提高液態烴球罐區儀表安全可靠性探討

莫靜

摘 要：本文介紹了在石化行業中，提高液態烴球罐區的儀表安全聯鎖的可靠性的探討，并提出提升可靠性的解決方案。

關鍵詞：石化行業；球罐區；安全聯鎖；

中圖分類號： TU276.7 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）21-186-2

0 引言

液化烴球罐貯存的介質主要成分是液化氣、拔頭油、丙烯、烷烴和烯烴以及C4化合物的易構物，具有易燃易爆，相態易變等特點。一旦液化球罐的哪一個環節發生泄露，液態烴的體積將急劇膨脹，擴散體積約為液態的250倍。液態烴貯存的罐體結構形式為球罐，容積多在1000m3到3000m3之間。液化石油氣的爆炸極限為氣體在空氣中體積的2%-3%，即使有少量液化氣的泄露，也會形成大量的爆炸混合物，引起爆炸。所以，液化石油氣貯運系統的安全措施顯得尤為重要。液態烴罐區的儀表自控安全完整性（SIL）等級一般較高。本文將以廣州石化6#液態烴球罐區、10#液態烴球罐區為例，探討和分析提高球罐區安全聯鎖系統的可靠性方案。

1 廣州石化6#、10#液態烴球罐區高高位聯鎖開關的使用現狀

目前，廣州石化6#球罐區一共有28個罐，10#球罐區有20個罐。每一個球罐都設有一個高高位聯鎖開關，高、低位報警開關。高高位聯鎖動作開關用于高液位時關閉緊急進料閥，高、低位報警開關分別用于液位的高、低報警。球罐還設有一個雷達液位計，監控球罐體內的液位變化。設置一個溫度儀表，監測介質的溫度。一個硫化氫氣體報警儀。監控球罐體的泄露情況。另外，每一個球罐前設置了關閉切斷閥的緊急按鈕，當操作工在現場發現緊急情況時，拍下按鈕，關閉緊急切斷閥，防止事態進一步擴大。整個罐區封閉設置，安裝了視頻監控系統。

按照中國石化《液態烴球罐區安全技術管理暫行規定》中相關規定，液化烴球罐應設置高、低位液位報警和高高液位聯鎖切斷緊急進料閥措施。高高液位聯鎖開關應單獨設置，可以采用浮球、音叉、超聲波、或電容式液位開關，并宜與伺服、雷達等高高液位信號組成“三取二”聯鎖切斷進料，高高液位聯鎖的檢測元件應能在線校驗。高液位報警的設定高度應為球罐的設計儲存液位。高高液位報警的設定高度，不應大于液相體積達到球罐計算容積90%時的高度。

為了規避液態烴罐區因為單個聯鎖開關質量或者工藝狀況等原因，導致聯鎖進料閥關閉造成裝置憋壓的風險，提高聯鎖儀表使用的安全可靠性，考慮將高高位聯鎖開關與高位報警開關、雷達液位計一起組成“三選二”聯鎖關進料閥?；蛘呃霉摅w檢修的機會，逐步完善，增加兩個高高位聯鎖開關，將新舊三個高高位聯鎖開關組成“三選二”聯鎖關進料閥?；蛑苯訉⒏吒呶宦撴i開關與高位報警開關一起組成“二選二”聯鎖關進料閥。同時，儀表人員通過一年兩次罐區聯鎖試驗，確保儀表相關設備完好，與聯鎖閥門聯動試驗有效。工藝每次罐體檢修時，儀表專業有計劃地同步更新可靠的高高位聯鎖開關、高位報警開關等相關設備，對儀表設備進行全生命周期管理。最大限度的確保工藝生產的儀表設備可靠。

2 提高6#、10#罐區高位聯鎖開關儀表可靠性的改造技術方案研究

按照最新的中國石化《液態烴球罐區安全技術管理暫行規定》中儀表自控相關規定，液化烴球罐應設置高、低位液位報警和高高液位聯鎖切斷緊急進料閥措施。高高液位聯鎖開關的檢測元件應單獨設置，可以采用超聲波、音叉、浮球或電容式液位開關，并宜與雷達、伺服等遠傳液位計的高高液位信號組成“三取二”聯鎖切斷進料，高高液位聯鎖的檢測元件應能在線校驗。高液位報警的設定高度應為球罐的設計儲存液位。高高液位報警的設定高度，不應大于液相體積達到球罐計算容積90%時的高度。

為了提高液態烴球罐區聯鎖儀表使用的可靠性，考慮將高高位聯鎖開關與高位報警開關、雷達液位計一起組成“三選二”聯鎖關進料閥。或者利用罐體檢修的機會，逐步完善，增加兩個高高位聯鎖開關，將新舊三個高高位聯鎖開關組成“三選二”聯鎖關進料閥?；蛑苯訉⒏吒呶宦撴i開關與高位報警開關一起組成“二選二”聯鎖關進料閥。同時，儀表人員通過一年兩次罐區聯鎖試驗，確保高位報警開關、高高位聯鎖開關、雷達液位計設備完好，與聯鎖閥門聯動試驗有效。工藝每次罐體檢修時，儀表專業有計劃地同步更新經實際檢驗認可為高質量可靠的高高位聯鎖開關、高位報警開關等相關設備，確保儀表設備處在設備生命周期的使用范圍內。最大限度的確保工藝生產的儀表設備可靠。

但是，增加多一個開關意味著需要在罐體本身開孔安裝新增儀表，或者增加旁通管才能新增相關儀表。新增相關的儀表需要對球罐本體進行動火相關施工才能實現。每一個球罐的檢修周期都在3-5年的時間，要完成所有球罐的改造，非常困難，下面討論的是在這樣的情況下，有幾種改造方案，既能克服現存在的問題，又相對比較經濟的提升儀表的可靠性和可用性，降低儀表的故障率的方案。

2.1 利用現有的雷達液位計、高位報警開關、高位聯鎖開關“三選二”聯鎖設置

將球罐的高高位聯鎖開關與高位報警開關、液位聯鎖值一起組成“三選二”聯鎖，當三個條件有兩個條件滿足就關閉聯鎖進料閥。罐體液位的工藝報警功能仍然由原高位報警開關實現。雷達液位計增設高報警功能，當液位到達高位報警開關位置時，SCADA系統發出報警聲音警告操作工液位到達高位報警值。當前6#、10#罐區雷達液位計安裝位置均在罐頂，位置比高位報警開關和高位聯鎖開關位置高。雷達液位計聯鎖設定值按照規范來設定。三選二方案能最大程度的提高聯鎖儀表的可靠性。

具體實現方法和步驟：

①重新對6#罐區、10#罐區系統聯鎖程序進行組態。

具體是：a新增加一個液位模似量CMP比較模塊，其輸出與雷達液位聯鎖設定值（HLL）比較后的輸出1、0信號，與高位報警、高高位聯鎖一起組成三選二。正常時置1，只要有兩個或者兩個以上聯鎖信號置0，聯鎖動作，聯鎖信號置0，其輸出連接到聯鎖閥門動作，控制聯鎖閥門關。b將液位模擬量模塊、閥門動作開、關狀態、高位報警開關、高高位聯鎖開關狀態做事件記錄、報警聲音和歷史趨勢。

修改程序塊邏輯示意圖如圖1。

②對新組態罐區閥門進行聯鎖強檢試驗，檢查報警聲音和歷史記錄，并由工藝人員和儀表人員雙方確認，試驗記錄歸檔。

該改造方案的缺點：

a 6#球罐工藝存貯介質不確定，而且導波雷達液位計測量球罐內的液化氣、精丙烯、拔頭油可靠性不高，當進料時若工藝條件波動較大，氣、液兩相激烈變化，密度相差不大，雷達表沒法分辨，雷達表判斷為滿罐，輸出滿量程，若此時高位浮球報警或出故障報警，滿足兩個條件必然液位聯鎖誤動作，而此時液位沒有到達高高聯鎖值。同樣導致聯鎖閥門的誤動作造成憋壓。

b將雷達液位計信號引進三取二的聯鎖條件，雷達液位計的日常維護量比較大，每次校驗雷達液位計，班組要辦理相應的聯鎖作業票。無形中延遲了班組的故障處理時間。同時，每年兩次的儀表聯鎖強檢試驗三選二聯動強檢，也增加了儀表工的維護工作量。

2.2 在原高高聯鎖開關同一高度位置新增兩個高高位聯鎖開關，使之組成“三選二”聯鎖設置

利用罐體檢修的機會，設備專業在聯鎖開關同一個高度位置附近，引出兩個相同規格、壓力等級的配對法蘭，增設兩個高高位聯鎖開關，重新敷設兩條電纜，儀表將新、舊的高高位聯鎖開關組成三選二聯鎖進料閥。

具體實現方法和步驟：

重新對6#罐區、10#罐區系統聯鎖程序進行組態。

具體是：①將新、舊高高位聯鎖一起組成三選二。正常時置1，只要有兩個或者兩個以上聯鎖信號置0，聯鎖動作，聯鎖信號置0，其輸出連接到聯鎖閥門動作，控制聯鎖閥門關。②閥門動作開、關狀態、高位報警開關、高高位聯鎖開關狀態做事件記錄、報警聲音和歷史趨勢。

該方案的缺點：

①貯運球罐、10#罐區罐體檢修4年一個周期，要完成三選二聯鎖改造的周期比較長。

②需增加投用，費用較高。

2.3 不考慮引入雷達液位計信號，利用現有條件將高高位聯鎖開關和高位報警開關組成“二選二”聯鎖設置

利用現有的罐體的高位聯鎖開關和高位報警開關組成“二選二”聯鎖條件，高位報警開關的高位報警功能保留，增設雷達液位計的高位報警功能。

該方案缺點：當高高位聯鎖開關和高位報警開關二者中有一個故障不動作時，則會造成“拒動”，儀表聯鎖起不到保護工藝的作用。導致冒罐跑油污染環境造成更大危害。

3 結論

綜上所述，上述四種聯鎖方式改造技術方案（含現在的一選一聯鎖）各有利弊，但較好的方案為新增兩個或一個安裝位置一樣的高高聯鎖開關，與原來的高高位聯鎖開關（或高位報警開關）組成“三選二”聯鎖設置，這樣就可以確保各個罐的聯鎖動作的可靠性和可用性，減少發生因儀表本身原因造成的聯鎖誤動作或不動作而影響生產的惡性事故的發生。