液氯貯槽聯(lián)鎖控制的實現(xiàn)

黃潤滋

(廣西柳化氯堿有限公司，廣西 柳州 545600)

液氯貯槽為重大危險源，每個槽能貯存幾十噸液氯，若使用、管理不當會造成泄漏或爆炸，將給人身安全和環(huán)境帶來巨大危害。在生產(chǎn)中，要高度重視液氯貯槽。只有確保液氯的安全，企業(yè)才能正常運行。實現(xiàn)液氯系統(tǒng)的聯(lián)鎖，能有效預防液氯事故的發(fā)生；液氯發(fā)生泄漏后，通過自動控制采取的補救措施把危害降到最低。

1 氯氣泄漏處理方法

當發(fā)生氯氣泄漏時，可通過以下措施進行處理。

(1)通風：在液氯貯槽發(fā)生少量泄漏時，可以通過關(guān)閉向內(nèi)抽風風機，啟動向外通風風機，降低氯氣在空氣中的濃度，從而避免高濃度帶來的危害。

(2)關(guān)閉總閥門：關(guān)閉貯槽進出口閥門，防止更多液氯泄漏。

(3)聲光報警：通過報警器發(fā)出的聲音和閃光警示危險，提示有氯氣泄漏，盡快撤離/請勿靠近。

2 實現(xiàn)聯(lián)鎖控制的整體設(shè)計方案

在考慮以下因素的情況下，采用了ECS-300 DCS來實現(xiàn)聯(lián)鎖控制。①盡可能減少成本。在原有的DCS基礎(chǔ)上增加探頭和程序，材料少、成本低。②便于監(jiān)控。采集的信號均顯示，隨時可以了解貯槽情況。③安全穩(wěn)定。經(jīng)過緊密聯(lián)鎖形成自動控制，防護補救措施全、反應(yīng)速度快。④使用方便。隨時可以按工藝要求選擇投入/解除聯(lián)鎖，便于檢修等工作。

ECS-300 DCS是中控WebField系列控制系統(tǒng)之一，能實現(xiàn)整個裝置的常規(guī)模擬儀表控制系統(tǒng)和計算機集中控制系統(tǒng)，在ECS-300系統(tǒng)中,根據(jù)控制I/O點數(shù)來確定控制機柜、卡件、機籠、交換機、電源繼電器、網(wǎng)絡(luò)交換機等，表1為總體I/O信息,位號總計128。

表1 總體I/O信息

2.1 氯氣泄漏時采取的聯(lián)鎖控制原理和方法步驟

在每個液氯貯槽外圍安裝多臺氯氣濃度檢測儀，并設(shè)定氯氣在空氣中體積分數(shù)≥3×10-6時超標報警。

當檢測到氯氣在空氣中的濃度達到報警值時觸發(fā)聯(lián)鎖，然后采取相應(yīng)的應(yīng)急措施(關(guān)系聯(lián)鎖如圖1所示)；只要達到觸發(fā)條件，則發(fā)生以下聯(lián)鎖：①停止向內(nèi)抽風，②有毒氣體報警儀報警，③啟動事故風機，④打開噴淋閥，⑤關(guān)閉氯氣液化機組，⑥關(guān)閉貯槽輸出閥門及進口總閥，⑦電鈴響。

圖1 聯(lián)鎖邏輯關(guān)系簡圖

只要觸動聯(lián)鎖，就會對整個運行裝置的影響非常大，首先會跳停液氯貯槽整個系統(tǒng)的運行，而且會大量噴水。因此，對觸發(fā)聯(lián)鎖的采集信號尤為重要，既要確保能在發(fā)生事故及時觸發(fā)聯(lián)鎖采取措施消滅隱患，又要確保不會誤報而引起系統(tǒng)跳停。為了確保聯(lián)鎖采集信號的準確度，采用2臺或3臺氯氣濃度檢測儀為一組。液氯貯槽為重大危險源，以2臺為一組。如果只有1臺檢測儀報警，很有可能是誤報；2臺相鄰檢測儀同時報警，要經(jīng)過確認是否達到觸發(fā)聯(lián)鎖的程度，即確認是否為重大危險源。如果是液氯貯槽就觸發(fā)聯(lián)鎖跳停；如果在液化機組或充裝平臺，則3臺相鄰的檢測儀同時報警，才觸發(fā)聯(lián)鎖跳停。信號采集關(guān)系如下。①當單獨的某一臺檢測儀檢測到氯氣濃度超標時，僅報警，不作任何處理。②當相鄰2臺檢測儀同時報警，根據(jù)安全級別觸發(fā)聯(lián)鎖。例如，當檢測儀1與檢測儀2(見圖2)同時報警時，則滿足條件A(1∩2=A)，由于該處為重大危險源投入了聯(lián)鎖，即觸發(fā)聯(lián)鎖跳停；消除隱患后，手動確定停風機。③當相鄰3臺檢測儀發(fā)生超標報警時，直接觸發(fā)系統(tǒng)聯(lián)鎖。例如，當檢測儀1、2、3同時報警時，滿足條件F(1∩2∩3=F)即可觸發(fā)聯(lián)鎖跳停。

圖2 聯(lián)鎖控制介面圖

以上方案可以避免某臺檢測儀出現(xiàn)問題誤報或氯氣少量泄漏而觸發(fā)聯(lián)鎖對正常的系統(tǒng)帶來跳停損失，也達到了真正發(fā)生氯氣泄漏事故時能夠快速準確地觸發(fā)聯(lián)鎖。

2.2 液氯貯槽液位過高或過低時的聯(lián)鎖保護

2.2.1 貯槽液位過高聯(lián)鎖

如果液氯貯槽已滿，但是還繼續(xù)從液化器輸送液氯，有可能因壓力過高而導致貯槽發(fā)生爆炸，后果不堪設(shè)想。因此，在系統(tǒng)中增加聯(lián)鎖控制。

最簡單直接的辦法就是貯槽快滿的時候關(guān)閉進料閥。設(shè)計方案中，設(shè)定滿量程的80%時高報，90%時高高報。高報時，僅提醒，不動作；當達到高高報時，系統(tǒng)觸發(fā)聯(lián)鎖，關(guān)閉全部輸送閥門，保證貯槽安全。

2.2.2 貯槽液位過低聯(lián)鎖

當貯槽液位過低時，如果不采取任何措施可能會發(fā)生液氯倒流，影響系統(tǒng)正常運行。設(shè)定方案為當液位低于10%觸動聯(lián)鎖，關(guān)閉對應(yīng)貯槽的閥門。

2.3 DCS聯(lián)鎖程序的實現(xiàn)

為滿足維護等要求，在各個聯(lián)鎖環(huán)節(jié)都設(shè)定好聯(lián)鎖/切除按鈕。

整個組態(tài)編程包括兩部分。①有毒氣體報警儀的聯(lián)鎖控制;②液位聯(lián)鎖控制(液化機組全停,液氯HV-5505總閥關(guān),各個液氯貯槽出口閥門部分關(guān)或全關(guān),急停、復位)。部分DCS聯(lián)鎖控制組態(tài)如圖3所示。

圖3 部分DCS聯(lián)鎖控制組態(tài)圖

3 應(yīng)用效果

柳化氯堿液氯工序自2019年12月投入聯(lián)鎖控制系統(tǒng)以來，液位控制穩(wěn)定，裝置安全運行。2020年1月6日，枊化氯堿大修期間，設(shè)備檢修人員對液氯貯槽C的出料閥進行更換，因少部分液氯殘留在管道表面，導致微量氯氣外泄而觸發(fā)了聯(lián)鎖。此次事故證明該聯(lián)鎖控制的設(shè)置是成功的。