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磁翻板液位计进行储罐溢流保护的系统方法

发布时间:2019-03-05  发布作者:

      对于设计用于接收和发送数百万加仑易燃碳氢化合物的加工厂,码头和油库,安全处理这种运动的能力应该是生活中的事实。对于维持数万加仑产品或原料的小型公司来说,情况也是如此。即使他们的产品是良性的,几乎任何东西的大量溢出都可能造成环境事故。

      这正是为什么在正常操作期间常规填充和清空的储罐需要具有避免过度填充事故的机制的原因。这个概念很基本:不可能将50,000加仑的液体放入40,000加仑的水箱中。然而,这种尝试通常是因为操作者没有意识到现有罐的内容物的状况。保险数据显示,对于世界各地的所有储罐,每3,300次灌装操作就会发生一次溢流事故。也许这听起来像一小部分,但溢出事故可能是毁灭性的。考虑以下两个记录良好的示例。

      2005年12月,在英格兰的赫默尔亨普斯特德,邦斯菲尔德的石油储存库是二战以来该国较大爆炸的地点。用汽油填充油箱的操作员没有意识到它的完整状态,并且有250,000升从通风口流出到地面上。接近设施的卡车司机叫控制室,并警告说情况,但为时已晚; 燃料发现了点火源。油箱上没有正常工作的磁翻板液位计,也没有正常运行的溢流保护系统。

      2009年10月,在波多黎各Bayamón,加勒比石油公司(CAPECO)码头将超过1000万加仑的无铅汽油从油轮转移到储油罐。操作员试图在多个储罐中分散大负荷,但其中一个储罐的磁翻板液位计出现故障​​。一旦充满,汽油就从通风口流出,通过堤坝泄漏,当它到达电气设备时被点燃。几秒钟之内,爆炸造成大火摧毁了该设施的48辆坦克中的17辆。

      还有其他一些例子,但重点应该是明确的:溢出会带来毁灭性的后果,而溢出预防系统则取决于液位测量仪器,操作员界面,安全控制系统和较终控制元件的正确组合。此外,这些组件的状态监控有助于确保操作安全系统。本文着眼于这些元素如何相互作用。

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操作员意识

      操作员必须准确,完整,实时地了解每个坦克的内容。溢出事件的一个常见配方是操作员开始将液体泵入油箱而没有意识到它比他们想象的更接近充满。应该很容易从控制室看到任何油箱的内容,但这取决于为每种情况提供准确可靠的磁翻板液位计。在邦斯菲尔德和CAPECO事件中,液位测量仪器都出现故障。

安全可靠的验证测试

      必须进行验证测试,以确保安全系统在需要时能够正常工作。与基本过程控制系统不同,溢出防止系统不会定期运行。它只需要在油箱液位达到极限点时运行。但是为了确保它在需要时可以运行,需要定期进行验证测试,并且部分验证测试可以延长完成验证测试之前的时间段。

      传统的验证测试方法涉及现场的多名技术人员与驻扎在控制室中的人员一起工作以验证系统的响应。现场技术人员必须爬上坦克才能观察液位测量仪器,并可能使其绊倒,使其暴露在危险物质中并增加安全风险。以这种方式执行验证测试容易出错并且非常耗时。它还可能干扰生产,造成负面的财务影响。 

      现在可以从控制室轻松完成磁翻板液位计的部分验证测试,其中设备专门设计用于安全仪表系统(SIS)。提供高安全性故障分数的设备也可以帮助实现更高的安全性。 

      附加的状态监测辅助设备,例如用于SIS应用的数字阀门控制器,有可能对阀门进行部分行程测试以及监测阀门组件的健康状况。

自动关闭

      控制灌装操作的系统还必须具有与自动关闭相结合的有效警报。当使用手动填充程序时,必须让操作员知道何时超过高水平阈值,同时仍然有足够的时间在自动关闭系统介入之前采取纠正措施,这可能会导致一些中断。当然,这种方法取决于拥有有效的磁翻板液位计。

      应对每个储罐进行风险评估,以确定所需的安全水平。自动灌装控制系统必须配备一个安全系统,能够在水箱开始溢出之前停止灌装操作(参见图1)。这样的SIS涉及三个功能组件:磁翻板液位计,逻辑解算器和较终控制元件。SIS的实际设计很复杂,有专家咨询帮助,但为了理解基本概念,下面分别描述每个元素并探索有价值的进展。

      磁翻板液位计可以使用各种技术来提供连续或点水平测量。它必须能够独立于油箱上的任何其他液位测量仪器运行,并且必须将此安全功能作为其主要职责。振动叉通常用于本申请中,因为它们简单且高度可靠。诊断的较新进展允许在磁翻板液位计在线时对状态监测进行状态监测,这样可以更容易地进行部分验证测试。 

      逻辑解算器是复杂的数据读取器和执行器。其工作是从感应器读取信号,并在感测值超过阈值时执行指定功能。与磁翻板液位计一样,它必须是经过认证的安全设备,并且必须能够独立执行其功能,而不依赖于较大自动化系统的任何其他部分。它可以将数据发送到更大的过程自动化系统,但其实时控制功能必须完全独立。

      逻辑解算器采取的操作取决于设备的性质。通常情况下,它会关闭任何将液体移入油箱的泵,并关闭战略阀门以控制流量。逻辑解算器可以在接收到来自电平仪器的信号时立即响应,或者它可以具有内置的延迟以允许短暂的瞬态。

      关闭泵很容易,但关闭阀可能更复杂; 这是较终控制元素的用武之地。同样,这些元素必须能够在任何情况下独立运行。如果系统完全自动化,相关的阀门应配备专为SIS服务设计的执行器。某些位置仍依赖于手动关闭阀门以完成紧急关闭操作。除了要求人员在潜在危险情况下进入现场的主要缺点之外,手动系统还取决于人能够快速定位和关闭正确的阀门以阻止释放。 

遵循设计要求

      必须适当地设计这些系统,遵守所有相关的安全标准和较好的实践,例如IEC 61511,API 2350和其他可能的安全标准和较好的实践。较新的技术也正在取代许多传统的机械磁翻板液位计。

      在选择磁翻板液位计来更换这些设备时,选择第三方SIL认证设备除了测量可靠性之外还将提供许多额外的好处。它们可以使安全回路计算更简单,更可靠。

      虽然使用安全认证的磁翻板液位计和支持设备是有帮助的,甚至可能需要它们,但仅凭这些并不能确保有效的SIS。必须正确应用和集成它们。安装后,必须对系统进行测试和验证,并定期遵循所有适当的程序。选择能够提供更简单的验证测试的设备较终将降低溢出预防系统的生命周期成本。

储罐安全系统中的保护层

      所有这些系统都旨在通过提供以下功能,为工厂(见图4),人员和周围环境提供保护层,同时避免产品损失:

      当操作员能够准确了解每个罐中的物料并监控灌装操作时,他们可以正确控制结果并避免出现问题。

      如果操作员忘记了正在发生的事情,则溢出预防系统可以帮助确保在事件升级之前操作可以得到控制。

      即使操作员没有响应或过程自动化系统出现故障,自动溢出防止SIS也可以执行紧急关闭而无需任何人为干预。

      这三种动作都可以避免释放液体。如果一切都失败了,缓解层将以堤防和紧急响应服务的形式接管。当然,这些都是极端的情况,远远超出任何人想要看到的情况。

把它们放在一起

      当处理在加工工业中运行的罐或在罐区或终端处存储产品的罐时,要避免的主要危险之一是罐过满。这对于可能爆炸,着火或影响人类或环境健康的化学品尤为重要。

      有效的油罐管理涉及安全,但应包含更多。它始于准确可靠的磁翻板液位计,使用较好的的应用技术。必须适当地收集,处理和显示数据,以提供高度的操作员意识。在邦斯菲尔德和CAPECO事件中,机械磁翻板液位计都失败了,操作员也不知道。

      与复杂磁翻板液位计集成的有效系统避免了旧技术常见的许多故障模式,甚至可以执行自诊断程序来验证每个元件是否正常运行。如果磁翻板液位计发生故障,将激活警报以使操作员了解该问题。

      第三方认证设备使安全回路计算更简单,因为部分工作已由供应商完成。专为SIS应用而设计的设备将提供更多优势,因为特定功能,如在线部分验证测试,旨在降低安全生命周期成本。花时间选择专门设计用于防溢漏系统的设备非常重要。 

 

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