對于設計用于接收和發(fā)送數(shù)百萬加侖易燃碳氫化合物的加工廠，碼頭和油庫，安全處理這種運動的能力應該是生活中的事實。對于維持數(shù)萬加侖產(chǎn)品或原料的小型公司來說，情況也是如此。即使他們的產(chǎn)品是良性的，幾乎任何東西的大量溢出都可能造成環(huán)境事故。

      這正是為什么在正常操作期間常規(guī)填充和清空的儲罐需要具有避免過度填充事故的機制的原因。這個概念很基本：不可能將50,000加侖的液體放入40,000加侖的水箱中。然而，這種嘗試通常是因為操作者沒有意識到現(xiàn)有罐的內(nèi)容物的狀況。保險數(shù)據(jù)顯示，對于世界各地的所有儲罐，每3,300次灌裝操作就會發(fā)生一次溢流事故。也許這聽起來像一小部分，但溢出事故可能是毀滅性的。考慮以下兩個記錄良好的示例。

      2005年12月，在英格蘭的赫默爾亨普斯特德，邦斯菲爾德的石油儲存庫是二戰(zhàn)以來該國較大爆炸的地點。用汽油填充油箱的操作員沒有意識到它的完整狀態(tài)，并且有250,000升從通風口流出到地面上。接近設施的卡車司機叫控制室，并警告說情況，但為時已晚; 燃料發(fā)現(xiàn)了點火源。油箱上沒有正常工作的磁翻板液位計，也沒有正常運行的溢流保護系統(tǒng)。

      2009年10月，在波多黎各Bayamón，加勒比石油公司（CAPECO）碼頭將超過1000萬加侖的無鉛汽油從油輪轉移到儲油罐。操作員試圖在多個儲罐中分散大負荷，但其中一個儲罐的磁翻板液位計出現(xiàn)故障​​。一旦充滿，汽油就從通風口流出，通過堤壩泄漏，當它到達電氣設備時被點燃。幾秒鐘之內(nèi)，爆炸造成大火摧毀了該設施的48輛坦克中的17輛。

      還有其他一些例子，但重點應該是明確的：溢出會帶來毀滅性的后果，而溢出預防系統(tǒng)則取決于液位測量儀器，操作員界面，安全控制系統(tǒng)和較終控制元件的正確組合。此外，這些組件的狀態(tài)監(jiān)控有助于確保操作安全系統(tǒng)。本文著眼于這些元素如何相互作用。

操作員意識

      操作員必須準確，完整，實時地了解每個坦克的內(nèi)容。溢出事件的一個常見配方是操作員開始將液體泵入油箱而沒有意識到它比他們想象的更接近充滿。應該很容易從控制室看到任何油箱的內(nèi)容，但這取決于為每種情況提供準確可靠的磁翻板液位計。在邦斯菲爾德和CAPECO事件中，液位測量儀器都出現(xiàn)故障。

安全可靠的驗證測試

      必須進行驗證測試，以確保安全系統(tǒng)在需要時能夠正常工作。與基本過程控制系統(tǒng)不同，溢出防止系統(tǒng)不會定期運行。它只需要在油箱液位達到極限點時運行。但是為了確保它在需要時可以運行，需要定期進行驗證測試，并且部分驗證測試可以延長完成驗證測試之前的時間段。

      傳統(tǒng)的驗證測試方法涉及現(xiàn)場的多名技術人員與駐扎在控制室中的人員一起工作以驗證系統(tǒng)的響應。現(xiàn)場技術人員必須爬上坦克才能觀察液位測量儀器，并可能使其絆倒，使其暴露在危險物質(zhì)中并增加安全風險。以這種方式執(zhí)行驗證測試容易出錯并且非常耗時。它還可能干擾生產(chǎn)，造成負面的財務影響。 

      現(xiàn)在可以從控制室輕松完成磁翻板液位計的部分驗證測試，其中設備專門設計用于安全儀表系統(tǒng)（SIS）。提供高安全性故障分數(shù)的設備也可以幫助實現(xiàn)更高的安全性。 

      附加的狀態(tài)監(jiān)測輔助設備，例如用于SIS應用的數(shù)字閥門控制器，有可能對閥門進行部分行程測試以及監(jiān)測閥門組件的健康狀況。

自動關閉

      控制灌裝操作的系統(tǒng)還必須具有與自動關閉相結合的有效警報。當使用手動填充程序時，必須讓操作員知道何時超過高水平閾值，同時仍然有足夠的時間在自動關閉系統(tǒng)介入之前采取糾正措施，這可能會導致一些中斷。當然，這種方法取決于擁有有效的磁翻板液位計。

      應對每個儲罐進行風險評估，以確定所需的安全水平。自動灌裝控制系統(tǒng)必須配備一個安全系統(tǒng)，能夠在水箱開始溢出之前停止灌裝操作（參見圖1）。這樣的SIS涉及三個功能組件：磁翻板液位計，邏輯解算器和較終控制元件。SIS的實際設計很復雜，有專家咨詢幫助，但為了理解基本概念，下面分別描述每個元素并探索有價值的進展。

      磁翻板液位計可以使用各種技術來提供連續(xù)或點水平測量。它必須能夠獨立于油箱上的任何其他液位測量儀器運行，并且必須將此安全功能作為其主要職責。振動叉通常用于本申請中，因為它們簡單且高度可靠。診斷的較新進展允許在磁翻板液位計在線時對狀態(tài)監(jiān)測進行狀態(tài)監(jiān)測，這樣可以更容易地進行部分驗證測試。 

      邏輯解算器是復雜的數(shù)據(jù)讀取器和執(zhí)行器。其工作是從感應器讀取信號，并在感測值超過閾值時執(zhí)行指定功能。與磁翻板液位計一樣，它必須是經(jīng)過認證的安全設備，并且必須能夠獨立執(zhí)行其功能，而不依賴于較大自動化系統(tǒng)的任何其他部分。它可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到更大的過程自動化系統(tǒng)，但其實時控制功能必須完全獨立。

      邏輯解算器采取的操作取決于設備的性質(zhì)。通常情況下，它會關閉任何將液體移入油箱的泵，并關閉戰(zhàn)略閥門以控制流量。邏輯解算器可以在接收到來自電平儀器的信號時立即響應，或者它可以具有內(nèi)置的延遲以允許短暫的瞬態(tài)。

      關閉泵很容易，但關閉閥可能更復雜; 這是較終控制元素的用武之地。同樣，這些元素必須能夠在任何情況下獨立運行。如果系統(tǒng)完全自動化，相關的閥門應配備專為SIS服務設計的執(zhí)行器。某些位置仍依賴于手動關閉閥門以完成緊急關閉操作。除了要求人員在潛在危險情況下進入現(xiàn)場的主要缺點之外，手動系統(tǒng)還取決于人能夠快速定位和關閉正確的閥門以阻止釋放。 

遵循設計要求

      必須適當?shù)卦O計這些系統(tǒng)，遵守所有相關的安全標準和較好的實踐，例如IEC 61511，API 2350和其他可能的安全標準和較好的實踐。較新的技術也正在取代許多傳統(tǒng)的機械磁翻板液位計。

      在選擇磁翻板液位計來更換這些設備時，選擇第三方SIL認證設備除了測量可靠性之外還將提供許多額外的好處。它們可以使安全回路計算更簡單，更可靠。

      雖然使用安全認證的磁翻板液位計和支持設備是有幫助的，甚至可能需要它們，但僅憑這些并不能確保有效的SIS。必須正確應用和集成它們。安裝后，必須對系統(tǒng)進行測試和驗證，并定期遵循所有適當?shù)某绦颉＿x擇能夠提供更簡單的驗證測試的設備較終將降低溢出預防系統(tǒng)的生命周期成本。

儲罐安全系統(tǒng)中的保護層

      所有這些系統(tǒng)都旨在通過提供以下功能，為工廠（見圖4），人員和周圍環(huán)境提供保護層，同時避免產(chǎn)品損失：

      當操作員能夠準確了解每個罐中的物料并監(jiān)控灌裝操作時，他們可以正確控制結果并避免出現(xiàn)問題。

      如果操作員忘記了正在發(fā)生的事情，則溢出預防系統(tǒng)可以幫助確保在事件升級之前操作可以得到控制。

      即使操作員沒有響應或過程自動化系統(tǒng)出現(xiàn)故障，自動溢出防止SIS也可以執(zhí)行緊急關閉而無需任何人為干預。

      這三種動作都可以避免釋放液體。如果一切都失敗了，緩解層將以堤防和緊急響應服務的形式接管。當然，這些都是極端的情況，遠遠超出任何人想要看到的情況。

把它們放在一起

      當處理在加工工業(yè)中運行的罐或在罐區(qū)或終端處存儲產(chǎn)品的罐時，要避免的主要危險之一是罐過滿。這對于可能爆炸，著火或影響人類或環(huán)境健康的化學品尤為重要。

      有效的油罐管理涉及安全，但應包含更多。它始于準確可靠的磁翻板液位計，使用較好的的應用技術。必須適當?shù)厥占幚砗惋@示數(shù)據(jù)，以提供高度的操作員意識。在邦斯菲爾德和CAPECO事件中，機械磁翻板液位計都失敗了，操作員也不知道。

      與復雜磁翻板液位計集成的有效系統(tǒng)避免了舊技術常見的許多故障模式，甚至可以執(zhí)行自診斷程序來驗證每個元件是否正常運行。如果磁翻板液位計發(fā)生故障，將激活警報以使操作員了解該問題。

      第三方認證設備使安全回路計算更簡單，因為部分工作已由供應商完成。專為SIS應用而設計的設備將提供更多優(yōu)勢，因為特定功能，如在線部分驗證測試，旨在降低安全生命周期成本。花時間選擇專門設計用于防溢漏系統(tǒng)的設備非常重要。 

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