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(zāi)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(qiáng)，極易引起鄰罐的爆炸。不同于一般的化工裝置和儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施，液化烴球形儲(chǔ)罐對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的選型和控制及聯(lián)鎖方案的設(shè)置具有特殊要求。石油化工裝置及儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施中液化烴球形儲(chǔ)罐的現(xiàn)場(chǎng)儀表及自動(dòng)控制系統(tǒng)的合理、安全設(shè)置，直接關(guān)系到整個(gè)液化烴儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施的安全。
1. 控制系統(tǒng)
液化烴球罐區(qū)應(yīng)根據(jù)工藝的要求，采用技術(shù)**、性能可靠的計(jì)量、數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、過程控制及管理。控制系統(tǒng)可采用可編程序控制器（PLC）、分散型控制系統(tǒng)（DCS）、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA）和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）等。當(dāng)罐區(qū)操作中有安全聯(lián)鎖要求時(shí)，應(yīng)設(shè)置安全聯(lián)鎖回路及安全儀表系統(tǒng)。安全聯(lián)鎖回路中的測(cè)量元件、邏輯控制器和執(zhí)行元件均應(yīng)滿足安全完整性等級(jí)（SIL）要求。
2. 現(xiàn)場(chǎng)儀表
2.1 溫度儀表液化烴球形儲(chǔ)罐本體上應(yīng)獨(dú)立設(shè)置就地和遠(yuǎn)傳溫度計(jì)。溫度計(jì)管口的設(shè)置位置和溫度計(jì)的插入深度必須保證在液位時(shí)能測(cè)量液相的溫度。
2.2 壓力儀表液化烴球形儲(chǔ)罐罐頂應(yīng)設(shè)壓力就地和遠(yuǎn)傳儀表測(cè)量氣相壓力，并單獨(dú)設(shè)壓力高限報(bào)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(chǔ)罐之間不得連接其它用途的任何配件或接管。壓力高報(bào)警檢測(cè)元件可采用壓力開關(guān)或獨(dú)立的壓力變送器等可靠性強(qiáng)、有廣泛應(yīng)用的元件。
2.3 液位儀表
液化烴球罐應(yīng)設(shè)就地和遠(yuǎn)傳液位計(jì)。所采用的液位計(jì)應(yīng)安全、可靠，并盡可能減少在液化烴球形儲(chǔ)罐上的開孔數(shù)量。
就地液位計(jì)可采用磁翻板液位計(jì)、鋼帶液位計(jì)、雷達(dá)或伺服液位計(jì)的罐旁指示儀，不宜使用玻璃管（板）液位計(jì)。當(dāng)就地液位計(jì)采用雷達(dá)或伺服罐旁指示儀時(shí)，球罐還應(yīng)設(shè)一種不同類別的液位遠(yuǎn)傳儀表。當(dāng)液化烴球罐采用固定式消防冷卻水系統(tǒng)時(shí)，對(duì)球罐的液位計(jì)等宜設(shè)水噴霧或水噴淋噴頭保護(hù)。
液化烴球罐應(yīng)設(shè)高低液位報(bào)警和高高液位聯(lián)鎖切斷進(jìn)料措施。高高液位聯(lián)鎖的檢測(cè)元件應(yīng)獨(dú)立設(shè)置，可采用超聲波、音叉、浮球或電容式液位開關(guān)，并宜與磁翻板液位計(jì)、雷達(dá)、伺服等遠(yuǎn)傳液位計(jì)的高高液位信號(hào)組成“三取二”聯(lián)鎖切斷進(jìn)料，高高液位聯(lián)鎖的檢測(cè)元件應(yīng)能在線校驗(yàn)。高液位報(bào)警的設(shè)定高度應(yīng)為球罐的設(shè)計(jì)儲(chǔ)存液位。高高液位報(bào)警的設(shè)定高度，不應(yīng)大于液相體積達(dá)到球罐計(jì)算容積90％時(shí)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(jìn)出口管道上，當(dāng)罐區(qū)內(nèi)發(fā)生火災(zāi)、泄漏等事故時(shí)能夠快速及嚴(yán)密切斷（TSO）和隔離易燃及有毒物料的開關(guān)閥。當(dāng)球罐液位達(dá)到或超過高高液位，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(yīng)符合配管安裝、閥門維修和工藝要求。緊急切斷閥應(yīng)具有自動(dòng)和手動(dòng)關(guān)閉功能，手動(dòng)關(guān)閉功能應(yīng)包括控制室遙控手動(dòng)關(guān)閉及現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)關(guān)閉。
3.1 選型設(shè)計(jì)原則
3.1.1 在有可靠?jī)x表氣源的場(chǎng)合應(yīng)儀表空氣故障關(guān)型（FC）的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
3.1.2 當(dāng)液化烴球罐區(qū)無儀表空氣系統(tǒng)、但有負(fù)荷分級(jí)為一級(jí)負(fù)荷的電力電源系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)選用電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)或電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的緊急切斷閥。
3.1.3 緊急切斷閥的防火要求應(yīng)符合GB50160-2008 的相關(guān)規(guī)定，緊急切斷閥應(yīng)選用符合API607 或API6FA 標(biāo)準(zhǔn)的火災(zāi)安全__（fi re-safe）型閥門。
3.1.4 閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其附件應(yīng)有防火措施，安裝防火保護(hù)罩，防火保護(hù)罩應(yīng)符合UL1709 標(biāo)準(zhǔn)，能夠在1093℃下，抵抗烴類火災(zāi)30 分鐘。
3.1.5 位于火災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)并用于驅(qū)動(dòng)和控制電動(dòng)緊急切斷閥的電源電纜和信號(hào)電纜應(yīng)選用符合GB/T19666-2005 標(biāo)準(zhǔn)的耐火型電纜或按其耐火要求做電纜耐火保護(hù)。
3.2 閥體選型設(shè)計(jì)
3.2.1 在滿足本規(guī)定的其它技術(shù)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(duì)用于公稱通徑DN ≤ 200 的閥門宜選用球閥或閘閥，對(duì)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(yīng)與工藝管道相同。閥體的壓力等級(jí)不應(yīng)低于300Lb，閥體及配件的設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、材質(zhì)和耐腐蝕性能不得低于配管材料等級(jí)規(guī)定，所有承壓部件應(yīng)滿足管道設(shè)計(jì)條件。
3.2.2 用于烴類介質(zhì)的角行程閥門（球閥、蝶閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥等）應(yīng)法蘭連接型，當(dāng)DN ＞ 12”時(shí)，蝶閥及偏心旋轉(zhuǎn)閥也可選用支耳（Lug）連接型，嚴(yán)禁選用對(duì)夾（Wafer）連接型。
3.2.3 緊急切斷閥應(yīng)選用鑄鋼或鍛鋼閥體，閥體的測(cè)試與檢驗(yàn)應(yīng)符合API598 標(biāo)準(zhǔn)。
3.3 閥內(nèi)件選型設(shè)計(jì)
3.3.1 緊急切斷閥應(yīng)選用金屬密封閥座及閥內(nèi)件，帶防火墊片及增強(qiáng)型柔性石墨填料，金屬密封的要求也可以通過使用特殊設(shè)計(jì)的軟閥座實(shí)現(xiàn)，保證軟閥座在火災(zāi)時(shí)（燒化）閥門為金屬對(duì)金屬密封。閥座及閥內(nèi)件應(yīng)能承受API607 或API6FA 標(biāo)準(zhǔn)的耐火試驗(yàn)。
3.3.2 在同時(shí)作為進(jìn)出口總管緊急切斷閥時(shí)，應(yīng)選用雙向密封型閥內(nèi)件，閥門泄漏等級(jí)應(yīng)至少達(dá)到FCI70-2 等級(jí)V（ClassV）標(biāo)準(zhǔn)。
3.4 閥蓋與填料選型設(shè)計(jì)
3.4.1 閥蓋應(yīng)選用符合制造廠標(biāo)準(zhǔn)的整體式或螺栓式結(jié)構(gòu)。
3.3.2 閥蓋的選型應(yīng)根據(jù)操作溫度和介質(zhì)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(jié)構(gòu)應(yīng)選用雙層密封填料結(jié)構(gòu)。
3.3.4 緊急切斷閥應(yīng)選用增強(qiáng)型柔性石墨填料（密度≥ 1360kg/m3）并配有上下密封環(huán)，選用其它密封填料應(yīng)滿足API607 或API6FA 標(biāo)準(zhǔn)。
3.5 執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型原則
3.5.2 應(yīng)根據(jù)工藝對(duì)閥門關(guān)閉壓差、閥體口徑及關(guān)斷時(shí)間的要求，合理選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)的額定輸出力矩并進(jìn)行核算。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的安全系數(shù)、尺寸（活塞面積）應(yīng)由制造廠選擇，確保閥門在各種工況下（包括差壓）平穩(wěn)開啟及關(guān)閉，不會(huì)對(duì)閥桿和閥座造成損害。
3.5.3 緊急切斷閥的全行程打開時(shí)間應(yīng)符合安全和工藝操作要求
3.5.4 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)配有與閥軸直接相連的閥位指示器。閥的開、關(guān)位置應(yīng)采用文字明確標(biāo)識(shí)。
3.5.5 用于緊急切斷閥的電磁閥應(yīng)選用不銹鋼閥體的24VDC 供電直接作用式、功耗≤ 4W、高溫（等級(jí)H）絕緣耐用型及長期帶電型線圈。
4. 可燃/ 有毒氣體報(bào)警器
液化烴球罐區(qū)應(yīng)設(shè)現(xiàn)場(chǎng)聲/ 光報(bào)警設(shè)施。固定式可燃?xì)怏w、有毒氣體檢測(cè)器及其他報(bào)警信號(hào)應(yīng)接入現(xiàn)場(chǎng)聲/ 光報(bào)警設(shè)施。探測(cè)器的設(shè)置及報(bào)警設(shè)定值的設(shè)定嚴(yán)格執(zhí)行《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50493-2009。
5. 結(jié)束語
以上是筆者針對(duì)中石化等國有大型企業(yè)的石油化工裝置及儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施中液化烴球形儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)方案和儀表選型原則。石油化工裝置最重要的是安全生產(chǎn)，液化烴球罐是重大的危險(xiǎn)源。在儀表配置上保證安全的前提下還應(yīng)設(shè)置液化烴球罐區(qū)應(yīng)設(shè)工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)、并根據(jù)所在地區(qū)雷擊概率及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置相應(yīng)的防浪涌保護(hù)系統(tǒng)等。
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