化工行業儲罐改造的方法研究

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儲罐改造前現場情況簡介

此項目為改造化工廠的液氨儲罐。液氨儲罐作為存放液態氨的存儲壓力容器，它為鋼廠、醫院、氣體生產廠、食品飲料行業、化工等行業提供高純度的所需液體，并降低用氣成本，是目前各行業首選的液體儲存容器，因此它在眾多行業的生產工藝過程中起著非常重要的作用。但是，液氨儲罐作為一個壓力容器，它內部所儲存的介質液態氨是無色液體。液氨在工業上應用廣泛，而且具有腐蝕性，且容易揮發，所以其化學事故發生率相當高。現有的液氨儲罐為4個，容積分別為6m3、6m3、6m3和30m3。這4個儲罐現在分別裝有壓力表以及磁翻板液位計，但是只有現場查看功能，沒有信號遠傳功能。另外此儲罐安裝的閥門為液動緊急切斷閥，它與遠距離手搖油泵配套使用，利用液壓控制閥門開啟－關閉，以便在管道或儲罐上發生大量泄漏甚至起火時，快速手動使手搖油泵卸壓，閥門迅速關閉而止漏，起安全保護作用。此操作只能現場操作，不能實現遠程控制。鑒于液氨的化學危害性，現有設備有很大的安全隱患，因此，為了減少事故損失，提前發現事故隱患，液氨儲罐自動化的改造就顯得尤為重要，它不但可以使工作更加精細，而且實時的數據顯示更有利于調控及記錄。

儲罐自動化改造的設備選型介紹

在AQ3036－2010標準的第6章《儲罐內安全監控裝備的設置》中有對儀表的選擇進行詳細的闡述。在這種已經投入生產運營的儲罐自控改造過程中，儀表的選擇尤為重要。我們優先選用不需要清理罐體就可以安裝的儀表。我們選用的儀表分別如下:(1)溫度計我們采用鉑熱電阻溫度計。變送器選擇帶4～20mA輸出，并且帶數字式顯示表頭。(2)壓力傳感器根據現場情況，我們選用量程為1．5MPa，帶智能HART協議，隔爆，材質為316L的壓力傳感器。(3)磁翻板液位計按照罐體的體積，選擇恰當的磁翻板液位計，變送器選擇帶4～20mA輸出，并且帶數字式顯示表頭。為了實現遠程控制閥門開閉，我們將原有的液動緊急切斷閥改為氣動緊急切斷閥并配套電磁閥使用。氣動緊急切斷閥是一種安全保護閥，它與遠距離氣源配套使用，利用氣源控制閥門開啟－關閉，以便在管道或儲罐上發生大量泄漏甚至起火時，可以手動使氣源卸壓，閥門迅速關閉而止漏，起安全保護作用。配套使用電磁閥后，我們可以采用電信號實現遠程控制閥門的開啟－關閉，并且也可以現場手動關閉。按照規范要求，并且結合現場實際情況及化學產品的特性，在危險區域設置了11臺探測器。分別為5臺固定式可燃(甲醇)氣體探測器，5臺固定式可燃(氨氣)氣體探測器以及1臺固定式有毒(氯氣)氣體探測器。

儲罐自動化改造控制系統設計

根據現場情況，統計測控點如下:(1)液氨儲罐A壓力傳感器用途:檢測液氨儲罐A壓力值信號類型:4～20mA數量:1AI*1(2)液氨儲罐A溫度傳感器用途:檢測液氨儲罐A溫度值信號類型:4～20mA數量:1AI*1(3)液氨儲罐A液位傳感器用途:檢測液氨儲罐A液位值信號類型:4～20mA數量:1AI*1(4)液氨儲罐B壓力傳感器用途:檢測液氨儲罐B壓力值信號類型:4～20mA數量:1AI*1(5)液氨儲罐B溫度傳感器用途:檢測液氨儲罐B溫度值信號類型:4～20mA數量:1AI*1(6)液氨儲罐B液位傳感器用途:檢測液氨儲罐B液位值信號類型:4～20mA數量:1AI*1(7)液氨儲罐C壓力傳感器用途:檢測液氨儲罐C壓力值信號類型:4～20mA數量:1AI*1(8)液氨儲罐C溫度傳感器用途:檢測液氨儲罐C溫度值信號類型:4～20mA數量:1AI*1(9)液氨儲罐C液位傳感器用途:檢測液氨儲罐C液位值信號類型:4～20mA數量:1AI*1(10)液氨儲罐D壓力傳感器用途:檢測液氨儲罐D壓力值信號類型:4～20mA數量:1AI*1(11)液氨儲罐D溫度傳感器用途:檢測液氨儲罐D溫度值信號類型:4～20mA數量:1AI*1(12)液氨儲罐D液位傳感器用途:檢測液氨儲罐D液位值信號類型:4～20mA數量:1AI*1(13)液氨儲罐A電磁閥用途:控制液氨儲罐A緊急切斷閥信號類型:I/O數量:1DI*2DO*1(14)液氨儲罐B電磁閥用途:控制液氨儲罐B緊急切斷閥信號類型:I/O數量:1DI*2DO*1(15)液氨儲罐C電磁閥用途:控制液氨儲罐C緊急切斷閥信號類型:I/O數量:1DI*2DO*1(16)液氨儲罐D電磁閥用途:控制液氨儲罐D緊急切斷閥信號類型:I/O數量:1DI*2DO*1此系統輸入信號分為模擬量輸入信號及數字量輸入信號。模擬量輸入信號值為安裝于4個儲罐上的溫度、壓力、液位的儀表采樣值。儀表采用4～10mA信號輸出。數字量輸入信號為磁翻板液位計上下限報警值。輸出信號為數字量輸出信號，作用為輸出電信號給電磁閥，用以開啟－關閉緊急切斷閥。考慮用戶成本及現場實際情況，我們選用經濟性比較好的S7－200系統。S7－200是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業，各種場合中的檢測、監測及控制的自動化。S7－200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網絡皆能實現復雜控制功能。因此S7－200系列具有極高的性價比?，F場儀表信號與控制室距離為200m，由于現場屬于防爆區域，因此無法就近安放控制柜，只能將控制柜安置于控制室內。所以，現場只能布置屏蔽電纜使得信號傳送至控制室內的控制柜中。

儲罐自動化改造完畢后系統介紹

此系統改造完畢后，對比改造前可增加以下功能:(1)系統管理:系統可實現多用戶管理、權限管理、參數設置和現場所需要求;(2)實時監控:新系統可在控制室內控制主機界面顯示溫度、壓力、液位等現場儀表實時模擬量數值;(3)列表顯示:可列表顯示模擬量、開關量、報警信息和系統日志等;(4)數據備份:所有現場信號采集數值都可實現備份，便于操作員隨時調取;(5)報警管理:新系統可在控制室內控制主機界面顯示數值超限報警功能，及時發現問題;(6)設備控制:可通過控制主機人機界面實現現場電控設備的邏輯控制;(7)報表:可歸納模擬量、開關量、報警信息、操作記錄和系統日志等;(8)打印:可隨時打印相關報表信息;(9)現場操作:當在極端情況下，自控系統出現問題狀況下，還可以在罐區實現數據查看及手動關閉緊急切斷閥，實現雙重保險。化工行業重大危險源的自動化改造完成后，操作人員可在控制室查看現場儀表情況，及實現自動控制設備開閉。因此可有效地減少人員在重大危險源的停留時間與次數，降低生產事故。在現有的工業生產條件下，從安全生產及降低成本的角度考慮，實現設備的自動化改造是勢在必行的一件事情。

本文作者：喬鵬工作單位：山西省自動化研究所