成品油罐區(qū)緊急切斷閥改造后的液位聯(lián)鎖優(yōu)化分析

張一波

〔中國(guó)石化銷售股份有限公司華中分公司 湖北武漢 430023〕

近年來(lái),國(guó)內(nèi)外石油化工行業(yè)事故時(shí)有發(fā)生,罐區(qū)儲(chǔ)罐的安全態(tài)勢(shì)也愈發(fā)嚴(yán)峻。針對(duì)成品油庫(kù)儲(chǔ)罐的安全運(yùn)行,儲(chǔ)罐緊急切斷閥的設(shè)置[1]及液位聯(lián)鎖的設(shè)置變得極其重要,越來(lái)越多的在役成品油油庫(kù)已經(jīng)完成或正在完成庫(kù)區(qū)儲(chǔ)罐緊急切斷閥的改造工作。

1 油氣儲(chǔ)存企業(yè)緊急切斷系統(tǒng)的國(guó)家要求

國(guó)家應(yīng)急管理部2022年下發(fā)的《油氣儲(chǔ)存企業(yè)緊急切斷系統(tǒng)基本要求(試行)》中明確相關(guān)的設(shè)置要求[2],具體到緊急切斷閥的安裝位置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型、閥體及電纜的選型、開關(guān)時(shí)間、關(guān)閉功能等。值得特別注意的是其中三點(diǎn):一是緊急切斷閥應(yīng)設(shè)置在儲(chǔ)罐與柔性連接之間,并采取防止水擊危害的措施;二是緊急切斷閥全行程關(guān)閉時(shí)間應(yīng)滿足工藝要求,自動(dòng)關(guān)閉時(shí)間不宜超過(guò)180 s;三是液位超高聯(lián)鎖關(guān)閉進(jìn)料切斷閥。這三點(diǎn)導(dǎo)致不同企業(yè)之間緊急切斷閥及聯(lián)鎖的設(shè)置有些區(qū)別。

雖然《油氣儲(chǔ)存企業(yè)緊急切斷系統(tǒng)基本要求(試行)》只適用于油氣儲(chǔ)存企業(yè)在役大型地上常壓儲(chǔ)罐(公稱直徑大于或等于30 m或公稱容積大于或等于10 000 m3的儲(chǔ)罐,不含低溫儲(chǔ)罐)緊急切斷閥的改造,但未來(lái)的安全要求只會(huì)越來(lái)越嚴(yán)格,標(biāo)準(zhǔn)只會(huì)越來(lái)越高,不保證以后中型或小型地上常壓儲(chǔ)罐也會(huì)參照此要求執(zhí)行。

2 成品油油庫(kù)緊急切斷閥的設(shè)置情況

按照國(guó)家應(yīng)急管理部要求,油氣儲(chǔ)存企業(yè)應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成緊急切斷系統(tǒng)問(wèn)題的整改工作。目前國(guó)內(nèi)大部分油庫(kù)儲(chǔ)罐都是在役多年,在油庫(kù)設(shè)計(jì)之初,沒(méi)有單獨(dú)考慮設(shè)置緊急切斷閥。根據(jù)《油氣儲(chǔ)存企業(yè)緊急切斷系統(tǒng)基本要求(試行)》,在役油庫(kù)大部分儲(chǔ)罐均是利用現(xiàn)有的罐根閥的手動(dòng)閥改成遠(yuǎn)控閥的方式作為緊急切斷閥使用。

3 成品油庫(kù)緊急切斷閥設(shè)置存在的問(wèn)題及解決建議

3.1 罐根閥作為緊急切斷閥遇到的問(wèn)題及解決措施

根據(jù)應(yīng)急管理部的要求,液位超高聯(lián)鎖關(guān)閉進(jìn)料切斷閥。目前大部分油庫(kù)超高液位聯(lián)鎖均是由現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)罐上的音叉液位開關(guān)進(jìn)行觸發(fā),聯(lián)鎖關(guān)閉工藝控制閥,觸發(fā)的邏輯是“一取一”,這種聯(lián)鎖邏輯存在一定誤觸發(fā)的幾率。一旦誤觸發(fā),就會(huì)導(dǎo)致輸油作業(yè)中斷。尤其是油庫(kù)若有長(zhǎng)輸管道收發(fā)油作業(yè),管道壓力較大,輸油作業(yè)突然中斷,緊急切斷閥的快速關(guān)斷導(dǎo)致管道憋壓和水擊。如果儲(chǔ)罐的罐根閥和工藝控制閥之間有金屬軟管柔性連接,那么該處的滲漏風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)加大,帶來(lái)更大的風(fēng)險(xiǎn)隱患。同時(shí),罐根閥在設(shè)計(jì)之初是一個(gè)極少動(dòng)作的常開閥門,改造后作為緊急切斷閥使用,無(wú)論是聯(lián)鎖觸發(fā)還是閥門誤動(dòng)作,都會(huì)增加該閥門的動(dòng)作幾率,導(dǎo)致該閥門的故障率也會(huì)隨之增加。如果出現(xiàn)閥門需要解體拆卸維修的情況,則清罐后才能處理,就會(huì)變得復(fù)雜。

解決建議:罐根閥設(shè)置為緊急切斷閥時(shí),緊急切斷的觸發(fā)條件改為中控室遠(yuǎn)程手動(dòng)緊急切斷按鈕拍停,或者現(xiàn)場(chǎng)罐區(qū)防火堤外手動(dòng)緊急切斷按鈕拍停。通過(guò)僅人為觸發(fā)的方式減少液位開關(guān)誤報(bào)聯(lián)鎖導(dǎo)致閥門動(dòng)作的幾率,實(shí)現(xiàn)罐根閥作為緊急切斷閥使用時(shí)的穩(wěn)定性和可靠性。而儲(chǔ)罐液位超高報(bào)警依然聯(lián)鎖關(guān)閉儲(chǔ)罐金屬軟管之后的工藝控制閥,這樣可以避免罐根閥緊急關(guān)斷帶來(lái)的不利影響,同時(shí)能保證儲(chǔ)罐的安全。

3.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型實(shí)際中遇到的問(wèn)題及解決措施

《油氣儲(chǔ)存企業(yè)緊急切斷系統(tǒng)基本要求(試行)》中提到緊急切斷閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可采用氣動(dòng)型、液壓型或電動(dòng)型。一般石油煉化企業(yè)會(huì)有穩(wěn)定的氣源,因此該類企業(yè)選擇氣動(dòng)型。而目前絕大部分成品油油庫(kù)沒(méi)有完善的氣源條件,因此采用液壓型或電動(dòng)型。液壓型執(zhí)行機(jī)構(gòu)原先屬于國(guó)外壟斷技術(shù),設(shè)備價(jià)格昂貴。近年來(lái)國(guó)內(nèi)廠家不斷技術(shù)攻關(guān),也研發(fā)出相關(guān)產(chǎn)品,價(jià)格比進(jìn)口產(chǎn)品低很多,但是和電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相比還是昂貴許多。液壓型執(zhí)行機(jī)構(gòu)體積大,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝空間要求較高,同時(shí)液壓型執(zhí)行機(jī)構(gòu)質(zhì)量也較大,如果裝在閥門之上,不做支撐結(jié)構(gòu),日積月累會(huì)導(dǎo)致管道變形。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝方便,但對(duì)供電回路要求較高。《油氣儲(chǔ)存企業(yè)緊急切斷系統(tǒng)基本要求(試行)》中指出電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)配置應(yīng)急電源(如UPS、EPS、應(yīng)急發(fā)電組等)。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力電纜和信號(hào)電纜應(yīng)采取防火保護(hù),可采用耐火電纜、直埋敷設(shè)、電纜溝充砂敷設(shè)、在耐火電纜槽盒或耐火保護(hù)管內(nèi)敷設(shè)等一種措施或多種復(fù)合措施實(shí)現(xiàn)[2]。針對(duì)這種情況,油庫(kù)的主要問(wèn)題是應(yīng)急電源容量不足。如果油庫(kù)儲(chǔ)罐數(shù)量較多,帶來(lái)緊急切斷閥的數(shù)量更多。一旦發(fā)生緊急情況,想要同時(shí)關(guān)閉所有儲(chǔ)罐的緊急切斷閥,瞬時(shí)的功率和消耗的電能應(yīng)急電源可能無(wú)法滿足,導(dǎo)致緊急切斷功能名存實(shí)亡,關(guān)鍵時(shí)刻沒(méi)有起到作用。

解決建議:成品油油庫(kù)在現(xiàn)場(chǎng)條件和改造資金允許的條件下,優(yōu)先考慮液壓型執(zhí)行機(jī)構(gòu),其次選擇電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。選擇電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)測(cè)算好執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)力電源UPS的容量。如果有條件盡量滿足罐區(qū)所有執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠同時(shí)啟閉。若無(wú)法滿足,可以根據(jù)實(shí)際安全情況計(jì)算出最少動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)量。在控制系統(tǒng)中做好相應(yīng)啟閉順序,從而避免執(zhí)行機(jī)構(gòu)同時(shí)啟閉瞬時(shí)功率過(guò)大出現(xiàn)UPS過(guò)載的問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)成品油油庫(kù)的儲(chǔ)罐緊急切斷閥改造的設(shè)置及聯(lián)鎖邏輯進(jìn)行分析和思考,提供相應(yīng)的設(shè)置建議,其余劇毒性的液位和氣體儲(chǔ)罐不在本次討論范圍內(nèi)。國(guó)家相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范沒(méi)有明確指出緊急切斷閥的詳細(xì)設(shè)置,都是不同規(guī)范之間的相互補(bǔ)充。應(yīng)急管理部及時(shí)提出《油氣儲(chǔ)存企業(yè)緊急切斷系統(tǒng)基本要求(試行)》,給相關(guān)企業(yè)提供了依據(jù),但每家企業(yè)的情況各不相同,企業(yè)應(yīng)仔細(xì)研讀相關(guān)要求,結(jié)合自身實(shí)際做出相應(yīng)整改方案,不應(yīng)生搬硬套,應(yīng)該從企業(yè)安全生產(chǎn)實(shí)際出發(fā),正確設(shè)置儲(chǔ)罐緊急切斷閥及其聯(lián)鎖,做好相應(yīng)配套設(shè)施,真正意義實(shí)現(xiàn)庫(kù)區(qū)儲(chǔ)罐安全。