國(guó)外儲(chǔ)罐防溢油液位的設(shè)置

楊梅

中國(guó)石油工程建設(shè)有限公司華北分公司（河北 任丘 062550）

0 引言

儲(chǔ)罐溢油不僅會(huì)造成油品損失、環(huán)境污染，而且易燃、可燃液體的溢出可能會(huì)導(dǎo)致燃燒，危害人身和財(cái)產(chǎn)安全[1-2]。儲(chǔ)罐收油作業(yè)時(shí)，必須避免溢油發(fā)生。通過(guò)設(shè)置液位報(bào)警和自動(dòng)連鎖，協(xié)助操作人員及時(shí)切換儲(chǔ)罐或關(guān)斷來(lái)油，避免發(fā)生溢油事故[3]。

對(duì)于國(guó)內(nèi)項(xiàng)目，固定頂罐的設(shè)計(jì)儲(chǔ)存高液位宜考慮罐壁高度、泡沫產(chǎn)生器高度、10~15 min 最大進(jìn)液量折算高度和安全裕量；浮頂罐的設(shè)計(jì)儲(chǔ)存高液位宜考慮浮頂?shù)脑O(shè)計(jì)最大高度、10~15 min最大進(jìn)液量折算高度和安全裕量[4-5]。針對(duì)國(guó)外煉廠、油庫(kù)、站場(chǎng)或管道終端內(nèi)接收石油產(chǎn)品的地上儲(chǔ)罐，其防溢油液位的設(shè)置與國(guó)內(nèi)的要求有所不同[6]。按照API 2350—2012，國(guó)外儲(chǔ)罐防溢油液位的要求詳見(jiàn)表1[7-8]。

表1 API 2350—2012對(duì)儲(chǔ)罐防溢油液位的要求

1 儲(chǔ)罐防溢油系統(tǒng)類(lèi)別

操作人員應(yīng)從防溢油角度，根據(jù)儲(chǔ)罐液位計(jì)量及報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)置對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行分類(lèi)。通?？梢詫?chǔ)罐分為3類(lèi)[9]：

1類(lèi)儲(chǔ)罐：手動(dòng)計(jì)量液位。1類(lèi)儲(chǔ)罐的防溢油系統(tǒng)通常不包含儀表，即使有儀表，也是就地儀表，不會(huì)將液位或報(bào)警信號(hào)上傳。如果需要切換儲(chǔ)罐或關(guān)斷來(lái)油以避免溢油，需要操作人員手動(dòng)完成。

2 類(lèi)儲(chǔ)罐：帶高高液位報(bào)警的儲(chǔ)罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)。液位和高高報(bào)警使用相同的傳感器，液位信號(hào)和報(bào)警信號(hào)均可上傳至中央控制室，在中控室可實(shí)現(xiàn)切換儲(chǔ)罐或關(guān)斷來(lái)油。

3 類(lèi)儲(chǔ)罐：儲(chǔ)罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)和獨(dú)立的高高液位報(bào)警傳感器。液位信號(hào)和報(bào)警信號(hào)可上傳至中央控制室。當(dāng)自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)因停電或故障失效時(shí)，獨(dú)立的報(bào)警傳感器可實(shí)現(xiàn)中斷來(lái)油[10]。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，油庫(kù)中的儲(chǔ)罐通常采用伺服液位計(jì)結(jié)合獨(dú)立的液位開(kāi)關(guān)報(bào)警，屬3類(lèi)儲(chǔ)罐。

2 防溢油液位的設(shè)置

國(guó)外儲(chǔ)罐的防溢油系統(tǒng)至少應(yīng)包含3個(gè)關(guān)鍵液位，即CH液位、HH液位和MWL液位。若儲(chǔ)罐采用了AOPS 系統(tǒng)，則還需確定AOPS 液位，在此液位自動(dòng)連鎖，中斷來(lái)油。

2.1 CH液位

確定儲(chǔ)罐防溢油液位的基礎(chǔ)是確定CH 液位。CH 液位基于儲(chǔ)罐物理特性確定，是儲(chǔ)罐不發(fā)生損壞時(shí)油品能達(dá)到的最高液位。CH 液位應(yīng)參考以下工況取最小值：①溢油液位；②浮盤(pán)、浮盤(pán)密封、浮盤(pán)支腿、泡沫擋板或其他附件與儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)發(fā)生機(jī)械接觸造成損壞的液位：③超出儲(chǔ)罐允許應(yīng)力的液位；④由業(yè)主或操作人員指定的低于上述3 種工況的液位。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，儲(chǔ)罐的臨界高液位（CH）=罐壁高度（TH）-浮盤(pán)厚度（FR）-裕量（A），如圖1所示。當(dāng)儲(chǔ)罐非浮頂罐時(shí)，F(xiàn)R=0[11]。

圖1 儲(chǔ)罐臨界高液位（CH）

2.2 HH液位

HH 液位是在CH 液位下部設(shè)置的報(bào)警液位。HH 液位和CH 液位間的垂直距離根據(jù)最大進(jìn)液流量下中斷來(lái)油所需響應(yīng)時(shí)間計(jì)算確定。此距離應(yīng)保證在CH液位觸發(fā)前及時(shí)中斷來(lái)油?？紤]到數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或操作失誤，距離不應(yīng)小于76.2 mm（3 in）[3]。液位達(dá)到高高報(bào)警液位后應(yīng)盡快降低至MWL液位。

2.3 MWL液位

MWL 液位設(shè)置在HH 液位下部，是正常運(yùn)行情況下油品能夠到達(dá)的最高液位。MWL 液位無(wú)需設(shè)置報(bào)警信號(hào)，但應(yīng)有警告信號(hào)，提醒操作人員及時(shí)采取行動(dòng)，避免觸發(fā)HH 液位報(bào)警。MWL 液位和HH 液位間的距離應(yīng)考慮響應(yīng)時(shí)間或設(shè)施操作，該距離應(yīng)足夠大，以避免因油品熱脹、湍流或風(fēng)導(dǎo)致的油品波動(dòng)、地震導(dǎo)致的油品飛濺等因素觸發(fā)HH液位報(bào)警[12]。

2.4 AOPS液位

AOPS 液位是在CH 液位下部設(shè)置的自動(dòng)中斷來(lái)油液位。AOPS 液位和CH 液位間的垂直距離基于最大進(jìn)液流量下自動(dòng)連鎖系統(tǒng)中斷來(lái)油所需響應(yīng)時(shí)間確定。考慮數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或操作失誤，此距離不應(yīng)小于76.2 mm（3 in）[3]。AOPS液位通常設(shè)置在HH液位上部，考慮MOPS 操作人員手動(dòng)中斷來(lái)油所需的時(shí)間。

2.5 響應(yīng)時(shí)間

當(dāng)觸發(fā)報(bào)警或警告信號(hào)時(shí)，為了避免觸發(fā)更高一級(jí)的報(bào)警或警告，避免溢油或儲(chǔ)罐損壞，執(zhí)行切換儲(chǔ)罐或關(guān)斷來(lái)油所需的時(shí)間即響應(yīng)時(shí)間。響應(yīng)時(shí)間通常根據(jù)計(jì)算獲得，至少應(yīng)考慮以下幾個(gè)因素：①探測(cè)到報(bào)警或警告信號(hào)后，通知操作人員的通信時(shí)間。為避免誤報(bào)，通常應(yīng)包含核實(shí)時(shí)間；②操作人員分析情況并做出正確反應(yīng)的時(shí)間；③系統(tǒng)啟動(dòng)所需時(shí)間（切換儲(chǔ)罐或關(guān)斷來(lái)油）；④完成操作所需時(shí)間；⑤核實(shí)系統(tǒng)正確響應(yīng)所需時(shí)間，或系統(tǒng)未正確響應(yīng)時(shí)采取相關(guān)行動(dòng)所需時(shí)間；⑥安全系數(shù)。

當(dāng)響應(yīng)時(shí)間計(jì)算有困難時(shí)，HH 液位的響應(yīng)時(shí)間可參考表2確定。

表2 HH液位最小響應(yīng)時(shí)間

2.6 防溢油液位的設(shè)置

帶AOPS 液位的儲(chǔ)罐防溢油液位通常按圖2 所示設(shè)置。

圖2 帶AOPS液位的儲(chǔ)罐防溢油液位設(shè)置

3 結(jié)語(yǔ)

儲(chǔ)罐防溢油液位的設(shè)置，國(guó)內(nèi)外要求有所不同。針對(duì)國(guó)外項(xiàng)目，以API 2350—2012 為基礎(chǔ)，從防溢油角度出發(fā)，根據(jù)液位計(jì)量及報(bào)警系統(tǒng)設(shè)置的不同，將儲(chǔ)罐分為3 類(lèi)：手動(dòng)計(jì)量液位的儲(chǔ)罐；具有自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)且?guī)Ц吒咭何粓?bào)警的儲(chǔ)罐；具有自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)且?guī)И?dú)立高高液位報(bào)警的儲(chǔ)罐。根據(jù)儲(chǔ)罐物理特性確定其CH 液位，結(jié)合中斷來(lái)油所需響應(yīng)時(shí)間遞推出HH 液位和MWL 液位。對(duì)于有液位連鎖要求的儲(chǔ)罐，需設(shè)置AOPS 液位，此液位處于HH液位和CH液位之間。當(dāng)AOPS的液位報(bào)警信號(hào)觸發(fā)時(shí)，自動(dòng)連鎖中斷來(lái)油，實(shí)現(xiàn)防溢油。