楊梅

中國石油工程建設(shè)有限公司華北分公司（河北 任丘 062550）

0 引言

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

對于國內(nèi)項(xiàng)目，固定頂罐的設(shè)計(jì)儲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]。針對國外煉廠、油庫、站場或管道終端內(nèi)接收石油產(chǎn)品的地上儲罐，其防溢油液位的設(shè)置與國內(nèi)的要求有所不同[6]。按照API 2350—2012，國外儲罐防溢油液位的要求詳見表1[7-8]。

表1 API 2350—2012對儲罐防溢油液位的要求

1 儲罐防溢油系統(tǒng)類別

操作人員應(yīng)從防溢油角度，根據(jù)儲罐液位計(jì)量及報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)置對儲罐進(jìn)行分類。通?？梢詫薹譃?類[9]：

1類儲罐：手動計(jì)量液位。1類儲罐的防溢油系統(tǒng)通常不包含儀表，即使有儀表，也是就地儀表，不會將液位或報(bào)警信號上傳。如果需要切換儲罐或關(guān)斷來油以避免溢油，需要操作人員手動完成。

2 類儲罐：帶高高液位報(bào)警的儲罐自動計(jì)量系統(tǒng)。液位和高高報(bào)警使用相同的傳感器，液位信號和報(bào)警信號均可上傳至中央控制室，在中控室可實(shí)現(xiàn)切換儲罐或關(guān)斷來油。

3 類儲罐：儲罐自動計(jì)量系統(tǒng)和獨(dú)立的高高液位報(bào)警傳感器。液位信號和報(bào)警信號可上傳至中央控制室。當(dāng)自動計(jì)量系統(tǒng)因停電或故障失效時，獨(dú)立的報(bào)警傳感器可實(shí)現(xiàn)中斷來油[10]。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，油庫中的儲罐通常采用伺服液位計(jì)結(jié)合獨(dú)立的液位開關(guān)報(bào)警，屬3類儲罐。

2 防溢油液位的設(shè)置

國外儲罐的防溢油系統(tǒng)至少應(yīng)包含3個關(guān)鍵液位，即CH液位、HH液位和MWL液位。若儲罐采用了AOPS 系統(tǒng)，則還需確定AOPS 液位，在此液位自動連鎖，中斷來油。

2.1 CH液位

確定儲罐防溢油液位的基礎(chǔ)是確定CH 液位。CH 液位基于儲罐物理特性確定，是儲罐不發(fā)生損壞時油品能達(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、浮盤密封、浮盤支腿、泡沫擋板或其他附件與儲罐結(jié)構(gòu)發(fā)生機(jī)械接觸造成損壞的液位：③超出儲罐允許應(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)，儲罐的臨界高液位（CH）=罐壁高度（TH）-浮盤厚度（FR）-裕量（A），如圖1所示。當(dāng)儲罐非浮頂罐時，F(xiàn)R=0[11]。

圖1 儲罐臨界高液位（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)液流量下中斷來油所需響應(yīng)時間計(jì)算確定。此距離應(yīng)保證在CH液位觸發(fā)前及時中斷來油?？紤]到數(shù)據(jù)錯誤或操作失誤，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 液位無需設(shè)置報(bào)警信號，但應(yīng)有警告信號，提醒操作人員及時采取行動，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、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)置的自動中斷來油液位。AOPS 液位和CH 液位間的垂直距離基于最大進(jìn)液流量下自動連鎖系統(tǒng)中斷來油所需響應(yīng)時間確定。考慮數(shù)據(jù)錯誤或操作失誤，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 操作人員手動中斷來油所需的時間。

2.5 響應(yīng)時間

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

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

表2 HH液位最小響應(yīng)時間

2.6 防溢油液位的設(shè)置

帶AOPS 液位的儲罐防溢油液位通常按圖2 所示設(shè)置。

圖2 帶AOPS液位的儲罐防溢油液位設(shè)置

3 結(jié)語

儲罐防溢油液位的設(shè)置，國內(nèi)外要求有所不同。針對國外項(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，將儲罐分為3 類：手動計(jì)量液位的儲罐；具有自動計(jì)量系統(tǒng)且?guī)Ц吒咭何粓?bào)警的儲罐；具有自動計(jì)量系統(tǒng)且?guī)И?dú)立高高液位報(bào)警的儲罐。根據(jù)儲罐物理特性確定其CH 液位，結(jié)合中斷來油所需響應(yīng)時間遞推出HH 液位和MWL 液位。對于有液位連鎖要求的儲罐，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)警信號觸發(fā)時，自動連鎖中斷來油，實(shí)現(xiàn)防溢油。