國外儲罐防溢油液位的設置

楊梅

中國石油工程建設有限公司華北分公司（河北 任丘 062550）

0 引言

儲罐溢油不僅會造成油品損失、環境污染，而且易燃、可燃液體的溢出可能會導致燃燒，危害人身和財產安全[1-2]。儲罐收油作業時，必須避免溢油發生。通過設置液位報警和自動連鎖，協助操作人員及時切換儲罐或關斷來油，避免發生溢油事故[3]。

對于國內項目，固定頂罐的設計儲存高液位宜考慮罐壁高度、泡沫產生器高度、10~15 min 最大進液量折算高度和安全裕量；浮頂罐的設計儲存高液位宜考慮浮頂的設計最大高度、10~15 min最大進液量折算高度和安全裕量[4-5]。針對國外煉廠、油庫、站場或管道終端內接收石油產品的地上儲罐，其防溢油液位的設置與國內的要求有所不同[6]。按照API 2350—2012，國外儲罐防溢油液位的要求詳見表1[7-8]。

表1 API 2350—2012對儲罐防溢油液位的要求

1 儲罐防溢油系統類別

操作人員應從防溢油角度，根據儲罐液位計量及報警系統的設置對儲罐進行分類。通常可以將儲罐分為3類[9]：

1類儲罐：手動計量液位。1類儲罐的防溢油系統通常不包含儀表，即使有儀表，也是就地儀表，不會將液位或報警信號上傳。如果需要切換儲罐或關斷來油以避免溢油，需要操作人員手動完成。

2 類儲罐：帶高高液位報警的儲罐自動計量系統。液位和高高報警使用相同的傳感器，液位信號和報警信號均可上傳至中央控制室，在中控室可實現切換儲罐或關斷來油。

3 類儲罐：儲罐自動計量系統和獨立的高高液位報警傳感器。液位信號和報警信號可上傳至中央控制室。當自動計量系統因停電或故障失效時，獨立的報警傳感器可實現中斷來油[10]。

根據經驗，油庫中的儲罐通常采用伺服液位計結合獨立的液位開關報警，屬3類儲罐。

2 防溢油液位的設置

國外儲罐的防溢油系統至少應包含3個關鍵液位，即CH液位、HH液位和MWL液位。若儲罐采用了AOPS 系統，則還需確定AOPS 液位，在此液位自動連鎖，中斷來油。

2.1 CH液位

確定儲罐防溢油液位的基礎是確定CH 液位。CH 液位基于儲罐物理特性確定，是儲罐不發生損壞時油品能達到的最高液位。CH 液位應參考以下工況取最小值：①溢油液位；②浮盤、浮盤密封、浮盤支腿、泡沫擋板或其他附件與儲罐結構發生機械接觸造成損壞的液位：③超出儲罐允許應力的液位；④由業主或操作人員指定的低于上述3 種工況的液位。

根據經驗，儲罐的臨界高液位（CH）=罐壁高度（TH）-浮盤厚度（FR）-裕量（A），如圖1所示。當儲罐非浮頂罐時，FR=0[11]。

圖1 儲罐臨界高液位（CH）

2.2 HH液位

HH 液位是在CH 液位下部設置的報警液位。HH 液位和CH 液位間的垂直距離根據最大進液流量下中斷來油所需響應時間計算確定。此距離應保證在CH液位觸發前及時中斷來油。考慮到數據錯誤或操作失誤，距離不應小于76.2 mm（3 in）[3]。液位達到高高報警液位后應盡快降低至MWL液位。

2.3 MWL液位

MWL 液位設置在HH 液位下部，是正常運行情況下油品能夠到達的最高液位。MWL 液位無需設置報警信號，但應有警告信號，提醒操作人員及時采取行動，避免觸發HH 液位報警。MWL 液位和HH 液位間的距離應考慮響應時間或設施操作，該距離應足夠大，以避免因油品熱脹、湍流或風導致的油品波動、地震導致的油品飛濺等因素觸發HH液位報警[12]。

2.4 AOPS液位

AOPS 液位是在CH 液位下部設置的自動中斷來油液位。AOPS 液位和CH 液位間的垂直距離基于最大進液流量下自動連鎖系統中斷來油所需響應時間確定。考慮數據錯誤或操作失誤，此距離不應小于76.2 mm（3 in）[3]。AOPS液位通常設置在HH液位上部，考慮MOPS 操作人員手動中斷來油所需的時間。

2.5 響應時間

當觸發報警或警告信號時，為了避免觸發更高一級的報警或警告，避免溢油或儲罐損壞，執行切換儲罐或關斷來油所需的時間即響應時間。響應時間通常根據計算獲得，至少應考慮以下幾個因素：①探測到報警或警告信號后，通知操作人員的通信時間。為避免誤報，通常應包含核實時間；②操作人員分析情況并做出正確反應的時間；③系統啟動所需時間（切換儲罐或關斷來油）；④完成操作所需時間；⑤核實系統正確響應所需時間，或系統未正確響應時采取相關行動所需時間；⑥安全系數。

當響應時間計算有困難時，HH 液位的響應時間可參考表2確定。

表2 HH液位最小響應時間

2.6 防溢油液位的設置

帶AOPS 液位的儲罐防溢油液位通常按圖2 所示設置。

圖2 帶AOPS液位的儲罐防溢油液位設置

3 結語

儲罐防溢油液位的設置，國內外要求有所不同。針對國外項目，以API 2350—2012 為基礎，從防溢油角度出發，根據液位計量及報警系統設置的不同，將儲罐分為3 類：手動計量液位的儲罐；具有自動計量系統且帶高高液位報警的儲罐；具有自動計量系統且帶獨立高高液位報警的儲罐。根據儲罐物理特性確定其CH 液位，結合中斷來油所需響應時間遞推出HH 液位和MWL 液位。對于有液位連鎖要求的儲罐，需設置AOPS 液位，此液位處于HH液位和CH液位之間。當AOPS的液位報警信號觸發時，自動連鎖中斷來油，實現防溢油。