原油罐区液位防护安全控制方法技术

本发明专利技术涉及一种原油罐区液位防护安全控制方法，主要解决现有技术中可靠性较差的问题。本发明专利技术通过采用一种原油罐区液位防护安全控制方法，主要包括基本过程控制系统和安全联锁系统，基本过程控制系统负责正常操作范围的调节以及液位高低报警，安全联锁系统负责将系统导入预定的安全状态的技术方案较好地解决了上述问题，可用于原油罐区液位防护安全控制中。

【技术实现步骤摘要】
原油罐区液位防护安全控制方法
本专利技术涉及一种原油罐区液位防护安全控制方法。
技术介绍
原油储罐收发作业过程中，需要对一些参数进行有效的测量和控制。近年来国内外储罐安全事故频发，各级监管部门对油库安全保障要求不断提高，并出台相关的制度，其中对储罐高低液位控制提出了严格的要求。当前原油罐区的储罐一般设置了液位高/低报警、液位高高/低低联锁，但是存在以下四个方面的问题：一是报警值、联锁值不合理，无法保证操作员有充足的响应时间进行处理；二是基本过程控制系统和安全联锁系统不独立，不满足功能安全标准IEC61508/61511要求；三是虽然独立设置了安全联锁系统，测量信号需要远传中控制，造成投资浪费；四是未经过充分的危险与风险分析，安全联锁系统安全仪表功能不满足安全完整性等级(SIL)的要求。为了解决上述问题，防止储罐液位高低超限造成严重的事故，有必要开发一种储罐液位安全防护方案，研究合理设置储罐液位高低报警和联锁值，开发一套基于危险与风险分析技术的现场储罐液位安全联锁系统，保障罐区安全。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中可靠性较差的问题，提供一种新的原油罐区液位防护安全控制方法。该方法具有可靠性较好的优点。为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种原油罐区液位防护安全控制方法，主要包括基本过程控制系统和安全联锁系统，基本过程控制系统负责正常操作范围的调节以及液位高低报警，安全联锁系统负责将系统导入预定的安全状态，主要内容包括：(1)储罐液位基本过程控制储罐基本过程控制系统由液位检测单元、核心控制单元和设备调节单元组成；其中，液位监测主要是安装在储罐上的液位计，用以实时监测液位状态，并将信号传输至控制室内的核心控制单元；核心控制单元安装至控制室内，其由数据采集与监视控制系统和计算机构成，可以对储罐的液位进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能；设备执行单元主要是油库的输油泵和安装在工艺管线上的电动阀门，按照SCADA系统发出的指令进行动作；(2)危险与风险分析，确定SIL等级采用过程危险分析或危险与可操作性分析方法，识别与分析储罐液位高/低发生的原因及这种偏差产生的后果，找出现有的保护措施并判定独立保护层(IPL)是否满足风险降低要求；在危险性分析的基础上辨识安全仪表功能，采用半定量的保护层分析方法确定液位高高/低低联锁回路的安全完整性等级；包括：1)确定初始事件频率；2)确定事故后果和目标风险；3)场景频率计算；(3)安全联锁系统设计储罐安全联锁系统由液位检测单元、逻辑控制单元和执行单元组成；其中，液位检测单元主要是安装在储罐上的液位开关，用以实时监测液位高/低超限状态，并将信号传输至控制控制单元；逻辑控制单元安装在现场的安全PLC，根据内部集成的逻辑控制程序，以数字量的方式向阀门和机泵发布动作指令；最终执行单元主要是油库输油泵和安装在工艺管线上的电动阀门，按照安全PLC发出的指令执行联锁动作。上述技术方案中，优选地，保护层分析方法的每一场景都有单一的初始事件，初始事件频率通常以每年发生的次数表示；初始事件一般分为三个类型：外部事件、设备故障、人的失效；为确定一致的初始事件频率，有许多的失效数据来源，主要包括：1)行业数据；2)公司的经验，公司具有充足的历史数据可用来进行有意义的统计分析；3)供应商的数据。上述技术方案中，优选地，确定事故后果和目标风险过程中，主要包括人员伤害风险、环境影响风险和财产损失风险三个方面。在保护层分析方法中，对于后果，将评估其严重性的数量级大小；保护层分析方法分析过程中，分析团队应该确定每个事故场景在安全、环境和财产方面减缓事件的可能性。依据企业风险矩阵，确定风险降低目标。上述技术方案中，优选地，进行场景频率计算，还应考虑使能事件对后果频率的影响，将释放场景的频率乘以关注结果的概率，对方程进行修正。上述技术方案中，优选地，传感单元能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按规律变换成为电信号传送给逻辑控制器，所述逻辑控制器判断达到联锁值时，最终执行机构执行预定的动作，使装置进入预定安全状态。上述技术方案中，优选地，储罐液位控制系统，在收发油作业过程中，能够监测储罐液位高度，当液位达到设定的报警值时，报警显示箱发出声光报警，同时输出开关量控制信号，能有效防止液位过高或过低带来的安全后果，确保收发油作业安全进行。上述技术方案中，优选地，根据不同的工艺管网，选取满足相应要求的电动阀门，但是阀门需满足IEC61508要求的SIL2等级本专利技术提供一种安全控制方案，通过合理设置液位高/低报警、高高/低低联锁值，确保操作工有充分的时间进行人员干预；2)开发的安全联锁系统，能够满足国际功能安全标准要求，具有很强的可靠性和可用性，有利于保障储罐的安全，取得了较好的技术效果。附图说明图1为本专利技术所述方法的流程示意图。图2保护层分析步骤。图3基本工程控制系统和安全联锁系统配置图。下面通过实施例对本专利技术作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。具体实施方式【实施例1】储罐液位控制方案如图1所示，主要包括基本过程控制系统和安全联锁系统，基本控制系统负责正常操作范围的调节以及液位高低报警，安全联锁系统负责将系统导入预定的安全状态。1.储罐液位基本过程控制储罐基本过程控制系统由液位检测单元、核心控制单元和设备调节单元组成。其中，液位监测主要是安装在储罐上的液位计，用以实时监测液位状态，并将信号传输至控制室内的核心控制单元；核心控制单元安装至控制室内，其由数据采集与监视控制系统(SCADA)和计算机构成，可以对储罐的液位进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能；设备执行单元主要是油库的输油泵和安装在工艺管线上的电动阀门，按照SCADA系统发出的指令进行动作。2.危险与风险分析，确定SIL等级采用过程危险分析(PHA)或危险与可操作性分析(HAZOP)方法，识别与分析储罐液位高/低发生的原因及这种偏差产生的后果，找出现有的保护措施并判定独立保护层(IPL)是否满足风险降低要求。在危险性分析的基础上辨识安全仪表功能，采用半定量的保护层分析(LOPA)方法确定液位高高/低低联锁回路的安全完整性等级(如图2所示)。1)确定初始事件频率LOPA的每一场景都有单一的初始事件，初始事件频率通常以每年发生的次数表示。初始事件一般分为三个类型：外部事件、设备故障、人的失效。为确定一致的初始事件频率，有许多的失效数据来源，主要包括：1)行业数据，如《化工过程定量风险分析指南，第二版》(CCPS，2000)等；2)公司的经验，公司具有充足的历史数据可用来进行有意义的统计分析；3)供应商的数据。2)确定事故后果和目标风险主要包括人员伤害风险、环境影响风险和财产损失风险三个方面。在LOPA中，对于后果，将评估其严重性的数量级大小。LOPA分析过程中，分析团队应该确定每个事故场景在安全、环境和财产方面减缓事件的可能性。依据企业风险矩阵，确定风险降低目标(TMEL)。3)场景频率计算使用初始事件频率、IPLs的PFD值，计算减缓后的场景频率。以下为特定后果终点释放场景频率计算的常用方法，见公式1。式中：——初始事件i造成C后果的频率；—本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原油罐区液位防护安全控制方法，主要包括基本过程控制系统和安全联锁系统，基本过程控制系统负责正常操作范围的调节以及液位高低报警，安全联锁系统负责将系统导入预定的安全状态，主要内容包括：(1)储罐液位基本过程控制储罐基本过程控制系统由液位检测单元、核心控制单元和设备调节单元组成；其中，液位监测主要是安装在储罐上的液位计，用以实时监测液位状态，并将信号传输至控制室内的核心控制单元；核心控制单元安装至控制室内，其由数据采集与监视控制系统和计算机构成，可以对储罐的液位进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能；设备执行单元主要是油库的输油泵和安装在工艺管线上的电动阀门，按照SCADA系统发出的指令进行动作；(2)危险与风险分析，确定SIL等级采用过程危险分析或危险与可操作性分析方法，识别与分析储罐液位高/低发生的原因及这种偏差产生的后果，找出现有的保护措施并判定独立保护层(IPL)是否满足风险降低要求；在危险性分析的基础上辨识安全仪表功能，采用半定量的保护层分析方法确定液位高高/低低联锁回路的安全完整性等级；包括：1)确定初始事件频率；2)确定事故后果和目标风险；3)场景频率计算；(3)安全联锁系统设计储罐安全联锁系统由液位检测单元、逻辑控制单元和执行单元组成；其中，液位检测单元主要是安装在储罐上的液位开关，用以实时监测液位高/低超限状态，并将信号传输至控制控制单元；逻辑控制单元安装在现场的安全PLC，根据内部集成的逻辑控制程序，以数字量的方式向阀门和机泵发布动作指令；最终执行单元主要是油库输油泵和安装在工艺管线上的电动阀门，按照安全PLC发出的指令执行联锁动作。...

【技术特征摘要】
1.一种原油罐区液位防护安全控制方法，主要包括基本过程控制系统和安全联锁系统，基本过程控制系统负责正常操作范围的调节以及液位高低报警，安全联锁系统负责将系统导入预定的安全状态，主要内容包括：(1)储罐液位基本过程控制储罐基本过程控制系统由液位检测单元、核心控制单元和设备调节单元组成；其中，液位监测主要是安装在储罐上的液位计，用以实时监测液位状态，并将信号传输至控制室内的核心控制单元；核心控制单元安装至控制室内，其由数据采集与监视控制系统和计算机构成，可以对储罐的液位进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能；设备执行单元主要是油库的输油泵和安装在工艺管线上的电动阀门，按照SCADA系统发出的指令进行动作；(2)危险与风险分析，确定SIL等级采用过程危险分析或危险与可操作性分析方法，识别与分析储罐液位高/低发生的原因及这种偏差产生的后果，找出现有的保护措施并判定独立保护层(IPL)是否满足风险降低要求；在危险性分析的基础上辨识安全仪表功能，采用半定量的保护层分析方法确定液位高高/低低联锁回路的安全完整性等级；包括：1)确定初始事件频率；2)确定事故后果和目标风险；3)场景频率计算；(3)安全联锁系统设计储罐安全联锁系统由液位检测单元、逻辑控制单元和执行单元组成；其中，液位检测单元主要是安装在储罐上的液位开关，用以实时监测液位高/低超限状态，并将信号传输至控制控制单元；逻辑控制单元安装在现场的安全PLC，根据内部集成的逻辑控制程序，以数字量的方式向阀门和机泵发布动作指令；最终执行单元主要是油库输油泵和安装在工艺管线上的电动阀门，按照安全PLC发出的指令执行联锁动作。2.根据权利要求1所述原油罐区液位防护安全控...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜巍巍，李荣强，曹德舜，李传坤，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，
类型：发明
国别省市：山东,37