外測式液位開關在液態(tài)烴儲罐聯(lián)鎖改造中的應用

液位測量方式選擇由于罐區(qū)聯(lián)鎖改造在裝置不停工狀態(tài)下實施，我們考慮罐區(qū)要求、考慮常態(tài)下高高液位報警開關無法檢測的問題，以及在SIS系統(tǒng)中的應用，新增液位開關須符合以下幾點：1.儲罐區(qū)為防爆區(qū)域，正常生產期間禁止動火安裝；2.儲罐區(qū)內，均有物料，禁止開口安裝；3.液位開關符合現(xiàn)場防爆、防腐要求，1區(qū)；4.儀表智能自檢，設備本體故障遠傳輸出。為此，在儀表選型工作中我們詳細比對了目前在用較多的液位開關，其特點如表1。針對現(xiàn)場情況，從儀表可靠性，施工簡單性考慮，最終選擇ELL外測式超聲波液位開關。ELL外測式超聲波液位開關工作原理ELL外測式超聲波液位開關和自身的探頭能夠產生變頻超聲波脈沖，并接收傳播后的剩余能量，這種脈沖在容器壁內部折射，同時向容器內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，導致被測點在有液狀態(tài)和無液狀態(tài)的剩余能量不同，外測式超聲波液位開關通過對剩余能量的接收和分析，最終判斷出檢測點處的儲罐內是否存有液體，并輸出報警。這時液位開關就輸出繼電器信號送至SIS系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)對液位的聯(lián)鎖控制。超聲波在儲罐壁內環(huán)繞和折射是不受介質氣泡、壓力等其他因素影響的。其工作原理如圖1。聲納式外測液位計利用聲納回波測距（SONAR）原理，不接觸罐內介質，在容器壁外測量液位（連續(xù)量）的儀表。測量探頭發(fā)射和接收聲納信號，穿透容器壁在液體中形成回波，實現(xiàn)測距。安裝說明超聲波液位開關分為探頭安裝和主機安裝：探頭采用強力磁吸方式，用于一個測量點的2個液位測量探頭，發(fā)射探頭和接收探頭，需安裝于同一水平面；間距1~1.2m；主機就地安裝。應用特點1.非接觸式測量。在儲罐壁外安裝，不動火、不開孔、不清罐，安裝工作量小、安裝費用低，不需要生產停車運行就能夠安裝維護及使用。2.工作的可靠性高。采用變頻技術，不受介質的溫度、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，液位報警和儀表故障報警雙通道，報警信號遠傳輸出到控制室，儀表故障報警為DI信號，一旦報警信號到達，維護人員可到現(xiàn)場，在超聲波液位開關主機上查看錯誤代碼，分析故障原因。4.儀表采用雙腔隔爆結構，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。儲罐SIS系統(tǒng)控制參數(shù)設計煉油部液態(tài)烴罐區(qū)共有儲罐21座，存儲液態(tài)烴、液態(tài)烴、液化氣，隸屬“兩重點一重大”，即重點監(jiān)管危險化學品、重點監(jiān)管危險化工工藝和危險化學品重大危險源，經過對罐區(qū)內危險化學品進行重大危險源辨識和計算，確定液化烴儲罐屬于二級重大危險源。同時進行危險與可操作性（HAZOP）分析，確定液化烴儲罐的安全危險等級是SIL2級，為進一步提高罐區(qū)的本質安全性，保證安全生產，防止事故發(fā)生，設置SIS安全儀表控制系統(tǒng)，一旦儲罐出現(xiàn)可能導致安全事故狀況時，SIS系統(tǒng)能夠瞬間準確動作，進行緊急事故切斷的聯(lián)鎖控制，使生產過程安全停止運行，或是自動導入預定的安全狀態(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)在儲罐的控制中，罐內物料液位是主要的控制參數(shù)之一。液化烴儲罐的液位由于進料產生不斷變化，可能會出現(xiàn)冒罐泄漏的風險，因此SIS控制系統(tǒng)的關鍵控制參數(shù)是儲罐的液位，儀表的檢測元件及取源點都獨立設置，采用外測式超聲波液位開關、音叉開關和雷達液位計三種液位傳感器構成“三選二”聯(lián)鎖，信號送至SIS系統(tǒng)進行比較，只要兩個同時達到設定值，系統(tǒng)送出信號進行緊急事故聯(lián)鎖。SIS系統(tǒng)的設計根據安監(jiān)總局的要求，球罐液位、液位開關需要進入單獨的安全儀表系統(tǒng)。安全儀表系統(tǒng)選擇霍尼韋爾的SM系統(tǒng)，根據HAZOP分析，設計的SIS系統(tǒng)聯(lián)鎖控制如下：當球罐的實際液位達到上下限或者液位開關動作時，根據程序計算進行聯(lián)鎖，關閉球罐進口根部切斷閥或者出口根部切斷閥，同時關閉進出口泵，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，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罐液位引入DCS，在儲運值班室顯示數(shù)據，同時設置液位高低限，聯(lián)鎖進出口切斷閥、物料機泵，有效保證罐區(qū)的儲存安全。外測液位儀表維護外測液位計一般是免維護的，但在日常維護的特殊情況中可能還會遇到一些問題，需要儀表維護人員進行處理，以我司的液態(tài)烴球罐為例進行幾點探討。1.液態(tài)烴球罐在夏天溫度較高時，介質容易產生汽化，早晚溫差大時現(xiàn)象較為明顯，汽液兩相對液位的測量存在影響。夏天時液態(tài)烴球罐一般進行噴淋，通過降溫，減少汽化量，從而實現(xiàn)液位的可靠測量。2.液態(tài)烴球罐為三年一檢，在使用周期末期時，罐底的沉積物增多，會影響信號的強度?？深A設自復位功能進行復位檢測，或通過設置盲區(qū)和增益等參數(shù)排除干擾增加信號，無效時通過示波器監(jiān)測信號，重新選擇一個信號強度較大的位置進行安裝。3.液態(tài)烴球罐的進行主要以管道輸送為主，由于輸送管線較長，管路可能存在汽化現(xiàn)象。在只對一個球罐進行進料的情況下，可能對液面波動較大影響測位的測量，此時可采用3個罐連通操作的方式，讓3個罐體平穩(wěn)進料，從而實現(xiàn)液位的可靠測量。4.故障處理方法。針對聲納式外測液位計使用過程中出現(xiàn)的故障，我們采用如下對策進行規(guī)避。（1）軟件不能識別此類過程變化經過故障分析，針對空槽復裝后液位顯示盲區(qū)值不變化的故障，原因主要是二次表不能識別低液位過程變化的回波信號，我們對二次表進行軟件升級。（2）虛假回波等干擾針對屏蔽虛假回波等故障分析，通過調整主機的閾值電壓可屏蔽90%此類故障，如圖6所示。圖6屏蔽虛假回波等故障分析（3）自動校準功能失效自動校準功能失效主要原因為校準探頭與罐壁耦合不良，因長時間使用密封膠密封效果變差，導致罐壁外層氧化銹蝕，我們通過對設備面打磨清洗對探頭面清洗，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對設備面加裝耦合劑清洗結語罐區(qū)儲罐液位測量中，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)生產中重要的特殊安全性，系統(tǒng)在設計、選型、使用和維護中需要嚴格遵循安全標準和設計規(guī)范，設計選用的儀表需要充分考慮現(xiàn)場的安全性、儀表使用的可靠性以及系統(tǒng)