外測(cè)式液位開關(guān)在液態(tài)烴儲(chǔ)罐聯(lián)鎖改造中的應(yīng)用

液位測(cè)量方式選擇由于罐區(qū)聯(lián)鎖改造在裝置不停工狀態(tài)下實(shí)施，我們考慮罐區(qū)要求、考慮常態(tài)下高高液位報(bào)警開關(guān)無法檢測(cè)的問題，以及在SIS系統(tǒng)中的應(yīng)用，新增液位開關(guān)須符合以下幾點(diǎn)：1.儲(chǔ)罐區(qū)為防爆區(qū)域，正常生產(chǎn)期間禁止動(dòng)火安裝；2.儲(chǔ)罐區(qū)內(nèi)，均有物料，禁止開口安裝；3.液位開關(guān)符合現(xiàn)場(chǎng)防爆、防腐要求，1區(qū)；4.儀表智能自檢，設(shè)備本體故障遠(yuǎn)傳輸出。為此，在儀表選型工作中我們?cè)敿?xì)比對(duì)了目前在用較多的液位開關(guān)，其特點(diǎn)如表1。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況，從儀表可靠性，施工簡(jiǎn)單性考慮，最終選擇ELL外測(cè)式超聲波液位開關(guān)。ELL外測(cè)式超聲波液位開關(guān)工作原理ELL外測(cè)式超聲波液位開關(guān)和自身的探頭能夠產(chǎn)生變頻超聲波脈沖，并接收傳播后的剩余能量，這種脈沖在容器壁內(nèi)部折射，同時(shí)向容器內(nèi)液體或氣體中透射傳播，由于超聲波向液體和氣體中的透射率不同，也就是超聲波傳播后能量損失不同，導(dǎo)致被測(cè)點(diǎn)在有液狀態(tài)和無液狀態(tài)的剩余能量不同，外測(cè)式超聲波液位開關(guān)通過對(duì)剩余能量的接收和分析，最終判斷出檢測(cè)點(diǎn)處的儲(chǔ)罐內(nèi)是否存有液體，并輸出報(bào)警。這時(shí)液位開關(guān)就輸出繼電器信號(hào)送至SIS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)液位的聯(lián)鎖控制。超聲波在儲(chǔ)罐壁內(nèi)環(huán)繞和折射是不受介質(zhì)氣泡、壓力等其他因素影響的。其工作原理如圖1。聲納式外測(cè)液位計(jì)利用聲納回波測(cè)距（SONAR）原理，不接觸罐內(nèi)介質(zhì)，在容器壁外測(cè)量液位（連續(xù)量）的儀表。測(cè)量探頭發(fā)射和接收聲納信號(hào)，穿透容器壁在液體中形成回波，實(shí)現(xiàn)測(cè)距。安裝說明超聲波液位開關(guān)分為探頭安裝和主機(jī)安裝：探頭采用強(qiáng)力磁吸方式，用于一個(gè)測(cè)量點(diǎn)的2個(gè)液位測(cè)量探頭，發(fā)射探頭和接收探頭，需安裝于同一水平面；間距1~1.2m；主機(jī)就地安裝。應(yīng)用特點(diǎn)1.非接觸式測(cè)量。在儲(chǔ)罐壁外安裝，不動(dòng)火、不開孔、不清罐，安裝工作量小、安裝費(fèi)用低，不需要生產(chǎn)停車運(yùn)行就能夠安裝維護(hù)及使用。2.工作的可靠性高。采用變頻技術(shù)，不受介質(zhì)的溫度、密度變化及雨雪天氣的影響，并且有效的剔除物料掛壁或是上部起霧及泡沫的影響。3.智能自檢，液位報(bào)警和儀表故障報(bào)警雙通道，報(bào)警信號(hào)遠(yuǎn)傳輸出到控制室，儀表故障報(bào)警為DI信號(hào)，一旦報(bào)警信號(hào)到達(dá)，維護(hù)人員可到現(xiàn)場(chǎng)，在超聲波液位開關(guān)主機(jī)上查看錯(cuò)誤代碼，分析故障原因。4.儀表采用雙腔隔爆結(jié)構(gòu)，電路板腔和接線端子腔分離，防爆性能更可靠；自帶防雷防浪涌電路，安全性更高。儲(chǔ)罐SIS系統(tǒng)控制參數(shù)設(shè)計(jì)煉油部液態(tài)烴罐區(qū)共有儲(chǔ)罐21座，存儲(chǔ)液態(tài)烴、液態(tài)烴、液化氣，隸屬“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)過對(duì)罐區(qū)內(nèi)危險(xiǎn)化學(xué)品進(jìn)行重大危險(xiǎn)源辨識(shí)和計(jì)算，確定液化烴儲(chǔ)罐屬于二級(jí)重大危險(xiǎn)源。同時(shí)進(jìn)行危險(xiǎn)與可操作性（HAZOP）分析，確定液化烴儲(chǔ)罐的安全危險(xiǎn)等級(jí)是SIL2級(jí)，為進(jìn)一步提高罐區(qū)的本質(zhì)安全性，保證安全生產(chǎn)，防止事故發(fā)生，設(shè)置SIS安全儀表控制系統(tǒng)，一旦儲(chǔ)罐出現(xiàn)可能導(dǎo)致安全事故狀況時(shí)，SIS系統(tǒng)能夠瞬間準(zhǔn)確動(dòng)作，進(jìn)行緊急事故切斷的聯(lián)鎖控制，使生產(chǎn)過程安全停止運(yùn)行，或是自動(dòng)導(dǎo)入預(yù)定的安全狀態(tài)，為工業(yè)過程中更為重要的安全控制措施。主要控制的參數(shù)在儲(chǔ)罐的控制中，罐內(nèi)物料液位是主要的控制參數(shù)之一。液化烴儲(chǔ)罐的液位由于進(jìn)料產(chǎn)生不斷變化，可能會(huì)出現(xiàn)冒罐泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，因此SIS控制系統(tǒng)的關(guān)鍵控制參數(shù)是儲(chǔ)罐的液位，儀表的檢測(cè)元件及取源點(diǎn)都獨(dú)立設(shè)置，采用外測(cè)式超聲波液位開關(guān)、音叉開關(guān)和雷達(dá)液位計(jì)三種液位傳感器構(gòu)成“三選二”聯(lián)鎖，信號(hào)送至SIS系統(tǒng)進(jìn)行比較，只要兩個(gè)同時(shí)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。SIS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)根據(jù)安監(jiān)總局的要求，球罐液位、液位開關(guān)需要進(jìn)入單獨(dú)的安全儀表系統(tǒng)。安全儀表系統(tǒng)選擇霍尼韋爾的SM系統(tǒng)，根據(jù)HAZOP分析，設(shè)計(jì)的SIS系統(tǒng)聯(lián)鎖控制如下：當(dāng)球罐的實(shí)際液位達(dá)到上下限或者液位開關(guān)動(dòng)作時(shí)，根據(jù)程序計(jì)算進(jìn)行聯(lián)鎖，關(guān)閉球罐進(jìn)口根部切斷閥或者出口根部切斷閥，同時(shí)關(guān)閉進(jìn)出口泵，防止液位繼續(xù)升高或者降低抽空，引發(fā)冒罐或者燒泵的危險(xiǎn)，如圖4所示。SIS系統(tǒng)的操作界面如5所示。圖4罐區(qū)聯(lián)鎖邏輯組態(tài)圖5罐區(qū)聯(lián)鎖邏輯示意圖其他儲(chǔ)罐液位引入DCS，在儲(chǔ)運(yùn)值班室顯示數(shù)據(jù)，同時(shí)設(shè)置液位高低限，聯(lián)鎖進(jìn)出口切斷閥、物料機(jī)泵，有效保證罐區(qū)的儲(chǔ)存安全。外測(cè)液位儀表維護(hù)外測(cè)液位計(jì)一般是免維護(hù)的，但在日常維護(hù)的特殊情況中可能還會(huì)遇到一些問題，需要儀表維護(hù)人員進(jìn)行處理，以我司的液態(tài)烴球罐為例進(jìn)行幾點(diǎn)探討。1.液態(tài)烴球罐在夏天溫度較高時(shí)，介質(zhì)容易產(chǎn)生汽化，早晚溫差大時(shí)現(xiàn)象較為明顯，汽液兩相對(duì)液位的測(cè)量存在影響。夏天時(shí)液態(tài)烴球罐一般進(jìn)行噴淋，通過降溫，減少汽化量，從而實(shí)現(xiàn)液位的可靠測(cè)量。2.液態(tài)烴球罐為三年一檢，在使用周期末期時(shí)，罐底的沉積物增多，會(huì)影響信號(hào)的強(qiáng)度?？深A(yù)設(shè)自復(fù)位功能進(jìn)行復(fù)位檢測(cè)，或通過設(shè)置盲區(qū)和增益等參數(shù)排除干擾增加信號(hào)，無效時(shí)通過示波器監(jiān)測(cè)信號(hào)，重新選擇一個(gè)信號(hào)強(qiáng)度較大的位置進(jìn)行安裝。3.液態(tài)烴球罐的進(jìn)行主要以管道輸送為主，由于輸送管線較長(zhǎng)，管路可能存在汽化現(xiàn)象。在只對(duì)一個(gè)球罐進(jìn)行進(jìn)料的情況下，可能對(duì)液面波動(dòng)較大影響測(cè)位的測(cè)量，此時(shí)可采用3個(gè)罐連通操作的方式，讓3個(gè)罐體平穩(wěn)進(jìn)料，從而實(shí)現(xiàn)液位的可靠測(cè)量。4.故障處理方法。針對(duì)聲納式外測(cè)液位計(jì)使用過程中出現(xiàn)的故障，我們采用如下對(duì)策進(jìn)行規(guī)避。（1）軟件不能識(shí)別此類過程變化經(jīng)過故障分析，針對(duì)空槽復(fù)裝后液位顯示盲區(qū)值不變化的故障，原因主要是二次表不能識(shí)別低液位過程變化的回波信號(hào)，我們對(duì)二次表進(jìn)行軟件升級(jí)。（2）虛假回波等干擾針對(duì)屏蔽虛假回波等故障分析，通過調(diào)整主機(jī)的閾值電壓可屏蔽90%此類故障，如圖6所示。圖6屏蔽虛假回波等故障分析（3）自動(dòng)校準(zhǔn)功能失效自動(dòng)校準(zhǔn)功能失效主要原因?yàn)樾?zhǔn)探頭與罐壁耦合不良，因長(zhǎng)時(shí)間使用密封膠密封效果變差，導(dǎo)致罐壁外層氧化銹蝕，我們通過對(duì)設(shè)備面打磨清洗對(duì)探頭面清洗，加裝耦合劑，固定安裝后可屏蔽此類故障85%，如圖7所示。圖7對(duì)設(shè)備面加裝耦合劑清洗結(jié)語罐區(qū)儲(chǔ)罐液位測(cè)量中，非接觸液位儀表使用范圍越來越廣泛。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，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)