Установка предельных значений для сигнализации в резервуарах с жидкими углеводородами: температура, давление, верхние и нижние пределы уровня жидкости

Статья, которую я увидел в Интернете, хочу поделиться: резервуары для жидкостей находят широкое применение в химической промышленности. При проектировании технологических систем часто необходимо устанавливать системы сигнализации и индикации уровня жидкости в резервуарах, чтобы обеспечить стабильную и безопасную работу резервуаров и связанных с ними устройств. Для резервуаров в устройстве, которые требуют особого контроля или защиты, необходимо также установить сигнализацию о слишком низком уровне жидкости и сигнализацию о слишком высоком уровне жидкости, а также оборудовать соответствующие механизмы блокировки. При установке значения предупреждения о высоком уровне необходимо полностью учитывать конкретные требования производственного процесса и параметры самих контейнеров. Резервуары являются важным оборудованием в нефтехимических предприятиях, предназначенным для хранения жидких и газообразных сырьев, продуктов и промежуточных продуктов. Количество материалов, хранящихся в танках для хранения нефтепродуктов, значительно превышает критическое значение для объектов с высоким уровнем опасности. Это создает серьезные риски; даже небольшая ошибка может привести к катастрофической аварии. Согласно статистике, уровень аварийности на резервуарах значительно выше, чем у оборудования в нефтехимических предприятиях, где происходят процессы при высоких температурах и давлении. Очевидно, что резервуары являются ключевым элементом в системе управления безопасностью на нефтехимических предприятиях. Каковы же требования к настройкам сигнализации о высоком уровне жидкости в резервуаре, значениям сигнализации о чрезмерно высоком уровне жидкости, а также к настройкам аварийного клапана? Может ли предприятие самовольно изменять значения сигнализации уровня жидкости в резервуарах? В этой статье мы вместе обсудим это. Давайте рассмотрим пример аварии, вызванной неисправностью уровнемера: в резервуаре для хранения растворителей произошло переливание при заливке в него материала; легковоспламеняющийся растворитель вытек из резервуара. К счастью, пожар не возник. Расследование аварии показало: перед переливом в дистанционном датчике уровня резервуара произошла неисправность. На резервуаре изначально была установлена сигнализация высокого уровня жидкости, но во время последнего ремонта были внесены изменения, в результате чего сигнализация перестала корректно функционировать (это является неправильным изменением). Уроки, извлеченные из этого инцидента: ◆ Очень важно поддерживать сигнализацию о высоком уровне жидкости и обеспечивать нормальную работу датчиков уровня. На заводе необходимо регулярно тестировать уровнемеры, чтобы убедиться в их нормальной работе. ◆У уровнемеров всегда существует определенный процент неисправностей; обычно одна неисправность может возникнуть примерно раз в 10 лет. Поэтому для растворителей с высоким уровнем опасности при необходимости следует рассмотреть использование дополнительных датчиков уровня жидкости. ◆Любые изменения в датчиках уровня жидкости и системах сигнализации о его уровне должны рассматриваться как часть процедур управления изменениями. Необходимо строго соблюдать установленные процедуры, и функцию мониторинга уровня жидкости нельзя произвольно отключать. ◆Байпас сигнализации уровня жидкости должен пройти процедуру изменений. Неправильное обходное включение сигнализации уровня жидкости может привести к переливу, а также к возгоранию и взрыву. Правила и стандарты, касающиеся настройки сигнализации уровня жидкости в резервуарах. Это примеры настроек сигнализации уровня жидкости в резервуарах, взятые из стандартов API. Указанное время приведено лишь в качестве примера; его можно соответствующим образом скорректировать в зависимости от конкретных обстоятельств. ◆В «Стандарте проектирования зон хранения в системах хранения и транспортировки нефтепродуктов» SH/T 3007-2014 также приведены подробные требования к установке значений сигнализации о уровне жидкости в резервуарах: 5.4.2 В автоматической системе управления должны быть предусмотрены сигналы срабатывания при высоком и низком уровне жидкости, причем эти параметры должны соответствовать следующим требованиям: а) Уровень сигнализации о высоком уровне жидкости в резервуаре не должен превышать расчетный максимальный уровень заполнения резервуара ； б) Уровень, на котором срабатывает сигнализация о низком уровне жидкости в резервуаре, не должен быть ниже минимального уровня заполнения резервуара, предусмотренного в его проектных характеристиках. Резервуары различной емкости имеют разный соотношение высоты к диаметру в зависимости от требований технологического процесса или условий местного расположения. Согласно данным цифровых измерительных приборов, наиболее распространенные размеры резервуаров следующие: у резервуаров большой емкости соотношение высоты к диаметру составляет примерно 1:1, тогда как у резервуаров меньшей емкости это соотношение обычно превышает 1. Для резервуаров небольшой емкости при одинаковой емкости чем выше соотношение высоты к диаметру, тем более значительными становятся колебания уровня жидкости, что способствует повышению точности отображения уровня на местных измерительных приборах. На практике «Стандарты проектирования резервуарных зон в системах хранения и транспортировки нефтехимической продукции» хорошо подходят для крупногабаритных резервуаров, но не совсем пригодны для малогабаритных резервуаров, требующих особых технологических условий. Для резервуаров небольшой емкости целесообразно использовать процент от общей емкости в качестве критерия для установки значений сигнализации, чтобы обеспечить достаточное время на реакцию оператора и замковых клапанов. Некоторые требования стандартов к установке систем взаимного блокирования и аварийных клапанов на территории складских помещений. Без правил невозможен порядок; существуют также стандарты, регулирующие значения сигнализации о уровне жидкости в резервуарах. Компания Changhui Instruments собрала положения действующих стандартов, касающиеся установки значений сигнализации о уровне жидкости в резервуарах, чтобы предоставить их инженерам-специалистам в качестве справочника. ◆SH/T 3007-2014 Стандарты проектирования резервуарных зон в нефтехимических системах хранения и транспортировки. 5.4.1 В резервуарах объемом более 100 м³ должны быть установлены приборы для непрерывного измерения уровня жидкости с возможностью передачи данных. 5.4.2 В системе автоматического управления должны быть предусмотрены сигналы тревоги при высоком и низком уровне жидкости, причем они должны соответствовать следующим требованиям: а) Уровень, при котором срабатывает сигнал тревоги из-за высокого уровня жидкости в резервуаре, не должен превышать проектный уровень заполнения резервуара ； б) Уровень, на котором срабатывает сигнализация о низком уровне жидкости в резервуаре, не должен быть ниже минимального уровня заполнения резервуара, предусмотренного в его проектных характеристиках. 5.4.3 Резервуарам для хранения жидкостей с токсичностью I и II классов, резервуарам для горючих жидкостей классов АB и АA с объемом 3000 м³ и более, а также резервуарам для других жидкостей с объемом 10000 м³ и более должны быть установлены устройства сигнализации о высоком уровне жидкости и системы блокировки. Устройства сигнализации о высоком уровне жидкости должны обеспечивать автоматическое закрытие клапанов управления входными трубопроводами резервуара. 5.4.4 В резервуарах для хранения сырья устройства должны быть установлены датчики низкого уровня жидкости; при срабатывании этих датчиков следует автоматически останавливать работу насосов. http://yunrun.com.cn/upload/201812/20/201812201607161244.png ◆SH3136-2003 — Спецификации по безопасному проектированию сферических резервуаров для жидких углеводородов. 5.3.1 В сферических резервуарах для жидких углеводородов должны быть установлены датчики уровня как в непосредственной близости от резервуара, так и на расстоянии; однако не рекомендуется использовать датчики уровня на основе стеклянных пластин. Используемые датчики уровня должны быть безопасными и надежными, а также должно быть сведено к минимуму количество отверстий в сферических резервуарах для жидких углеводородов. 5.3.2 В сферических резервуарах для жидких углеводородов должны быть установлены датчики высокого уровня жидкости, а также система блокировки при чрезмерно высоком уровне жидкости. При необходимости следует установить сигнализатор низкого уровня жидкости. 5.3.3 Для сферических резервуаров с сжиженным нефтяным газом, в которых происходит загрузка и разгрузка с помощью цистерн в режиме периодической работы, необходимо установить устройство автоматического отключения подачи топлива при высоком уровне жидкости. Для сферических резервуаров, используемых в процессах однокомпонентной ликвидации или переработки сырья в непрерывных производственных установках, требования к системам взаимного блокирования должны определяться в соответствии с требованиями процессов, происходящих до и после этих резервуаров. 6.1 На входе и выходе жидкости в сферических резервуарах для сжиженного нефтяного газа должны быть установлены клапаны аварийного отключения; их расположение следует выбирать поблизости от сферического резервуара ； ◆Стандарт проектирования нефтяных хранилищ GB50074-2014, пункт 8.3.10: В тех местах, где трубопроводы с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями проходят вблизи берега, необходимо устанавливать клапаны для отключения трубопроводов в чрезвычайных ситуациях. 13.2.2 При прокладке трубопроводов с нефтяными сточными водами внутри пожарного вала на территории резервуаров, необходимо за пределами вала принять меры по предотвращению утечки легковоспламеняющихся и горючих жидкостей с этой территории. 15.1.4 Для сигнализации о высоком и низком уровне жидкости в резервуарах следует использовать отдельные приборы для непрерывного измерения уровня или датчики уровня; кроме того, в системе автоматического управления необходимо предусмотреть механизмы сигнализации и блокировки. ◆Стандарт проектирования нефтехимических предприятий по вопросам пожарной безопасности GB50160-2008, пункт 6.3.11: На резервуарах для хранения сжиженных углеводородов должны быть установлены датчики уровня жидкости, термометры, манометры, предохранительные клапаны, а также устройства для сигнализации о высоком уровне жидкости и автоматического отключения подачи топлива при чрезмерно высоком уровне. Для резервуаров для хранения сжиженных углеводородов в полностью замороженном состоянии также необходимо предусмотреть устройства для сброса вакуума, а также датчики для контроля высокой и низкой температур. Эти устройства должны быть соединены с автоматической системой управления. 6.3.12 В баллонах для хранения газа должны быть установлены устройства сигнализации о достижении верхней и нижней границ полезного объема. Также целесообразно установить устройства автоматического отключения подачи и отбора газа. 6.3.14 В резервуарах для хранения сжиженных углеводородов под полным давлением целесообразно использовать систему вторичной дегидратации с защитой от замерзания; у основания резервуара следует устанавливать клапаны экстренного отключения. ◆AQ 3053-2015 Технические требования к безопасности вертикальных стальных сварных резервуаров цилиндрической формы. 6.13 Клапаны отключения. В местах, где находятся трубопроводы для ввода и вывода материала из резервуара, необходимо установить главный клапан отключения. Для крупных резервуаров следует использовать клапаны с пневматическим, гидравлическим или электрическим исполнительным механизмом. Когда исполнительный механизм является электрическим, его кабели питания, сигнальные кабели и сам исполнительный механизм должны быть защищены от огня. Клапан перекрытия должен обеспечивать автоматическое и ручное закрытие; ручное закрытие включает дистанционное ручное закрытие и ручное закрытие на месте. 12.2.2 Устройства контроля уровня жидкости. На резервуарах для хранения горючих жидкостей необходимо устанавливать датчики уровня, а также устройства сигнализации о минимальном и максимальном уровне жидкости, а также устройства сигнализации при чрезмерно высоком уровне жидкости. Информация о состоянии уровня жидкости должна передаваться в контрольную комнату. На резервуарах, подвергающихся частым операциям, целесообразно устанавливать автоматические системы блокировки в случае чрезвычайных ситуаций. В крупных резервуарах должны быть установлены устройства сигнализации о низком и высоком уровне жидкости, а также устройства экстренного отключения. Кроме того, необходимо предусмотреть механизмы взаимодействия между устройствами сигнализации о высоком уровне жидкости и устройствами экстренного отключения. Снаружи пожарного вала, а также на пультах управления, должны быть установлены кнопки для активации устройств экстренного отключения. При сигнале об высоком уровне жидкости в резервуаре или при возникновении пожара возможно дистанционное или ручное закрытие клапана перекрытия подачи. После закрытия этого клапана должен автоматически останавливаться насос для подачи жидкости. ◆AQ3036-2010 Спецификации по установке оборудования для наблюдения за безопасностью на территории хранилищ опасных химических веществ с высоким уровнем риска. 4.2.5 При реконструкции старых резервуаров следует в первую очередь использовать датчики, которые можно установить без необходимости их очистки. 5 Требования к установке оборудования для взаимосвязанного управления 5.1 В зависимости от конкретных условий можно установить оборудование для автоматического управления путем использования механизмов взаимосвязи, предназначенных для контроля таких параметров, как температура, уровень жидкости и давление в резервуарах, а также температуры окружающей среды. Это включает в себя автоматическое отключение или переключение потоков материалов, а также оборудование для охлаждения с помощью распыления. 5.2 Устройство экстренной смены режима должно учитывать влияние на безопасную работу устройств, расположенных выше и ниже по потоку, а также обеспечивать возможность связи с этими устройствами в целях получения сигналов тревоги и функцию отложенной активации. При необходимости следует одновременно установить устройства для экстренного сброса давления или восстановления материалов. 6.3.7 Для крупных резервуаров для горючих жидкостей объемом более 5000 м³, а также для резервуаров под давлением с опасными химическими веществами объемом более 400 м³ необходимо устанавливать отдельные системы обнаружения высокого уровня жидкости, сигнализации и блокировки. 6.3.8 Система контроля высокого уровня жидкости в резервуаре под давлением должна включать как программные, так и аппаратные средства сигнализации. Для управления сигнализацией целесообразно использовать логическую структуру И-выключателя. ◆Уведомление о дальнейшем усилении контроля за безопасностью на территориях хранения химических веществ, номер документа: Аньцзянь Цзунгуань Сань 68. Дальнейшее усиление контроля за безопасностью на территориях хранения химических веществ. (1) Дальнейшее совершенствование систем мониторинга и контроля на территориях хранения химических веществ. В соответствии с требованиями нормативных документов в резервуарах установлены сигнализации для контроля уровня жидкости — при высоком уровне происходит автоматическое закрытие клапанов подачи жидкости, а при слишком низком уровне — автоматическое прекращение подачи материала. Убедитесь, что система сигнализации о утечке легковоспламеняющихся, взрывоопасных, токсичных и вредных газов находится в рабочем состоянии. На крупных резервуарах для хранения сжиженных газов и крайне токсичных химикатов необходимо устанавливать клапаны аварийного отключения. ◆Уведомление о публикации мер по предотвращению серьезных аварий, связанных с опасными химическими веществами и фейерверками, номер Аньцзянь Цзунгуань Сань 62. Необходимо строго контролировать риски и устранять потенциальные угрозы. 3. Необходимо активно проводить специальные мероприятия по контролю за опасными химическими веществами, а также применять соответствующие меры предосторожности: (4) Начиная с 1 января 2017 года все склады с опасными химическими веществами, которые относятся к категории первой или второй степени опасности и не оснащены функцией аварийной остановки/отключения, должны быть закрыты для использования ； ◆SH/T 3184-2017 Стандарты проектирования автоматизированных систем на складах нефтехимической промышленности. 4.2.3.1 На верхней части резервуаров должны быть установлены 2 прибора для непрерывного измерения уровня жидкости; один из них предназначен для формирования сигналов тревоги о высоком и низком уровне жидкости в системе управления. 4.2.3.2 В системе управления необходимо предусмотреть механизмы сигнализации о чрезмерно высоком уровне жидкости, а также автоматическое закрытие клапанов, контролирующих подачу жидкости в резервуары, в соответствии с требованиями технологического процесса. Для получения сигналов используются устройства для непрерывного измерения уровня жидкости, описанные выше. Если требуется ещё один датчик уровня, то можно использовать устройства для непрерывного измерения, либо датчики уровня с электрическим выходом. 4.2.4.1 На верхней части резервуара должны быть установлены 2 комплекта приборов для непрерывного измерения уровня жидкости; один из этих комплектов используется для подачи сигналов тревоги о высоком и низком уровне жидкости в систему управления. 5.3.7.1 Для резервуаров из углеродистой стали, внутренние стенки которых не имеют покрытия и наслоений грязи, можно использовать ультразвуковые датчики уровня, устанавливаемые снаружи. 5.3.7.2 Для резервуаров с плавающей крышей или резервуаров для хранения тяжелых нефтепродуктов целесообразно использовать ультразвуковые датчики уровня, устанавливаемые снаружи. 5.3.7.3 Для сосудов под давлением с жидкими углеводородами целесообразно использовать ультразвуковые датчики уровня, размещаемые снаружи сосуда. 5.3.7.4 При монтаже ультразвукового датчика необходимо обеспечить такое расположение датчика, чтобы направление его измерений не находилось под воздействием препятствий в виде трубопроводов и других компонентов внутри резервуара. Кроме того, датчик следует устанавливать так, чтобы он не находился рядом с швами стенок резервуара.

Уровень жидкости в резервуаре определяется в основном на основе коэффициента заполнения, установленного при проектировании. При проектировании размеров резервуара учитывается максимальное количество жидкости, которое может быть хранено, после чего размеры резервуара рассчитываются с учетом этого коэффициента заполнения. Многие компании произвольно устанавливают значения сигнализации уровня жидкости, но на самом деле это не так; кроме того, значение блокировки также не должно превышать максимально допустимый уровень наполнения. Температура и давление в первую очередь определяются характеристиками среды.