外測式液位開關在SIS中的應用

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(內蒙通威高純硅有限公司，內蒙古 包頭 014010)

近年來石油化工行業的安全生產已成為生產過程中的首要任務，各級安全管理部門對生產過程中的安全保障要求日漸提高，依據相關的安全管理規定對成品儲運罐區的高低液位檢測及安全聯鎖保護提出了更高的要求。某公司為保證回收裝置的安全穩定運行對緩沖罐的安全儀表系統(SIS)進行升級改造。

該裝置再生氣壓縮機、回收氫氣壓縮機機前的緩沖罐設置有液位高高聯鎖停壓縮機運行邏輯，安全完整性等級為SIL2。現場2個儲罐各有1臺液位計，經安全柵轉換輸出兩路信號，一路信號進DCS，另一路信號進SIS進行高液位聯鎖，DCS和SIS需要獨立設置。依據GB/T 50770—2013《石油化工安全儀表設計規范》第5.0.8條規定：SIS應獨立于基本過程控制系統，并應獨立完成安全儀表功能的要求。所以，機前2個緩沖罐應增加2臺遠傳液位開關，與原有的遠傳液位計設置為“2oo3”鎖緊急停壓縮機邏輯，保證各裝置正常穩定運行。

1 液位開關的類型

目前在石油化工中使用的液位開關較多，主要分為接觸式與非接觸式兩種。接觸式的液位開關如浮球式液位開關、電子式液位開關、音叉液位開關等，非接觸式的液位開關如電容式液位開關、外測式液位開關等。通過分析各類液位開關的工作原理及安裝使用要求，同時結合現場使用要求，選用了ELL-SA超聲波外測液位開關。

超聲波外測液位開關工作原理：超聲波外測液位開關是將測量的發射探頭及接收探頭吸附在儲罐罐體上，利用“變頻超聲波技術”根據超聲波在儲罐壁內傳播衰減原理，當儲罐內的物料達到液位開關報警位置時，發射探頭發出超聲波脈沖并通過物料，超聲波信號被接收探頭接收，通過接收到超聲波信號并判斷能量值的差別，實現儲罐實際液位的測量。該類儀表是一種廣泛應用于工業中的非接觸式儀表。

2 選型要求及安裝調試注意事項

2.1 選型要求

本次改造是機前2個緩沖罐在原有液位計基礎上的升級改造，需在不停機的前提下完成。對新增液位開關的選型及安裝要求高，液位開關使用性能及安裝、調試需滿足現場使用要求。由于儲罐頂部、底部沒有預留管口，浮球液位開關、電纜浮球液位開關、電容式液位開關、音叉式液位等接觸式液位開關均無法安裝使用，同時浮球式液位開關存在測量精度較差，電容式液位開關存在校準困難等問題。非接觸超聲波液位開關即外置式超聲波液位開關的測量原理及安裝方式滿足現場使用要求，但超聲波液位開關及外置式超聲波液位開關受介質和環境影響，校準困難、可靠性低不適于本次改造使用。ELL-SA型超聲波外測液位開關是非接觸式液位開關，具有抗腐蝕、抗干擾、可靠性高等特點。該型液位開關使用強磁吸合在儲罐壁上，可在壓縮機不停機，機前緩沖罐不排料、不置換、不開口的前提下安裝調試，安裝簡單。防爆、防護等級滿足現場使用要求，同時具有變頻超聲波技術、測量準確、自動校準、穩定性好滿足現場安裝施工改造。

2.2 安裝調試注意事項

該型液位開關安裝時，根據現場實際需要的報警液位高度進行探頭的安裝如圖1所示。

該型液位開關安裝時需注意以下事項：

1)確定安裝位置后將罐壁進行除漆、打磨，保證打磨面積大于探頭接觸面積且表面光滑，保證接觸部分無油漆或其他雜質。

2)發射探頭和接收探頭安裝高度在同一水平面上，對于臥式儲罐、立式儲罐探頭安裝間距范圍為980～1 020 mm，球罐探頭安裝間距范圍為1 480～1 520 mm。

3)安裝好發射探頭和接受探頭后檢查當前液位高度，需要確定有液標定還是無液標定。

4)液位開關安裝、標定、調試完成后，需核對調試結果：罐壁厚度設置—標定狀態(有液、無液)—檢查通信參數—探頭間距設定—檢查檢測信號—儀表輸出回路測試。

圖1 液位開關安裝示意

3 性能特點及優點

3.1 性能特性

該型液位開關具有智能運算功能及智能自檢功能，可對復雜工況進行運算標定和判斷區分故障及報警信號并輸出，通過查閱故障代碼及觀察能量信號強度判斷液位開關的運行情況，做出相應的維護保養工作，保證儀表在線使用的穩定性。

3.2 優點

1)該型液位開關是非接觸式液位開關，可在不影響生產情況下進行在線安裝、標定、調試。安裝過程中不需要清罐、不需要動火，安裝簡單便捷。

2)非接觸儀表不受介質的黏度、溫度、壓力等變化產生的影響。

3)測量探頭吸附在罐壁上進行測量檢測，無泄漏隱患、安全系數高。

4)利用變頻超聲波技術，測量過程無機械傳動部件，無磨損、無腐蝕使用壽命長。

5)該型液位開關具有抗干擾及抗震能力，運行過程中日常維護量小，可在線維護保養工作量小、工作安全有保障。

4 結束語

根據安全生產需要結合該裝置實際情況，在再生氣壓縮機、回收氫氣壓縮機機前緩沖罐原有液位計的基礎上，增加ELL-SA超聲波外測液位開關，與原有的液位計實現“2oo3”聯鎖緊急停機邏輯，確保了壓縮機機組的安全長周期運行，從而使該裝置的安全性及穩定性有了明顯的提高。