儀表行業(yè)的發(fā)展，在化工項(xiàng)目生產(chǎn)設(shè)計(jì)中，特別是在罐區(qū)儲(chǔ)罐液位測(cè)量中，非接觸液位儀表使用越來(lái)越多[6,7]。 SIS安全儀表系統(tǒng)由于其在工業(yè)生產(chǎn)中重要的特殊安全性，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、選型、使用和維護(hù)中需要嚴(yán)格遵循安全標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范[8]，設(shè)計(jì)選用的儀表需要充分考慮現(xiàn)場(chǎng)的安全性、儀表使用的可靠性以及系統(tǒng)的穩(wěn)定和操作性[9]。

本項(xiàng)目自設(shè)計(jì)投產(chǎn)應(yīng)用以來(lái)，丁二烯球罐的SIS系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，操作維護(hù)方便，同時(shí)企業(yè)根據(jù)自身實(shí)際情況，綜合采取多種安全可靠性措施[10]，確保系統(tǒng)功能安全實(shí)現(xiàn)，充分可靠地保證了企業(yè)丁二烯球罐的安全生產(chǎn)、環(huán)境安全以及全廠長(zhǎng)周期、持續(xù)穩(wěn)定安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì). SH/T 3007 - 2007, 石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京: 中國(guó)石化出版社, 2008: 12 - 13.

[2] 劉志偉. 全新概念的液位開(kāi)關(guān)[J]. 儀表技術(shù)與傳感器, 1998 (12): 48．

[3] 才勇智, 林成武. 超聲波液位計(jì)在原油儲(chǔ)油罐中的應(yīng)用[J]. 微計(jì)算機(jī)信息化. 2009, 25 (7 - 1) : 92．

[4] 金梅, 王昌波, 白任彥. 外貼式超聲波液位開(kāi)關(guān)在儲(chǔ)罐上的應(yīng)用[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào). 2013, 2: 86.

[5] 張建國(guó). 安全儀表系統(tǒng)在過(guò)程工業(yè)中的應(yīng)用[M]. 北京: 中國(guó)電力出版社,2010.

[6] 張琳. ZWCK系列新一代智能外貼超聲液位開(kāi)關(guān)[J]. 石油化工自動(dòng)化.2002, 4: 86 - 88.

[7] 張燕明, 陳永軍. 超聲波液位開(kāi)關(guān)在順酐裝置中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)化工貿(mào)易.2013, 2: 132 - 133.

[8] 中國(guó)石油化工集團(tuán)公司. GB/T 50770-2013, 石油化工安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[9] 李勝利, 盧金芳. 石油化工裝置安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 石油化工自動(dòng)化,2007 (02) : 18 - 22.

[10] 王娟娟. 安全儀表系統(tǒng)中F&GS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 自動(dòng)化與儀表, 2014, 29(4) : 10 - 14.

作者簡(jiǎn)介

蘭天（1985-），男，河北靈壽人，工程師，碩士，現(xiàn)就職于福斯特惠勒（河北）工程設(shè)計(jì)有限公司，主要研究方向?yàn)樽詣?dòng)化儀表應(yīng)用。

摘自《自動(dòng)化博覽》2016年4月刊