仪表人玩转罐区SIS系统液位仪表,你差的只是一篇攻略!

仪表人玩转罐区SIS系统液位仪表,你差的只是一篇攻略!
特别策划

 

国家安于2014年颁布了116号文件,文件指出我国安全仪表系统及其相关安全保护措施在设计、安装、操作和维护管理等生命周期各阶段,还存在危险与风险分析不足、设计选型不当、冗余容错结构不合理、缺乏明确的检验测试周期、预防性维护策略针对性不强等问题,规范安全仪表系统管理工作亟待加强,同时文件还明确指出从2018年1月1日起,所有新建涉及“两重点一重大”的化工装置和危险化学品储存设施要设计符合要求的安全仪表系统。其他新建化工装置、危险化学品储存设施安全仪表系统,从2020年1月1日起,应执行功能安全相关标准要求,设计符合要求的安全仪表系统。

两重点一重大

 

“两重点一重大”就是指政府安监部门重点监管的危险化工工艺、重点监管的危险化学品和重大危险源的监管,简称“两重点一重大”。

一重点监管的危险化工工艺,可查阅《首批重点监管的危险化工工艺目录》;

二重点监管的危险化学品,可查阅《首批重点监管的危险化学品名录》;
一重大指重大危险源:长期地或临时地生产、加工、使用或储存危险化学品,且危险化学品的数量等于或超过临界量的单元。

 

安全仪表系统

 

安全仪表系统,Safety instrumented System,简称SIS,主要为工厂控制系统中报警和联锁部分,对控制系统中检测的结果实施报警动作或调节或停机控制,是工厂企业自动控制中的重要组成部分。

 

危化品罐区基本构成重大危险源

 

罐区是石油化工企业生产装置的重要组成部分,主要用作化工原料、中间产品及成品储存、中转集散,化工生产的复杂性,化工厂储罐区危险化学品品种相对密集,导致危险化学品在储罐区很容易超过《危险化学品重大危险源辨识》所列出的临界值,成为重大危险源需要重点风险分析和安全监控。


 

罐区液位仪表现状

 

一直以来,石化工项目中罐区主要根据石油化工相关设计规范进行设计实施,并未就罐区是否设置安全仪表系统有强制要求,在设计、安装、操作和维护管理等生命周期各阶段,还存在危险与风险分析不足、设计选型不当、冗余容错结构不合理、缺乏明确的检验测试周期、预防性维护策略针对性不强等问题尤为突出。针对危化品液体储罐在液位计选型中仅为为满足工艺基本要求,通常单个储罐上设置两套液位计,一套用于远传,一套用于就地显示,并未设置独立高位、高高位、低位、低低位液位报警连锁装置。

 

常见远传液位计

雷达液位计

伺服液位计

双法兰液位计

磁致伸缩液位计

常见就地液位计

磁翻板液位计

——

——

——

 

罐区SIS系统液位仪表设置

 

通常罐区仪表的设置应考虑经济合理、技术成熟、可选择范围广、维护及校验方便、免维护或售后服务优良等方面,结合介质特性项目的投资情况、全项目的自动化水平等综合考虑。罐区SIS系统仪表的设置,首先需要通过进行危险与可操作性(HAZOP)分析结果,确定各罐组的安全危险等级,也就是SIL 等级,根据SIL 等级确定储罐仪表的设置。

 

在重大危险源储罐区检测控制中,罐体的温度、罐内的压力和液位为主要控制参数,储罐的液位由于生产用料和进料不断发生变化,可能会出现物料冒顶泄露和抽空的危险,因此罐区SIS系统主要控制参数为液位,仪表检测元件和取源点单独设置,需要分别采用液位计和液位开关两种不同测量方式构成冗余,液位计和液位开关分别进行高液位报警,信号传输到SIS系统进行比较,只要有一个达到设定值,系统送出信号进行紧急事故连锁。

 

当前罐区增加SIS系统,主要都是已经建成罐区,增加液位计或液位开关通常存在以下几个方面的问题:

1、 无安装位置:储罐没有预留足够的安装接口;

2、 尽量避免影响罐区正常生产,不清罐、不置换、少改造;

3、 低投入:直接投入或辅助施工成本要在满足要求的前提下可控;

4、 可靠性要求高:参与连锁的液位计或开关可靠性、稳定性要求非常高。

根据罐区工况现状,罐区SIS系统液位测量要求,结合罐区常用液位仪表的主要功能特点,笔者从可靠性、经济性、便维护性、应用因素四个方面对罐区SIS液位仪表选型合理性进行对比,请各位仪表人根据自身情况进行参考。

 

 

主流液位开关对比

类型

可靠性

经济性

便维护性

 

产品价格

辅助施工成本

应用因素

音叉开关

高+

浮球开关

中+

外测液位开关

中+

  低-


主流液位计对比

类型

可靠性

经济性

便维护性

应用因素

产品价格

辅助施工成本

 

雷达液位计

中+

伺服液位计

高+

外测液位计

中+

  低

差压液位

中+

中—

  高

图表说明:

1、上表中列出的主流仪表笔者参照的都是国际一线品牌旗下产品;

2、可靠性笔者从技术原理的成熟度和长年的使用该产品的经验数据判断;

3、经济性不能只看产品价格,同时要考虑辅助施工成本和日后维护费用。

4、应用考虑因素主要是从液体介质特性、罐体工况、安装维护过程三个方面考虑。

 

 

最后,受笔者知识和经验的局限性影响,本文中可能存在不足之处请多多包涵,如有问题请文底留言一起探讨,谢谢!

罐区液位仪表现状

 

一直以来,石化工项目中罐区主要根据石油化工相关设计规范进行设计实施,并未就罐区是否设置安全仪表系统有强制要求,在设计、安装、操作和维护管理等生命周期各阶段,还存在危险与风险分析不足、设计选型不当、冗余容错结构不合理、缺乏明确的检验测试周期、预防性维护策略针对性不强等问题尤为突出。针对危化品液体储罐在液位计选型中仅为为满足工艺基本要求,通常单个储罐上设置两套液位计,一套用于远传,一套用于就地显示,并未设置独立高位、高高位、低位、低低位液位报警连锁装置。

 

常见远传液位计

雷达液位计

伺服液位计

双法兰液位计

磁致伸缩液位计

常见就地液位计

磁翻板液位计

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罐区SIS系统液位仪表设置

 

通常罐区仪表的设置应考虑经济合理、技术成熟、可选择范围广、维护及校验方便、免维护或售后服务优良等方面,结合介质特性项目的投资情况、全项目的自动化水平等综合考虑。罐区SIS系统仪表的设置,首先需要通过进行危险与可操作性(HAZOP)分析结果,确定各罐组的安全危险等级,也就是SIL 等级,根据SIL 等级确定储罐仪表的设置。

 

在重大危险源储罐区检测控制中,罐体的温度、罐内的压力和液位为主要控制参数,储罐的液位由于生产用料和进料不断发生变化,可能会出现物料冒顶泄露和抽空的危险,因此罐区SIS系统主要控制参数为液位,仪表检测元件和取源点单独设置,需要分别采用液位计和液位开关两种不同测量方式构成冗余,液位计和液位开关分别进行高液位报警,信号传输到SIS系统进行比较,只要有一个达到设定值,系统送出信号进行紧急事故连锁。

 

当前罐区增加SIS系统,主要都是已经建成罐区,增加液位计或液位开关通常存在以下几个方面的问题:

1、 无安装位置:储罐没有预留足够的安装接口;

2、 尽量避免影响罐区正常生产,不清罐、不置换、少改造;

3、 低投入:直接投入或辅助施工成本要在满足要求的前提下可控;

4、 可靠性要求高:参与连锁的液位计或开关可靠性、稳定性要求非常高。

根据罐区工况现状,罐区SIS系统液位测量要求,结合罐区常用液位仪表的主要功能特点,笔者从可靠性、经济性、便维护性、应用因素四个方面对罐区SIS液位仪表选型合理性进行对比,请各位仪表人根据自身情况进行参考。

 

 

主流液位开关对比

类型

可靠性

经济性

便维护性

 

产品价格

辅助施工成本

应用因素

音叉开关

高+

浮球开关

中+

外测液位开关

中+

  低-


主流液位计对比

类型

可靠性

经济性

便维护性

应用因素

产品价格

辅助施工成本

 

雷达液位计

中+

伺服液位计

高+

外测液位计

中+

  低

差压液位

中+

中—

  高

图表说明:

1、上表中列出的主流仪表笔者参照的都是国际一线品牌旗下产品;

2、可靠性笔者从技术原理的成熟度和长年的使用该产品的经验数据判断;

3、经济性不能只看产品价格,同时要考虑辅助施工成本和日后维护费用。

4、应用考虑因素主要是从液体介质特性、罐体工况、安装维护过程三个方面考虑。

 

最后,受笔者知识和经验的局限性影响,本文中可能存在不足之处请多多包涵,如有问题请文底留言一起探讨,谢谢!

 

一直以来,石化工项目中罐区主要根据石油化工相关设计规范进行设计实施,并未就罐区是否设置安全仪表系统有强制要求,在设计、安装、操作和维护管理等生命周期各阶段,还存在危险与风险分析不足、设计选型不当、冗余容错结构不合理、缺乏明确的检验测试周期、预防性维护策略针对性不强等问题尤为突出。

 

国家安监总局于2014年颁布了116号文件,文件指出我国安全仪表系统及其相关安全保护措施在设计、安装、操作和维护管理等生命周期各阶段,还存在危险与风险分析不足、设计选型不当、冗余容错结构不合理、缺乏明确的检验测试周期、预防性维护策略针对性不强等问题,规范安全仪表系统管理工作亟待加强,同时文件还明确指出从2018年1月1日起,所有新建涉及“两重点一重大”的化工装置和危险化学品储存设施要设计符合要求的安全仪表系统。其他新建化工装置、危险化学品储存设施安全仪表系统,从2020年1月1日起,应执行功能安全相关标准要求,设计符合要求的安全仪表系统。

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