磁翻板液位計在液化烴球罐的現場測量儀表的選型指導及控制方案的應用

        液化烴均為甲A 類液體，其蒸氣比空氣重，一旦泄漏，極易形成爆炸性氣體。液化烴氣體爆炸下限低，如大量泄漏遇明火可造成大面積的火災或可燃蒸氣云爆炸事故。此外，液化烴的燃燒熱值高，爆炸迅速、火焰溫度高，破壞性強，極易引起鄰罐的爆炸。不同于一般的化工裝置和儲運設施，液化烴球形儲罐對現場儀表的選型和控制及聯鎖方案的設置具有特殊要求。石油化工裝置及儲運設施中液化烴球形儲罐的現場儀表及自動控制系統的合理、安全設置，直接關系到整個液化烴儲運設施的安全。筆者結合目前已建成的和正在設計的幾套中石化和其它大型企業的液化烴球罐區的自動化儀表的選型和控制方案的設置進行論述。本文結合工程設計的實際經驗對液化烴球罐相關的壓力、溫度、液位、以及緊急切斷閥等的選型原則及控制聯鎖方案的設置進行詳細闡述。
 
　　1. 控制系統
         液化烴球罐區應根據工藝的要求，采用技術**、性能可靠的計量、數據采集、監控、報警系統進行監視、過程控制及管理?？刂葡到y可采用可編程序控制器（PLC）、分散型控制系統（DCS）、監控和數據采集系統（SCADA）和現場總線控制系統（FCS）等。當罐區操作中有安全聯鎖要求時，應設置安全聯鎖回路及安全儀表系統。安全聯鎖回路中的測量元件、邏輯控制器和執行元件均應滿足安全完整性等級（SIL）要求。
 
　　2. 現場儀表
　　2.1 溫度儀表液化烴球形儲罐本體上應獨立設置就地和遠傳溫度計。溫度計管口的設置位置和溫度計的插入深度必須保證在*低液位時能測量液相的溫度。
       2.2 壓力儀表液化烴球形儲罐罐頂應設壓力就地和遠傳儀表測量氣相壓力，并單獨設壓力高限報警。壓力表與壓力變送器分別在球罐本體上開口，壓力表與球形儲罐之間不得連接其它用途的任何配件或接管。壓力高報警檢測元件可采用壓力開關或獨立的壓力變送器等可靠性強、有**應用的元件。
　　2.3 液位儀表
　　液化烴球罐應設就地和遠傳液位計。所采用的液位計應安全、可靠，并盡可能減少在液化烴球形儲罐上的開孔數量。
　　就地液位計可采用磁翻板液位計、鋼帶液位計、雷達或伺服液位計的罐旁指示儀，不宜使用玻璃管（板）液位計。當就地液位計采用雷達或伺服罐旁指示儀時，球罐還應設一種不同類別的液位遠傳儀表。當液化烴球罐采用固定式消防冷卻水系統時，對球罐的液位計等宜設水噴霧或水噴淋噴頭保護。
        液化烴球罐應設高低液位報警和高高液位聯鎖切斷進料措施。高高液位聯鎖的檢測元件應獨立設置，可采用超聲波、音叉、浮球或電容式液位開關，并宜與磁翻板液位計、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。
 
　　3. 緊急切斷閥
　　緊急切斷閥指專用于安裝在液化烴球罐的進出口管道上，當罐區內發生火災、泄漏等事故時能夠快速及嚴密切斷（TSO）和隔離易燃及有毒物料的開關閥。當球罐液位達到或超過高高液位限時，緊急切斷閥能用于防止物料溢罐。從緊急切斷閥到球罐管口之間除了接管外不得安裝任何其它管件或閥門，其間距應符合配管安裝、閥門維修和工藝要求。緊急切斷閥應具有自動和手動關閉功能，手動關閉功能應包括控制室遙控手動關閉及現場手動關閉。
　　3.1 選型設計原則
　　3.1.1 在有可靠儀表氣源的場合應**儀表空氣故障關型（FC）的氣動執行機構。
　　3.1.2 當液化烴球罐區無儀表空氣系統、但有負荷分級為一級負荷的電力電源系統時，應選用電液執行機構或電動執行機構驅動的緊急切斷閥。
　　3.1.3 緊急切斷閥的防火要求應符合GB50160-2008 的相關規定，緊急切斷閥應選用符合API607 或API6FA 標準的火災安全__（fi re-safe）型閥門。
　　3.1.4 閥門執行機構及其附件應有防火措施，**安裝防火保護罩，防火保護罩應符合UL1709 標準，能夠在1093℃下，抵抗烴類火災30 分鐘。
　　3.1.5 位于火災危險區內并用于驅動和控制電動緊急切斷閥的電源電纜和信號電纜應選用符合GB/T19666-2005 標準的耐火型電纜或按其耐火要求做電纜耐火保護。
　　3.2 閥體選型設計
　　3.2.1 在滿足本規定的其它技術要求下，球閥、閘閥和蝶閥均可用于緊急切斷閥，但不得選用截止閥（GlobeValve）。對用于公稱通徑DN ≤ 200 的閥門宜選用球閥或閘閥，對公稱通徑DN ＞200 的閥門宜選用閘閥、三偏心蝶閥或雙偏心高性能蝶閥。閥體的公稱通徑應與工藝管道相同。閥體的壓力等級不應低于300Lb，閥體及配件的設計壓力、設計溫度、材質和耐腐蝕性能不得低于配管材料等級規定，所有承壓部件應滿足管道設計條件。
　　3.2.2 用于烴類介質的角行程閥門（球閥、蝶閥、偏心旋轉閥等）應**法蘭連接型，當DN ＞ 12”時，蝶閥及偏心旋轉閥也可選用支耳（Lug）連接型，嚴禁選用對夾（Wafer）連接型。
　　3.2.3 緊急切斷閥應選用鑄鋼或鍛鋼閥體，閥體的測試與檢驗應符合API598 標準。
　　3.3 閥內件選型設計
　　3.3.1 緊急切斷閥應選用金屬密封閥座及閥內件，帶防火墊片及增強型柔性石墨填料，金屬密封的要求也可以通過使用特殊設計的軟閥座實現，保證軟閥座在火災時（燒化）閥門為金屬對金屬密封。閥座及閥內件應能承受API607 或API6FA 標準的耐火試驗。
　　3.3.2 在同時作為進出口總管緊急切斷閥時，應選用雙向密封型閥內件，閥門泄漏等級應至少達到FCI70-2 等級V（ClassV）標準。
　　3.4 閥蓋與填料選型設計
　　3.4.1 閥蓋應選用符合制造廠標準的整體式或螺栓式結構。
　　3.3.2 閥蓋的選型應根據操作溫度和介質的危害程度選擇不同的型式：
　　3.3.3 緊急切斷閥的密封填料及填料函結構應選用雙層密封填料結構。
　　3.3.4 緊急切斷閥應選用增強型柔性石墨填料（密度≥ 1360kg/m3）并配有上下密封環，選用其它密封填料應滿足API607 或API6FA 標準。
　　3.5 執行機構選型原則
　　3.5.2 應根據工藝對閥門*大關閉壓差、閥體口徑及關斷時間的要求，合理選擇執行機構的額定輸出力矩并進行核算。執行機構的安全系數、尺寸（活塞面積）應由制造廠選擇，確保閥門在各種工況下（包括*大差壓）平穩開啟及關閉，不會對閥桿和閥座造成損害。
　　3.5.3 緊急切斷閥的全行程打開時間應符合安全和工藝操作要求
　　3.5.4 氣動執行機構應配有與閥軸直接相連的閥位指示器。閥的開、關位置應采用文字明確標識。
3.5.5 用于緊急切斷閥的電磁閥應選用不銹鋼閥體的24VDC 供電直接作用式、*大功耗≤ 4W、高溫（等級H）絕緣耐用型及長期帶電型線圈。
 
　　4. 可燃/ 有毒氣體報警器
       液化烴球罐區應設現場聲/ 光報警設施。固定式可燃氣體、有毒氣體檢測器及其他報警信號應接入現場聲/ 光報警設施。探測器的設置及報警設定值的設定嚴格執行《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規范》GB50493-2009。
 
　　5. 結束語
　　以上是筆者針對中石化等國有大型企業的石油化工裝置及儲運設施中液化烴球形儲罐的設計方案和儀表選型原則。石油化工裝置*重要的是安全生產，液化烴球罐是重大的危險源。在儀表配置上保證安全的前提下還應設置液化烴球罐區應設工業電視監控系統、并根據所在地區雷擊概率及相關標準設置相應的防浪涌保護系統等。


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