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        三暢創新研發儀表、助力工業自動化升級

        原料罐區水封CS2液位監測裝置系統的設計與實施

        來源: 鐵嶺選礦藥劑有限公司 作者:徐 進,曲志強,牛 飛,徐漫漫 發布日期:2020-06-20 11:09:55

         摘要:從系統安全自動化角度,介紹鐵嶺選礦藥劑有限公司以磁致伸縮液位計為核心的液態二硫化碳(CS2)儲罐液位進行監測與控制。由于液態二硫化碳(CS2)屬易燃易爆液體,罐區內的液位、溫度、壓力等系列參數的測量準確性、可靠性尤其重要,這些危險源是導致重大危險事故的客觀因素。結合現場經過實地論證,考慮公司管理需求,建立液態二硫化碳(CS2)儲罐區安全監測管理系統。為高;袠I的安全等級與自動化監控水平提供重要保證。該系統安裝簡單且易維護,具有較好的可靠性和穩定性。

         
        1前言
                 鐵嶺選礦藥劑有限公司(以下簡稱“鐵嶺藥劑”)始建于1942年,堪稱中國選礦藥劑行業的鼻祖和搖籃,是中國有色金屬工業協會選礦藥劑分會常務副會長、秘書長單位,是國家選礦藥劑產品標準起草的主要單位,有省、市兩級技術研發中心。按照“做大做強”藥劑板塊,打造“百年老店”的戰略目標,通過與沈陽有研礦物化工有限公司資源互補和共享,豐富了產品種類,形成新的藥劑板塊。為了提高鐵嶺藥劑生產效率,保證安全促進生產,降低員工的勞動量,提高危險化學品現場的安全等級與自動化監控水平,鐵嶺藥劑結合實地論證,特引進原料罐區水封二硫化碳液位控制裝置系統,對易燃易爆的液態二硫化碳儲罐液位及罐內溫度進行監測與控制。既保證了罐內的液位、溫度、壓力等重要數據的準確和及時,又確保了儲罐的安全,防止了意外事故的發生。
         
        2二硫化碳的性質
        2.1二硫化碳的理化性質
                 二硫化碳在常溫常壓下是無色透明液體,在純度不夠時略顯黃色,具有刺激性氣味,易揮發,不易溶于水,且密度比水小,沸點較低,極度易燃易爆,受熱極易分解,分解后產生有毒的硫化物煙氣,在空氣中極其容易燃燒,燃燒后產生爆炸性混合物。當接觸空氣中火花、火焰、高溫及與設備摩擦等,都可能引起著火。極微靜電產生的情況下,也會引起爆炸,燃燒產生藍色火焰。與鋁、鋅、鉀、氟、氯等能夠發生劇烈反應,會引發燃燒爆炸的危險,屬高危性化學試劑。
         
        2.2二硫化碳的危險性
                 二硫化碳是一種有毒物質,且腐蝕性很強。人體吸收二硫化碳主要途徑是經過呼吸道、表皮皮膚和粘膜等。人體吸入的二硫化碳排出的途徑主要是呼吸道、皮膚和尿液,少量是經過人體的新陳代謝非常終經尿液再次排出。
         
                 二硫化碳在人體新陳代謝的作用下,對神經系統、心血管系統、視神經系統、鼻粘膜、泌尿系統和消化道系統均有不同程度的損害和并發癥狀。對皮膚表面有刺激性癥狀,當皮膚接觸后,會伴有強烈的疼痛感和灼燒感。
         
                 二硫化碳對職業健康的危害可分為急性中毒和慢性中毒。急性中毒又分為輕度中毒、中度中毒、重度中毒和嚴重中毒。急性中毒具體表現為:頭暈、頭痛、惡心、嘔吐等疑似醉酒的現象,呈強烈的興奮狀態隨即會出現譫妄、昏迷、意識喪失,以及陣攣性抽搐,也可造成因呼吸中樞麻痹而死亡。慢性中毒表現為:神經衰弱、食欲不振、皮炎、貧血、記憶力減退、心血管硬化、神經病變等多發性神經系統綜合征。
         
        2.3二硫化碳儲存方式
                 因二硫化碳在室溫下易揮發,但其不易溶于水,并且與水有較大密度差,因此容器內可用水封蓋液面,儲存于陰涼、通風處,遠離火種、熱源。存儲區應具備應急處理泄漏的設備和專用的收集器裝置,并采用防爆型設備裝置和通風設備設施,儲罐內嚴禁混合儲備,決不允許與其他化學品類同時存放。
         
        3原存儲方式及存在的安全隱患
         
        3.1鐵嶺藥劑原存儲二硫化碳液體的方式
                 二硫化碳液體原來存放于鐵嶺藥劑廠區東北角的儲罐群中,二硫化碳液體儲罐由五個高2m的臥式儲罐組成,儲罐封于地下水池中,因二硫化碳液體沸點較低易爆炸,水池中的水可以調節儲罐的溫度。儲罐內二硫化碳液體上均采用水封,因其密度比水小,且不溶于水,能夠防止二硫化碳液體揮發。密封于地下水池的五個二硫化碳液體儲存罐,罐體材質均為碳鋼常壓罐,每個儲罐的頂部均有一個直徑為500mm的入孔,此入孔分別裝有二硫化碳液體原料的進料口、出料口、進水口和出水口。
         
        3.2二硫化碳液體原有存儲方式存在的安全隱患
                 二硫化碳液體原有存儲罐存在一定的安全隱患:(1)進料時必須要人工監控液體高度。人工監控存在一定誤差,如液體充裝不到規定高度,則罐體未得到充分利用,如液體充裝高度較高,則出現安全隱患。其次,人工監控還存在一定的風險性,二硫化碳是一種有毒液體,如人工防護不到位,將對人體造成不可挽回的影響。另外,也增加了員工的工作強度和工作量。(2)不能隨時監測儲罐內液體的溫度,需要人工不定時進行巡視檢查。二硫化碳液體熔沸點較低,如因特殊原因造成儲罐內液體溫度升高,不能及時監控溫度,則存在較大安全隱患。4水封二硫化碳液位控制裝置系統的組成
         
        4.1水封二硫化碳液位控制裝置
                 (1)二硫化碳液位控制儀表的選擇
                 二硫化碳液體因其與水之間有較明顯的密度差,結合當前的實際工況條件,采用磁致伸縮液位計來測量二硫化碳與水的界面高度比較合適(二者的密度差大于0.1),且測量精度可達到1%。二硫化碳液體屬易燃易爆品,因此均采用具有隔爆功能的儀表。
                 (2)磁致伸縮液位計工作原理
                 磁致伸縮液位計是利用韋德曼效應,通過現代先進的電子技術手段,精密的計測發射脈沖和回波脈沖間的時間值,達到精確測量液體液位的目的[1]。傳感器在工作進行中,電子電路部分產生出脈沖電流,波導絲上激勵出起始脈沖傳輸,此電流沿著磁致伸縮線方向周圍產生一個環形旋轉的電流磁場,在探測桿外有一個浮球,浮球沿探測桿隨液位的高低情況而上下變化。由于浮球內裝有一組磁環,當磁場與磁環或浮球中的磁場磁環相遇時,則產生磁致伸縮效應,使波導絲在浮球的位置產生一個扭曲波脈沖。脈沖以穩定的速度被電子倉的吸拾機構所感知,檢出并轉換成對應的電流脈沖,將脈沖與電流脈沖的時間差換成脈沖的確準信號,通過電子電路精確地計算出脈沖之間的時間差,從而計算出浮球的實際所在位置,即是被測得的位置(見圖1)。
        磁致伸縮液位計工作原理
                 (3)磁致伸縮液位計報警系統監測原理
                 用數據接口模塊與外界進行數據交換,將二硫化碳罐的液位監測系統的報警信號以電信號的方式傳遞給外部監控平臺。在計算機端,信號從端口傳入計算機,經過計算機CPU的分析處理計算,將數據存儲在計算機硬盤中。同時,在現場LCD顯示模塊和遠端計算機顯示器上實時顯示監控二硫化碳罐的液位變化情況,方便鐵嶺藥劑員工分析判斷罐區液位測量值。從而實現了罐區現場數據的記錄存儲和報警變化情況的記錄提示(見圖2)。
        監測軟件主界面
                 (4)磁致伸縮液位計的技術優勢
                 磁致伸縮液位計是一種性價比較高的計量級儀表,其具有穩定可靠,便于操控,精確度高,計量效果好,抗干擾性強等優勢?蓜硬考䞍H為一個浮子,因此不需要頻繁維護保養,并且安裝起來方便好控制。同時還可根據二硫化碳罐區需要,多點安置溫度傳感器,各點測量實時溫度,這對二硫化碳罐計量特別有使用價值。全部配件也均具備國家標準要求的防爆等級,對現場環境適應能力強,因此適合二硫化碳罐區危險場所的使用。
         
                 磁致伸縮液位計能夠同時實現液體液位及溫度等參數的測量,測量范圍廣,非常高范圍可實現20m距離;測量精準度高,且不受容器形狀和其他外界因素影響,非常高誤差可達±1mm;適合多種信號輸出,做到實現系統的監控功能非常容易,操作系統對于員工簡單易學;利用純電子技術測量,因此磨損性極小,具有實用性能強,安全可靠性能高,使用期限長,通用性能強等操作優勢。
         
        4.2水封二硫化碳界位控制裝置實際安裝調試過程
                 鐵嶺藥劑廠區東北角的5個二硫化碳液體儲罐,每一個存儲罐需要加裝一臺CS2液位測量儀表和進料位控電磁閥,用于監控儲料情況。經過對CS2儲備現場的實地勘察,結合現場具體工況條件并借助測量儲罐液位高度的機會,確定了儲罐的入孔處比較適合安裝液位測量儀表,施工人員將儲罐入孔安裝板移至距儲罐50m遠以外的安全區域做液位計安裝開口及焊接引出管(PN10/DN50),在適于開孔焊接的情況下,在每個臥罐的入孔蓋上開一個孔(DN50)并焊接上一個帶標準外螺紋接頭的不銹鋼液位計安裝管(PN10/DN50)用于安裝液位測量儀表。然后選用密封球閥將焊接好的安裝口臨時封住,再用不銹鋼螺栓將入孔安裝板歸位固定(見圖3)。
        液位測量儀的安裝
                 液位控制裝置安裝完畢后,實地測量儲罐的液位高度,具體數值如表1
        儲罐的液位高度具體數值
                 將液位計、位控電磁閥分別編號并安裝到各自對應的二硫化碳液體儲罐及卸車管路上,設定相應的參數后,將液位信號引到此前的醇罐區PLC液位監測系統中,配線無誤后上電調試,直至系統成功運行。
         
        4.3系統實施的效果
                 現場實際操作過程中,二硫化碳液體卸車時,達到安全調試警戒線,即刻切斷進料,并發出聲光報警提示現場貨車司機,儲罐位控電磁閥迅速關閉響應,實現安全卸車即某一儲罐的界位達到警戒線高度,便不能再次打開進料位控閥,從而杜絕誤操作而引發意外。同時在電腦上還可遠程監測到二硫化碳各儲罐的液位高度,水封水池液位情況以及水池的水溫。物料調度人員可以根據各儲罐的物料儲量情況進行生產調配,從而徹底實現了安全又直觀的監控與操作,改變了以往人工現場測量、人工操報的工作模式,提高了安全生產的同時又降低了勞動強度;诖胖律炜s液位計的二硫化碳罐區監測系統在現場能夠長期穩定的運行,對于系統的數據交換功能、系統自診斷功能、系統數據庫實時記錄參數以及報警狀態的情況變化等功能,都能夠通過對現場員工簡單的培訓進行操作完成,二硫化碳罐區監測控制系統的實施應用,在鐵嶺藥劑取得了非常滿意的效果。
        5結語
                 通過二硫化碳罐區磁致伸縮液位計現場監測系統在實際中的應用,可以實現儲罐液位、溫度基礎信號的監測,實現二硫化碳罐內低位、高位聲光報警信號的輸出,測量的數據能直接在監控中心顯示器實時記錄和查閱,并生成歷史液位高度曲線,保存儲罐的歷史狀態,減少了人工操作的誤差及去現場巡視檢查的頻率,大大降低了因液體高度、溫度不適引起的事故,為能夠長期安全穩定的運營生產提供保障。

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