一种目标原油罐区安全仪表系统及其改造方法技术方案

本发明专利技术公开了一种目标原油罐区安全仪表系统及其改造方法，仪表系统配置有液位高高联锁控制系统，改造方法如下：对目标原油罐区安全仪表系统进行危险与风险分析，确定液位高高联锁回路的安全完整性等级；为目标原油罐区中各罐区内的每个储罐分别配置传感单元和执行单元；为罐区配置独立的逻辑控制器，并在各罐区内将逻辑控制器与传感单元和执行单元进行连接；为仪表系统配置包括用于实现不同罐区内的总控装置之间通讯的第一通讯子系统、以及用于实现总控装置分别与罐区内的传感单元和执行单元之间通讯的第二通讯子系统的通信网络。本发明专利技术实现了安全控制系统独立于安全联锁系统的设计，并在原油泄漏引发火灾烧断电缆的工况下，能够关闭储罐入口阀。能够关闭储罐入口阀。能够关闭储罐入口阀。

【技术实现步骤摘要】
一种目标原油罐区安全仪表系统及其改造方法


[0001]本专利技术属于石油储运安全
，尤其是涉及一种目标原油罐区安全仪表系统及其改造方法。

技术介绍

[0002]我国是世界上的耗油大国，随着我国工业水平的不断提升，原油需求量也在日益增多，进而各地区大型原油储罐的数量也在随之增加。但由于原油具有一定的危险性，在安全措施不到位的情况下极易发生火灾甚至发生爆炸，这严重威胁着国民的生命和财产安全。储罐主要用于储存石油、化工产品等易燃、易爆和腐蚀性大的物质，其作为石油和化工行业必不可少的、重要的基础设施，在国民经济发展中起到无可替代的作用，故罐区安全值得关注。
[0003]在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，其中就对储罐高高液位控制提出了严格的要求。原油罐区的储罐一般都设置了液位高报警和液位高高联锁，但是还存在以下三个方面的问题：(1)未经过充分的危险与风险分析，设计出的安全仪表系统安全仪表功能不满足安全完整性等级(SIL)的要求；(2)采用SCADA系统实现控制和安全仪表功能，没有针对各储罐设置独立的安全仪表系统，不满足功能安全标准IEC61508/61511要求；(3)原油罐区缺少气源，普遍采用电动阀门，一旦发生原油泄漏引发火灾导致电缆烧断，电动阀门失电后保位，就无法再控制电动阀关闭。
[0004]在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现为了降低安全生产风险，目前原油罐区主要采用传感单元1oo1或2oo2冗余结构、控制单元SCADA系统和执行机构的电动阀门来完成液位高高联锁。由于安全控制系统不独立于安全联锁系统，在发生原油泄漏引发火灾导致电缆烧断时，电动阀门失电后保位，就无法再控制电动阀关闭，从而无法控制储罐液位高高导致的原油泄漏，进而会导致火灾无法控制的危险情况，故现有技术中安全仪表功能可靠性较低。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术实施例提供了一种用于目标原油罐区安全仪表系统的改造方法，其特征在于，所述仪表系统配置有液位高高联锁控制系统，所述改造方法包括：对目标原油罐区的安全仪表系统进行危险与风险分析，确定液位高高联锁回路的安全完整性等级；为所述目标原油罐区中各罐区内的每个储罐分别配置相应的传感单元；为所述罐区配置独立的逻辑控制器，并将所述逻辑控制器与各储罐的所述传感单元进行连接；为所述罐区内的各储罐分别配置相应的执行单元，并将各储罐的所述执行单元与所述逻辑控制器进行连接；为所述安全仪表系统配置通信网络，其中，所述通信网络包括用于实现不同罐区内的总控装置之间的通讯的第一通讯子系统、以及用于实现所述总控装置分别与所述罐区内的所述传感单元和所述执行单元之间的通讯的第二通讯子系统。
[0006]优选地，在为所述目标原油罐区中各罐区内的每个储罐分别配置相应的传感单元步骤中，包括：采用雷达液位计和两个液位开关形成所述传感单元，使得所述传感单元的安全完整性等级至少达到SIL2；将原安全仪表系统中各原始传感单元的仪表信号从原始系统中拆除，并接入到新构造的所述传感单元中，其中，传感单元仪表信号包括储罐液位高高信号。
[0007]优选地，在为所述罐区内的各储罐分别配置相应的执行单元步骤中，包括：采用安全型电动阀，使得所述执行单元的安全完整性等级至少达到SIL2；将原安全仪表系统中各原始执行单元的仪表信号从原始系统中拆除，并接入到新构造的所述执行单元中，其中，执行单元仪表信号包括切断储罐入口阀信号。
[0008]优选地，在为所述罐区配置独立的逻辑控制器步骤中，包括：所述逻辑控制器的安全完整性等级至少达到SIL2，其中，所述逻辑控制器的输入信号包括各储罐的所述储罐液位高高信号，所述逻辑控制器的输出信号包括各储罐的关闭阀门信号。
[0009]优选地，在为所述安全仪表系统配置通信网络步骤中，包括：为所述第一通讯子系统配置相应的SIS通信协议；将所述总控装置配置为实时监视所述罐区内各储罐的液位状态并识别异常液位状态，并针对所述异常液位状态所属的储罐的位置，按照预设联动规则，联动控制当前罐区内其余指定储罐的入口阀关闭的联动方案。
[0010]优选地，将所述安全型电动阀配置为识别火灾工况，并在识别到发生火灾工况时自动关闭阀门。
[0011]优选地，在对目标原油罐区的安全仪表系统进行危险与风险分析，确定液位高高联锁回路的安全完整性等级步骤中，包括：利用保护层分析方法，确定当前液位高高状态的保护措施并判定独立保护层是否起到降低风险的作用，若为是，辨别安全仪表功能，采用半定量的保护层分析方法，确定液位高高联锁回路的安全完整性等级使得该等级至少达到SIL2。
[0012]另一方面，本专利技术还提供了一种目标原油罐区安全仪表系统，所述系统利用一种用于目标原油罐区安全仪表系统的改造方法来实现，所述系统包括：传感单元，其配置于目标原油罐区中各罐区内的每个储罐处；逻辑控制器，其配置于目标原油罐区中各罐区内，并所述罐区内的各所述传感单元连接；执行单元，其配置于目标原油罐区中各罐区内的每个储罐处，并与同一罐区内的所述逻辑控制器连接；通讯系统，其包括第一子通讯系统和第二子通讯系统，所述第一子通讯系统用于实现不同罐区内的总控装置之间的通讯，所述第二子通讯系统用于实现总控装置分别与所述罐区内的所述传感单元和所述执行单元之间的通讯。
[0013]优选地，所述传感单元包括：雷达液位计和两个液位开关，其中，所述雷达液位计与所述两个液位开关组成2oo3冗余结构。
[0014]优选地，所述系统还包括：总控装置，其位于目标原油罐区中各罐区内并分别与所述罐区内的所述传感单元和所述执行单元连接，用于实时监视所述罐区内各储罐的液位状态并识别异常液位状态，并针对所述异常液位状态所属的储罐的位置，按照预设联动规则，联动控制当前罐区内其余指定储罐的入口阀关闭。
[0015]与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
[0016]本专利技术提出了一种目标原油罐区安全仪表系统及其改造方法。所设计的新的仪表系统配置有液位高高联锁控制系统，通过对目标原油罐区的安全仪表系统进行危险与风险分析，确定液位高高联锁目标安全完整性等级，进一步为目标原油罐区中各罐区内的每个储罐分别配置传感单元和执行单元，以及为目标原油罐区中各罐区配置独立的逻辑控制器，并为目标原油罐区安全仪表系统配置相应的通信网络，从而得到新的原油罐区安全仪表系统。本专利技术解决了安全仪表功能不满足安全完整性等级与功能安全标准IEC61508/61511的问题，实现了安全控制系统独立于安全联锁系统的设计，以及在发生原油泄漏引发火灾烧断电缆的工况下，能够控制储罐入口阀门关闭。
[0017]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0018]附图用来提供对本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于目标原油罐区安全仪表系统的改造方法，其特征在于，所述仪表系统配置有液位高高联锁控制系统，所述改造方法包括：对目标原油罐区的安全仪表系统进行危险与风险分析，确定液位高高联锁回路的安全完整性等级；为所述目标原油罐区中各罐区内的每个储罐分别配置相应的传感单元；为所述罐区配置独立的逻辑控制器，并将所述逻辑控制器与各储罐的所述传感单元进行连接；为所述罐区内的各储罐分别配置相应的执行单元，并将各储罐的所述执行单元与所述逻辑控制器进行连接；为所述安全仪表系统配置通信网络，其中，所述通信网络包括用于实现不同罐区内的总控装置之间的通讯的第一通讯子系统、以及用于实现所述总控装置分别与所述罐区内的所述传感单元和所述执行单元之间的通讯的第二通讯子系统。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在为所述目标原油罐区中各罐区内的每个储罐分别配置相应的传感单元步骤中，包括：采用雷达液位计和两个液位开关形成所述传感单元，使得所述传感单元的安全完整性等级至少达到SIL2；将原安全仪表系统中各原始传感单元的仪表信号从原始系统中拆除，并接入到新构造的所述传感单元中，其中，传感单元仪表信号包括储罐液位高高信号。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在为所述罐区内的各储罐分别配置相应的执行单元步骤中，包括：采用安全型电动阀，使得所述执行单元的安全完整性等级至少达到SIL2；将原安全仪表系统中各原始执行单元的仪表信号从原始系统中拆除，并接入到新构造的所述执行单元中，其中，执行单元仪表信号包括切断储罐入口阀信号。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在为所述罐区配置独立的逻辑控制器步骤中，包括：所述逻辑控制器的安全完整性等级至少达到SIL2，其中，所述逻辑控制器的输入信号包括各储罐的所述储罐液位高高信号，所述逻辑控制器的输出信号包括各储罐的关闭阀门信号。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在为所述安全仪表系统配置通信网络步骤中，包括：为所述第一通讯子系统配置相应的SIS通信协议...

【专利技术属性】
技术研发人员：李荣强，姜巍巍，郭怡安，曹德舜，
申请(专利权)人：中石化安全工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：