莫静

摘 要：本文介绍了在石化行业中，提高液态烃球罐区的仪表安全联锁的可靠性的探讨，并提出提升可靠性的解决方案。

关键词：石化行业；球罐区；安全联锁；

中图分类号： TU276.7 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）21-186-2

0 引言

液化烃球罐贮存的介质主要成分是液化气、拔头油、丙烯、烷烃和烯烃以及C4化合物的易构物，具有易燃易爆，相态易变等特点。一旦液化球罐的哪一个环节发生泄露，液态烃的体积将急剧膨胀，扩散体积约为液态的250倍。液态烃贮存的罐体结构形式为球罐，容积多在1000m3到3000m3之间。液化石油气的爆炸极限为气体在空气中体积的2%-3%，即使有少量液化气的泄露，也会形成大量的爆炸混合物，引起爆炸。所以，液化石油气贮运系统的安全措施显得尤为重要。液态烃罐区的仪表自控安全完整性（SIL）等级一般较高。本文将以广州石化6#液态烃球罐区、10#液态烃球罐区为例，探讨和分析提高球罐区安全联锁系统的可靠性方案。

1 广州石化6#、10#液态烃球罐区高高位联锁开关的使用现状

目前，广州石化6#球罐区一共有28个罐，10#球罐区有20个罐。每一个球罐都设有一个高高位联锁开关，高、低位报警开关。高高位联锁动作开关用于高液位时关闭紧急进料阀，高、低位报警开关分别用于液位的高、低报警。球罐还设有一个雷达液位计，监控球罐体内的液位变化。设置一个温度仪表，监测介质的温度。一个硫化氢气体报警仪。监控球罐体的泄露情况。另外，每一个球罐前设置了关闭切断阀的紧急按钮，当操作工在现场发现紧急情况时，拍下按钮，关闭紧急切断阀，防止事态进一步扩大。整个罐区封闭设置，安装了视频监控系统。

按照中国石化《液态烃球罐区安全技术管理暂行规定》中相关规定，液化烃球罐应设置高、低位液位报警和高高液位联锁切断紧急进料阀措施。高高液位联锁开关应单独设置，可以采用浮球、音叉、超声波、或电容式液位开关，并宜与伺服、雷达等高高液位信号组成“三取二”联锁切断进料，高高液位联锁的检测元件应能在线校验。高液位报警的设定高度应为球罐的设计储存液位。高高液位报警的设定高度，不应大于液相体积达到球罐计算容积90%时的高度。

为了规避液态烃罐区因为单个联锁开关质量或者工艺状况等原因，导致联锁进料阀关闭造成装置憋压的风险，提高联锁仪表使用的安全可靠性，考虑将高高位联锁开关与高位报警开关、雷达液位计一起组成“三选二”联锁关进料阀。或者利用罐体检修的机会，逐步完善，增加两个高高位联锁开关，将新旧三个高高位联锁开关组成“三选二”联锁关进料阀。或直接将高高位联锁开关与高位报警开关一起组成“二选二”联锁关进料阀。同时，仪表人员通过一年两次罐区联锁试验，确保仪表相关设备完好，与联锁阀门联动试验有效。工艺每次罐体检修时，仪表专业有计划地同步更新可靠的高高位联锁开关、高位报警开关等相关设备，对仪表设备进行全生命周期管理。最大限度的确保工艺生产的仪表设备可靠。

2 提高6#、10#罐区高位联锁开关仪表可靠性的改造技术方案研究

按照最新的中国石化《液态烃球罐区安全技术管理暂行规定》中仪表自控相关规定，液化烃球罐应设置高、低位液位报警和高高液位联锁切断紧急进料阀措施。高高液位联锁开关的检测元件应单独设置，可以采用超声波、音叉、浮球或电容式液位开关，并宜与雷达、伺服等远传液位计的高高液位信号组成“三取二”联锁切断进料，高高液位联锁的检测元件应能在线校验。高液位报警的设定高度应为球罐的设计储存液位。高高液位报警的设定高度，不应大于液相体积达到球罐计算容积90%时的高度。

为了提高液态烃球罐区联锁仪表使用的可靠性，考虑将高高位联锁开关与高位报警开关、雷达液位计一起组成“三选二”联锁关进料阀。或者利用罐体检修的机会，逐步完善，增加两个高高位联锁开关，将新旧三个高高位联锁开关组成“三选二”联锁关进料阀。或直接将高高位联锁开关与高位报警开关一起组成“二选二”联锁关进料阀。同时，仪表人员通过一年两次罐区联锁试验，确保高位报警开关、高高位联锁开关、雷达液位计设备完好，与联锁阀门联动试验有效。工艺每次罐体检修时，仪表专业有计划地同步更新经实际检验认可为高质量可靠的高高位联锁开关、高位报警开关等相关设备，确保仪表设备处在设备生命周期的使用范围内。最大限度的确保工艺生产的仪表设备可靠。

但是，增加多一个开关意味着需要在罐体本身开孔安装新增仪表，或者增加旁通管才能新增相关仪表。新增相关的仪表需要对球罐本体进行动火相关施工才能实现。每一个球罐的检修周期都在3-5年的时间，要完成所有球罐的改造，非常困难，下面讨论的是在这样的情况下，有几种改造方案，既能克服现存在的问题，又相对比较经济的提升仪表的可靠性和可用性，降低仪表的故障率的方案。

2.1 利用現有的雷达液位计、高位报警开关、高位联锁开关“三选二”联锁设置

将球罐的高高位联锁开关与高位报警开关、液位联锁值一起组成“三选二”联锁，当三个条件有两个条件满足就关闭联锁进料阀。罐体液位的工艺报警功能仍然由原高位报警开关实现。雷达液位计增设高报警功能，当液位到达高位报警开关位置时，SCADA系统发出报警声音警告操作工液位到达高位报警值。当前6#、10#罐区雷达液位计安装位置均在罐顶，位置比高位报警开关和高位联锁开关位置高。雷达液位计联锁设定值按照规范来设定。三选二方案能最大程度的提高联锁仪表的可靠性。

具体实现方法和步骤：

①重新对6#罐区、10#罐区系统联锁程序进行组态。

具体是：a新增加一个液位模似量CMP比较模块，其输出与雷达液位联锁设定值（HLL）比较后的输出1、0信号，与高位报警、高高位联锁一起组成三选二。正常时置1，只要有两个或者两个以上联锁信号置0，联锁动作，联锁信号置0，其输出连接到联锁阀门动作，控制联锁阀门关。b将液位模拟量模块、阀门动作开、关状态、高位报警开关、高高位联锁开关状态做事件记录、报警声音和历史趋势。

修改程序块逻辑示意图如图1。

②对新组态罐区阀门进行联锁强检试验，检查报警声音和历史记录，并由工艺人员和仪表人员双方确认，试验记录归档。

该改造方案的缺点：

a 6#球罐工艺存贮介质不确定，而且导波雷达液位计测量球罐内的液化气、精丙烯、拔头油可靠性不高，当进料时若工艺条件波动较大，气、液两相激烈变化，密度相差不大，雷达表没法分辨，雷达表判断为满罐，输出满量程，若此时高位浮球报警或出故障报警，满足两个条件必然液位联锁误动作，而此时液位没有到达高高联锁值。同样导致联锁阀门的误动作造成憋压。

b将雷达液位计信号引进三取二的联锁条件，雷达液位计的日常维护量比较大，每次校验雷达液位计，班组要办理相应的联锁作业票。无形中延迟了班组的故障处理时间。同时，每年两次的仪表联锁强检试验三选二联动强检，也增加了仪表工的维护工作量。

2.2 在原高高联锁开关同一高度位置新增两个高高位联锁开关，使之组成“三选二”联锁设置

利用罐体检修的机会，设备专业在联锁开关同一个高度位置附近，引出两个相同规格、压力等级的配对法兰，增设两个高高位联锁开关，重新敷设两条电缆，仪表将新、旧的高高位联锁开关组成三选二联锁进料阀。

具体实现方法和步骤：

重新对6#罐区、10#罐区系统联锁程序进行组态。

具体是：①将新、旧高高位联锁一起组成三选二。正常时置1，只要有两个或者两个以上联锁信号置0，联锁动作，联锁信号置0，其输出连接到联锁阀门动作，控制联锁阀门关。②阀门动作开、关状态、高位报警开关、高高位联锁开关状态做事件记录、报警声音和历史趋势。

该方案的缺点：

①贮运球罐、10#罐区罐体检修4年一个周期，要完成三选二联锁改造的周期比较长。

②需增加投用，费用较高。

2.3 不考虑引入雷达液位计信号，利用现有条件将高高位联锁开关和高位报警开关组成“二选二”联锁设置

利用现有的罐体的高位联锁开关和高位报警开关组成“二选二”联锁条件，高位报警开关的高位报警功能保留，增设雷达液位计的高位报警功能。

该方案缺点：当高高位联锁开关和高位报警开关二者中有一个故障不动作时，则会造成“拒动”，仪表联锁起不到保护工艺的作用。导致冒罐跑油污染环境造成更大危害。

3 结论

综上所述，上述四种联锁方式改造技术方案（含现在的一选一联锁）各有利弊，但较好的方案为新增两个或一个安装位置一样的高高联锁开关，与原来的高高位联锁开关（或高位报警开关）组成“三选二”联锁设置，这样就可以确保各个罐的联锁动作的可靠性和可用性，減少发生因仪表本身原因造成的联锁误动作或不动作而影响生产的恶性事故的发生。