外測(cè)式液位開(kāi)關(guān)在SIS中的應(yīng)用

青格樂(lè)圖

(內(nèi)蒙通威高純硅有限公司，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

近年來(lái)石油化工行業(yè)的安全生產(chǎn)已成為生產(chǎn)過(guò)程中的首要任務(wù)，各級(jí)安全管理部門對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的安全保障要求日漸提高，依據(jù)相關(guān)的安全管理規(guī)定對(duì)成品儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)的高低液位檢測(cè)及安全聯(lián)鎖保護(hù)提出了更高的要求。某公司為保證回收裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)緩沖罐的安全儀表系統(tǒng)(SIS)進(jìn)行升級(jí)改造。

該裝置再生氣壓縮機(jī)、回收氫氣壓縮機(jī)機(jī)前的緩沖罐設(shè)置有液位高高聯(lián)鎖停壓縮機(jī)運(yùn)行邏輯，安全完整性等級(jí)為SIL2。現(xiàn)場(chǎng)2個(gè)儲(chǔ)罐各有1臺(tái)液位計(jì)，經(jīng)安全柵轉(zhuǎn)換輸出兩路信號(hào)，一路信號(hào)進(jìn)DCS，另一路信號(hào)進(jìn)SIS進(jìn)行高液位聯(lián)鎖，DCS和SIS需要獨(dú)立設(shè)置。依據(jù)GB/T 50770—2013《石油化工安全儀表設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.0.8條規(guī)定：SIS應(yīng)獨(dú)立于基本過(guò)程控制系統(tǒng)，并應(yīng)獨(dú)立完成安全儀表功能的要求。所以，機(jī)前2個(gè)緩沖罐應(yīng)增加2臺(tái)遠(yuǎn)傳液位開(kāi)關(guān)，與原有的遠(yuǎn)傳液位計(jì)設(shè)置為“2oo3”鎖緊急停壓縮機(jī)邏輯，保證各裝置正常穩(wěn)定運(yùn)行。

1 液位開(kāi)關(guān)的類型

目前在石油化工中使用的液位開(kāi)關(guān)較多，主要分為接觸式與非接觸式兩種。接觸式的液位開(kāi)關(guān)如浮球式液位開(kāi)關(guān)、電子式液位開(kāi)關(guān)、音叉液位開(kāi)關(guān)等，非接觸式的液位開(kāi)關(guān)如電容式液位開(kāi)關(guān)、外測(cè)式液位開(kāi)關(guān)等。通過(guò)分析各類液位開(kāi)關(guān)的工作原理及安裝使用要求，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)使用要求，選用了ELL-SA超聲波外測(cè)液位開(kāi)關(guān)。

超聲波外測(cè)液位開(kāi)關(guān)工作原理：超聲波外測(cè)液位開(kāi)關(guān)是將測(cè)量的發(fā)射探頭及接收探頭吸附在儲(chǔ)罐罐體上，利用“變頻超聲波技術(shù)”根據(jù)超聲波在儲(chǔ)罐壁內(nèi)傳播衰減原理，當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)的物料達(dá)到液位開(kāi)關(guān)報(bào)警位置時(shí)，發(fā)射探頭發(fā)出超聲波脈沖并通過(guò)物料，超聲波信號(hào)被接收探頭接收，通過(guò)接收到超聲波信號(hào)并判斷能量值的差別，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)罐實(shí)際液位的測(cè)量。該類儀表是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)中的非接觸式儀表。

2 選型要求及安裝調(diào)試注意事項(xiàng)

2.1 選型要求

本次改造是機(jī)前2個(gè)緩沖罐在原有液位計(jì)基礎(chǔ)上的升級(jí)改造，需在不停機(jī)的前提下完成。對(duì)新增液位開(kāi)關(guān)的選型及安裝要求高，液位開(kāi)關(guān)使用性能及安裝、調(diào)試需滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求。由于儲(chǔ)罐頂部、底部沒(méi)有預(yù)留管口，浮球液位開(kāi)關(guān)、電纜浮球液位開(kāi)關(guān)、電容式液位開(kāi)關(guān)、音叉式液位等接觸式液位開(kāi)關(guān)均無(wú)法安裝使用，同時(shí)浮球式液位開(kāi)關(guān)存在測(cè)量精度較差，電容式液位開(kāi)關(guān)存在校準(zhǔn)困難等問(wèn)題。非接觸超聲波液位開(kāi)關(guān)即外置式超聲波液位開(kāi)關(guān)的測(cè)量原理及安裝方式滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求，但超聲波液位開(kāi)關(guān)及外置式超聲波液位開(kāi)關(guān)受介質(zhì)和環(huán)境影響，校準(zhǔn)困難、可靠性低不適于本次改造使用。ELL-SA型超聲波外測(cè)液位開(kāi)關(guān)是非接觸式液位開(kāi)關(guān)，具有抗腐蝕、抗干擾、可靠性高等特點(diǎn)。該型液位開(kāi)關(guān)使用強(qiáng)磁吸合在儲(chǔ)罐壁上，可在壓縮機(jī)不停機(jī)，機(jī)前緩沖罐不排料、不置換、不開(kāi)口的前提下安裝調(diào)試，安裝簡(jiǎn)單。防爆、防護(hù)等級(jí)滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求，同時(shí)具有變頻超聲波技術(shù)、測(cè)量準(zhǔn)確、自動(dòng)校準(zhǔn)、穩(wěn)定性好滿足現(xiàn)場(chǎng)安裝施工改造。

2.2 安裝調(diào)試注意事項(xiàng)

該型液位開(kāi)關(guān)安裝時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要的報(bào)警液位高度進(jìn)行探頭的安裝如圖1所示。

該型液位開(kāi)關(guān)安裝時(shí)需注意以下事項(xiàng)：

1)確定安裝位置后將罐壁進(jìn)行除漆、打磨，保證打磨面積大于探頭接觸面積且表面光滑，保證接觸部分無(wú)油漆或其他雜質(zhì)。

2)發(fā)射探頭和接收探頭安裝高度在同一水平面上，對(duì)于臥式儲(chǔ)罐、立式儲(chǔ)罐探頭安裝間距范圍為980～1 020 mm，球罐探頭安裝間距范圍為1 480～1 520 mm。

3)安裝好發(fā)射探頭和接受探頭后檢查當(dāng)前液位高度，需要確定有液標(biāo)定還是無(wú)液標(biāo)定。

4)液位開(kāi)關(guān)安裝、標(biāo)定、調(diào)試完成后，需核對(duì)調(diào)試結(jié)果：罐壁厚度設(shè)置—標(biāo)定狀態(tài)(有液、無(wú)液)—檢查通信參數(shù)—探頭間距設(shè)定—檢查檢測(cè)信號(hào)—儀表輸出回路測(cè)試。

圖1 液位開(kāi)關(guān)安裝示意

3 性能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)

3.1 性能特性

該型液位開(kāi)關(guān)具有智能運(yùn)算功能及智能自檢功能，可對(duì)復(fù)雜工況進(jìn)行運(yùn)算標(biāo)定和判斷區(qū)分故障及報(bào)警信號(hào)并輸出，通過(guò)查閱故障代碼及觀察能量信號(hào)強(qiáng)度判斷液位開(kāi)關(guān)的運(yùn)行情況，做出相應(yīng)的維護(hù)保養(yǎng)工作，保證儀表在線使用的穩(wěn)定性。

3.2 優(yōu)點(diǎn)

1)該型液位開(kāi)關(guān)是非接觸式液位開(kāi)關(guān)，可在不影響生產(chǎn)情況下進(jìn)行在線安裝、標(biāo)定、調(diào)試。安裝過(guò)程中不需要清罐、不需要?jiǎng)踊?，安裝簡(jiǎn)單便捷。

2)非接觸儀表不受介質(zhì)的黏度、溫度、壓力等變化產(chǎn)生的影響。

3)測(cè)量探頭吸附在罐壁上進(jìn)行測(cè)量檢測(cè)，無(wú)泄漏隱患、安全系數(shù)高。

4)利用變頻超聲波技術(shù)，測(cè)量過(guò)程無(wú)機(jī)械傳動(dòng)部件，無(wú)磨損、無(wú)腐蝕使用壽命長(zhǎng)。

5)該型液位開(kāi)關(guān)具有抗干擾及抗震能力，運(yùn)行過(guò)程中日常維護(hù)量小，可在線維護(hù)保養(yǎng)工作量小、工作安全有保障。

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)安全生產(chǎn)需要結(jié)合該裝置實(shí)際情況，在再生氣壓縮機(jī)、回收氫氣壓縮機(jī)機(jī)前緩沖罐原有液位計(jì)的基礎(chǔ)上，增加ELL-SA超聲波外測(cè)液位開(kāi)關(guān)，與原有的液位計(jì)實(shí)現(xiàn)“2oo3”聯(lián)鎖緊急停機(jī)邏輯，確保了壓縮機(jī)機(jī)組的安全長(zhǎng)周期運(yùn)行，從而使該裝置的安全性及穩(wěn)定性有了明顯的提高。