對(duì)于設(shè)計(jì)用于接收和發(fā)送數(shù)百萬(wàn)加侖易燃碳?xì)浠�合物的加工廠，碼頭和油庫(kù)，安全處理這種運(yùn)動(dòng)的能力應(yīng)該是生活中的事實(shí)。對(duì)于維持?jǐn)?shù)萬(wàn)加侖產(chǎn)品或原料的小型公司來(lái)說(shuō)，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(chǔ)罐需要具有避免過(guò)度填充事故的機(jī)制的原因。這個(gè)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?yàn)椴僮髡邲](méi)有意識(shí)到現(xiàn)有罐的內(nèi)容物的狀況。保險(xiǎn)數(shù)據(jù)顯示，對(duì)于世界各地的所有儲(chǔ)罐，每3,300次灌裝操作就會(huì)發(fā)生一次溢流事故。也許這聽(tīng)起來(lái)像一小部分，但溢出事故可能是毀滅性的�？紤]以下兩個(gè)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(chǔ)存庫(kù)是二戰(zhàn)以來(lái)該國(guó)較大爆炸的地點(diǎn)。用汽油填充油箱的操作員沒(méi)有意識(shí)到它的完整狀態(tài)，并且有250,000升從通風(fēng)口流出到地面上。接近設(shè)施的卡車(chē)司機(jī)叫控制室，并警告說(shuō)情況，但為時(shí)已晚; 燃料發(fā)現(xiàn)了點(diǎn)火源。油箱上沒(méi)有正常工作的磁翻板液位計(jì)，也沒(méi)有正常運(yùn)行的溢流保護(hù)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(guò)1000萬(wàn)加侖的無(wú)鉛汽油從油輪轉(zhuǎn)移到儲(chǔ)油罐。操作員試圖在多個(gè)儲(chǔ)罐中分散大負(fù)荷，但其中一個(gè)儲(chǔ)罐的磁翻板液位計(jì)出現(xiàn)故障​​。一旦充滿(mǎn)，汽油就從通風(fēng)口流出，通過(guò)堤壩泄漏，當(dāng)它到達(dá)電氣設(shè)備時(shí)被點(diǎn)燃。幾秒鐘之內(nèi)，爆炸造成大火摧毀了該設(shè)施的48輛坦克中的17輛。

      還有其他一些例子，但重點(diǎn)應(yīng)該是明確的：溢出會(huì)帶來(lái)毀滅性的后果，而溢出預(yù)防系統(tǒng)則取決于液位測(cè)量?jī)x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(shí)

      操作員必須準(zhǔn)確，完整，實(shí)時(shí)地了解每個(gè)坦克的內(nèi)容。溢出事件的一個(gè)常見(jiàn)配方是操作員開(kāi)始將液體泵入油箱而沒(méi)有意識(shí)到它比他們想象的更接近充滿(mǎn)。應(yīng)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(zhǔn)確可靠的磁翻板液位計(jì)。在邦斯菲爾德和CAPECO事件中，液位測(cè)量?jī)x器都出現(xiàn)故障。

安全可靠的驗(yàn)證測(cè)試

      必須進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試，以確保安全系統(tǒng)在需要時(shí)能夠正常工作。與基本過(guò)程控制系統(tǒng)不同，溢出防止系統(tǒng)不會(huì)定期運(yùn)行。它只需要在油箱液位達(dá)到極限點(diǎn)時(shí)運(yùn)行。但是為了確保它在需要時(shí)可以運(yùn)行，需要定期進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試，并且部分驗(yàn)證測(cè)試可以延長(zhǎng)完成驗(yàn)證測(cè)試之前的時(shí)間段。

      傳統(tǒng)的驗(yàn)證測(cè)試方法涉及現(xiàn)場(chǎng)的多名技術(shù)人員與駐扎在控制室中的人員一起工作以驗(yàn)證系統(tǒng)的響應(yīng)�，F(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員必須爬上坦克才能觀察液位測(cè)量?jī)x器，并可能使其絆倒，使其暴露在危險(xiǎn)物質(zhì)中并增加安全風(fēng)險(xiǎn)。以這種方式執(zhí)行驗(yàn)證測(cè)試容易出錯(cuò)并且非常耗時(shí)。它還可能干擾生產(chǎn)，造成負(fù)面的財(cái)務(wù)影響。 

      現(xiàn)在可以從控制室輕松完成磁翻板液位計(jì)的部分驗(yàn)證測(cè)試，其中設(shè)備專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于安全儀表系統(tǒng)（SIS）。提供高安全性故障分?jǐn)?shù)的設(shè)備也可以幫助實(shí)現(xiàn)更高的安全性。 

      附加的狀態(tài)監(jiān)測(cè)輔助設(shè)備，例如用于SIS應(yīng)用的數(shù)字閥門(mén)控制器，有可能對(duì)閥門(mén)進(jìn)行部分行程測(cè)試以及監(jiān)測(cè)閥門(mén)組件的健康狀況。

自動(dòng)關(guān)閉

      控制灌裝操作的系統(tǒng)還必須具有與自動(dòng)關(guān)閉相結(jié)合的有效警報(bào)。當(dāng)使用手動(dòng)填充程序時(shí)，必須讓操作員知道何時(shí)超過(guò)高水平閾值，同時(shí)仍然有足夠的時(shí)間在自動(dòng)關(guān)閉系統(tǒng)介入之前采取糾正措施，這可能會(huì)導(dǎo)致一些中斷。當(dāng)然，這種方法取決于擁有有效的磁翻板液位計(jì)。

      應(yīng)對(duì)每個(gè)儲(chǔ)罐進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以確定所需的安全水平。自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)必須配備一個(gè)安全系統(tǒng)，能夠在水箱開(kāi)始溢出之前停止灌裝操作（參見(jiàn)圖1）。這樣的SIS涉及三個(gè)功能組件：磁翻板液位計(jì)，邏輯解算器和較終控制元件。SIS的實(shí)際設(shè)計(jì)很復(fù)雜，有專(zhuān)家咨詢(xún)幫助，但為了理解基本概念，下面分別描述每個(gè)元素并探索有價(jià)值的進(jìn)展。

      磁翻板液位計(jì)可以使用各種技術(shù)來(lái)提供連續(xù)或點(diǎn)水平測(cè)量。它必須能夠獨(dú)立于油箱上的任何其他液位測(cè)量?jī)x器運(yùn)行，并且必須將此安全功能作為其主要職責(zé)。振動(dòng)叉通常用于本申請(qǐng)中，因?yàn)樗鼈兒?jiǎn)單且高度可靠。診斷的較新進(jìn)展允許在磁翻板液位計(jì)在線時(shí)對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，這樣可以更容易地進(jìn)行部分驗(yàn)證測(cè)試。 

      邏輯解算器是復(fù)雜的數(shù)據(jù)讀取器和執(zhí)行器。其工作是從感應(yīng)器讀取信號(hào)，并在感測(cè)值超過(guò)閾值時(shí)執(zhí)行指定功能。與磁翻板液位計(jì)一樣，它必須是經(jīng)過(guò)認(rèn)證的安全設(shè)備，并且必須能夠獨(dú)立執(zhí)行其功能，而不依賴(lài)于較大自動(dòng)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(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)，但其實(shí)時(shí)控制功能必須完全獨(dú)立。

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

      關(guān)閉泵很容易，但關(guān)閉閥可能更復(fù)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(dú)立運(yùn)行。如果系統(tǒng)完全自動(dòng)化，相關(guān)的閥門(mén)應(yīng)配備專(zhuān)為SIS服務(wù)設(shè)計(jì)的執(zhí)行器。某些位置仍依賴(lài)于手動(dòng)關(guān)閉閥門(mén)以完成緊急關(guān)閉操作。除了要求人員在潛在危險(xiǎn)情況下進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的主要缺點(diǎn)之外，手動(dòng)系統(tǒng)還取決于人能夠快速定位和關(guān)閉正確的閥門(mén)以阻止釋放。 

遵循設(shè)計(jì)要求

      必須適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)這些系統(tǒng)，遵守所有相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)和較好的實(shí)踐，例如IEC 61511，API 2350和其他可能的安全標(biāo)準(zhǔn)和較好的實(shí)踐。較新的技術(shù)也正在取代許多傳統(tǒng)的機(jī)械磁翻板液位計(jì)。

      在選擇磁翻板液位計(jì)來(lái)更換這些設(shè)備時(shí)，選擇第三方SIL認(rèn)證設(shè)備除了測(cè)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(jì)算更簡(jiǎn)單，更可靠。

      雖然使用安全認(rèn)證的磁翻板液位計(jì)和支持設(shè)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(yīng)用和集成它們。安裝后，必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證，并定期遵循所有適當(dāng)?shù)某绦�。選擇能夠提供更簡(jiǎn)單的驗(yàn)證測(cè)試的設(shè)備較終將降低溢出預(yù)防系統(tǒng)的生命周期成本。

儲(chǔ)罐安全系統(tǒng)中的保護(hù)層

      所有這些系統(tǒng)都旨在通過(guò)提供以下功能，為工廠（見(jiàn)圖4），人員和周?chē)�環(huán)境提供保護(hù)層，同時(shí)避免產(chǎn)品損失：

      當(dāng)操作員能夠準(zhǔn)確了解每個(gè)罐中的物料并監(jiān)控灌裝操作時(shí)，他們可以正確控制結(jié)果并避免出現(xiàn)問(wèn)題。

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

      即使操作員沒(méi)有響應(yīng)或過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)出現(xiàn)故障，自動(dòng)溢出防止SIS也可以執(zhí)行緊急關(guān)閉而無(wú)需任何人為干預(yù)。

      這三種動(dòng)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(yīng)服務(wù)的形式接管。當(dāng)然，這些都是極端的情況，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出任何人想要看到的情況。

把它們放在一起

      當(dāng)處理在加工工業(yè)中運(yùn)行的罐或在罐區(qū)或終端處存儲(chǔ)產(chǎn)品的罐時(shí)，要避免的主要危險(xiǎn)之一是罐過(guò)滿(mǎn)。這對(duì)于可能爆炸，著火或影響人類(lèi)或環(huán)境健康的化學(xué)品尤為重要。

      有效的油罐管理涉及安全，但應(yīng)包含更多。它始于準(zhǔn)確可靠的磁翻板液位計(jì)，使用較好的的應(yīng)用技術(shù)。必須適當(dāng)?shù)厥占�，處理和顯示數(shù)據(jù)，以提供高度的操作員意識(shí)。在邦斯菲爾德和CAPECO事件中，機(jī)械磁翻板液位計(jì)都失敗了，操作員也不知道。

      與復(fù)雜磁翻板液位計(jì)集成的有效系統(tǒng)避免了舊技術(shù)常見(jiàn)的許多故障模式，甚至可以執(zhí)行自診斷程序來(lái)驗(yàn)證每個(gè)元件是否正常運(yùn)行。如果磁翻板液位計(jì)發(fā)生故障，將激活警報(bào)以使操作員了解該問(wèn)題。

      第三方認(rèn)證設(shè)備使安全回路計(jì)算更簡(jiǎn)單，因?yàn)椴糠止ぷ饕延晒��?yīng)商完成。專(zhuān)為SIS應(yīng)用而設(shè)計(jì)的設(shè)備將提供更多優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樘囟üδ�，如在線部分驗(yàn)證測(cè)試，旨在降低安全生命周期成本�；〞r(shí)間選擇專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于防溢漏系統(tǒng)的設(shè)備非常重要。 

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