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为了推动化工行业生产过程中安全技术的发展, 有效预防和控制安全事故的发生，提升行业本质安全水平。2016年1月4日，仪表圈发起了首届“ELL外测杯——生产过程安全技术应用”征文活动，总计收稿44篇，其中有12篇优秀文章被主要期刊《石油化工自动化》、《化工自动化及仪表》、《仪器仪表用户》刊登。 第一届“ELL外测杯—生产过程安全技术应用”文章精选赏析 摘要：本文以ELL型外测液位计，在我公司液氨储罐SIS系统项目中，如何确定为选型，以及通过SIS液位趋势画面对比，说明外测液位计在实际应用的最终效果。确保液氨储存的安全管理，消除事故隐患，强化应急救援措施，建立安全生产长效机制，有效遏制重、特大事故的发生，保障人民群众生命和财产安全。 关键词：定华电子，外测液位计液位对比，SIS，使用效果，安全
一、 引言 安全仪表系统，Safety instrumentation System，简称SIS；又称为安全联锁系统（Safety interlocking System）。主要为工厂控制系统中报警和联锁部分，对控制系统中检测的结果实施报警动作或调节或停机控制，是工厂企业自动控制中的重要组成部分。 1.安全仪表系统的基本功能和要求 1.1 保证生产的正常运转、事故安全联锁 1.2 安全联锁报警 1.3 联锁动作和投运显示 2.安全仪表系统的分级 2.1 IEC-61508将过程安全所需要的安全度等级划分为4级（SIL1- SIL4，)。 2.2 ISA-S84.01根据系统不响应安全联锁要求的概率将安全度等级划分为3级（SIL1-SIL3）。 3.鉴于我国目前的实际情况，一般通过对所有事件发生的可能性与后果的严重程度及其他安全措施的有效性进行定性的评估，从而确定适当的安全度等级： 3.1级用于事故很少发生。如发生事故，对装置和产品有轻微的影响，不会立即造成环境污染和人员伤亡，经济损失不大； 3.2级用于事故偶尔发生。如发生事故，对装置和产品有较大影响，并有可能造成环境污染和人员伤亡，经济损失较大。 3.3级用于事故经常发生。如发生事故，对装置和产品将造成严重的影响，并造成严重的环境污染和人员伤亡，经济损失严重。
SIS系统要求及《中国化工企业液氨使用安全管理规定》中也指出：“针对液氨储存至少要有两个采用不同测量原理的液位计来监测物位”。
二、液氨罐区SIS系统简介 司尔特宣城分公司液氨储罐区，负责公司生产原料液氨的存储，向各生产工序输送液氨等功能。罐区的2个650m3液氨球罐，4个1000 m3液氨球罐和2台氨压缩机是罐区生产过程中的主要设备。6个液氨球罐作为液氨存储用，本罐区属一级重大危险源。对液氨球罐的液位、压力、温度的有效监控，设置恰当的紧急切断系统也是必要的。为了防止和降低装置的过程风险，保证人身和财产安全，保护环境，有必要在液氨罐区设置一套独立的安全仪表系统（SIS）. 本公司液氨罐区，2005年新建2个650 m3液氨球罐，位号V93001A / V9300B。2008年又新建4个1000 m3液氨球罐，位号为V0101A / V0101B / V0101C / V0101D。型式均为：球罐，规格分别为φ10700和φ12300，材质为16MnR。每个球罐，只安装一台伺服式液位计，使用效果好。但伺服液位计顶装，罐底无显示仪表，操作人员抄表时，必须通过电话与DCS联系抄录。 由于人们安全意识的增强，加上最近国内化工等行业的安全事故的频繁发生。国家安监部门出台强制措施，所有重大危险源，必须有安全仪表系统等相关措施。否则不准生产，直至改造配套完善后，才准予生产。并限定最后截止日期。2013年初，我公司液氨罐区SIS系统改造项目的上马，就是在此背景下开始的。时间紧，任务重，生产又在进行。没时间也不允许停车。 我公司液氨储罐SIS系统中，需要新增6个球罐的液位计。对仪表的重新选型，当时面临的困境和压力是剧大的。 1、 时间紧，没有停车置换开口的时间 2、 数量多，6个储罐 3、 改造项目，罐体没有预留或备用的安装接口，并且液氨罐属于比较特殊的容器，不便进行开孔和动火 4、 液氨介质的危险性，高压，强挥发性，强腐蚀性，易泄漏。易燃易爆等。 为了保证公司各生产装置正常的工艺生产需求，同时也必须不影响SIS系统项目的安装进度，我们考虑对新的物位测量仪表选型以及应用，须符合以下几点： 液氨罐区为防爆区域，禁止动火安装； 液氨储罐内有液氨，无法置换将液氨放空，禁止开口安装； 安装简易，符合现场防爆、防腐要求：2区；并且仪表防爆检验证书有相应的防爆等级鉴定合格证； 测量原理要不同于伺服式液位计； 对于测量的存储设备要求低，仪表的维护工作量要小；仪表系统设置简单； 测量精准，测量误差：±0.5％； 我们经过广泛的论证与比较。并实地考察相关同类厂家液氨储罐不同类型仪表的实际使用效果，结果如下。
在这种情况下，通过慎重考虑选择由西安定华电子生产的ELL – FI型外测液位计，此型号外测液位计完全符合我们的工况要求，不用开孔，直接在线安装，尤其是在防爆区域禁止动火，禁止罐体开口的前提下可安装测量。有害介质液氨储罐用外测液位计最环保、最安全。 三、生产应用中的比较 本公司新增6套ELL – FI型外测液位计，分别安装于A.B.C.D.E.F储罐上，经过一段时间的使用，查阅液位历史趋势图明显看出外测液位计的可靠性与准确性，如图1、图2所示。 图1.储罐液位出氨趋势图 图2.储罐液位进氨趋势图 图1、图2中，红色曲线表示ELL – FI型外测液位计液位曲线（位号为LI0203），绿色曲线表示伺服液位计液位曲线（位号为LI0101A） 通过对外测液位计的长时间使用，其测量的稳定性、安全性以及准确度得到公司领导与工艺技术人员的认可 。从而，对SIS系统的联锁，放心地投入到使用当中。原先，在SIS投运初期，只是将伺服液位计信号投入到联锁当中。 通过SIS液位趋势的对比 ，发现外测液位计的运行记录，与使用效果非常好的伺服液位计相比，几无差别。 图3. 液位连锁控制程序 图4. SIS监控画面 四、西安定华电子外测仪表的探究 1 .外测液位计的优点（专利原理保证测量精度，安装几无要求） 西安定华电子股份有限公司生产的ELL-FI型外测液位计采用“外测式”工作方式，无需在容器上开孔安装，利用微振动分析技术极大的保证了测量精度和可靠性。外测液位计是真正的非接触式液位测量技术，外测液位计的传感器不接触容器内的介质，安装在容器外部底壁和侧壁通过传感器采集罐内的液位信号，利用专有算法可以实时的测量出罐内液位高度，同时自有校准算法可在长时间内保证很高的精度。该传感器易于安装，安装很简便快速，使用时安全可靠，维修、维护时不清罐、不动火、不影响正常生产。不使用阀门、连通管、接头，没有漏点，非常安全。即使在仪表损坏或维修状态下，也无引起泄漏、毒害、爆炸的可能。无需破坏容器。在安装外测液位计的过程中无需设备停车，外测液位计无可移动部件，几乎不需要维护。为液位测量带来了一种全新的方法，填补了国内市场的这一空白。 2.外测液位计的优点（安装投入使用后，几无维护量，零泄漏） 自从引进了ELL-FI外测液位计，从仪表维护量上大大减轻了负担，不用担心仪表的精度；不用担心由于仪表的原因造成介质的泄漏甚至会造成系统停车；安装方便、维护简单、操作容易，只需定时检查探头的密封油即可。 外测液位计测量方式不同与其他液位计，该仪表安装时不需要在罐壁上开孔安装传感器，仪表既不接触容器内的液态介质，也不接触容器内的气态介质。有效解决了在强腐蚀、剧毒、高压力、易燃爆、高纯度、无杂菌感染等特殊恶劣、苛刻条件下测量液位这一世界技术难题。因为外测液位计完全不接触容器内的液体，因此，它使用时极为安全可靠，安装维护特别方便，是绿色环保仪表，可广泛用于各种容器内液面的连续精确测量。 图5 ELL-FI外测液位计 3.外测液位计原理 ELL声纳式外测液位计为智能化的现场变送器式仪表，仪表主机安装在被测容器附近，测量探头安装在容器外壁上。测量探头发射和接收声纳信号，穿透容器壁在液体中形成回波，实现测距。 4. 外测液位计性能特点 外测液位计从罐外连续、精确地测量罐内的液位，完全不接触罐内的液体和气体，实现了真正的隔离测量。 1) 测量范围宽，可达30米，测量精度高，可达设定满量程的±1mm； 2) 可用于最苛刻的环境：可测量任何压力的液体，可测量剧毒的液体，可测量腐蚀性最强的液体，可测量要求无菌的或高纯度的液体，可测量易燃、易爆，易泄漏，易污染液。 3)安全 在测量有毒害、有腐蚀、有压力、易燃易爆、易挥发、易泄漏的液体时，由于测量头和仪表都在容器外，所以安装、维修、维护操作时不接触罐内的液体和气体，非常安全。即使在仪表损坏或维修状态下，也绝无引起泄漏的可能。 4) 环保 既不泄露液体，也不泄露气体，决不污染环境，是绿色环保仪表。 5)方便 安装时不必在容器上开孔，不用法兰盘，不用连通管，可以不必动火，随时安装调校，不必停产，只需将测量头从容器外用测量头专用的磁性固定器或粘合剂固定在容器外壁，经过简单的接线，即可测量，安装、维修最方便、最经济。同时可自动进行参数校准，自动运算温度补偿系数，无论环境温度、液体温度或者被测液体成分如何变化，仪表始终保证具有较高的测量精度。 6)耐用可靠，测量头和仪表中无机械运动部件，并严格密封，与外界隔离。不会磨损或腐蚀，十分耐用可靠。维护工作量很小 。 五、 结束语 本文通过本公司液氨储罐SIS系统的改造项目，简述外测液位计为何最终被确定为选型（选的角度），以及投入使用的效果（用的角度），来说明外测液位计对液氨储罐进行测量，从物位监测、过程连锁控制中，证明了其稳定、可靠、安全等，收到很好的效果。进而，也验证了：液氨储罐液位测量首选方式。 参考文献： [1] 定华电子有限公司《外测液位仪选型样本》,2012A [2] 定华电子有限公司《外测液位安装使用说明书》,2010A 作者简介： |
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