储罐液位报警值设定的探讨

刘文杰1 何玉军2

摘要：对油品储罐来说,液位报警的设置直接影响储罐运行的安全性、经济性，设置不合理容易造成储罐风险大，从而引发事故，也容易造成储罐工作容积偏小，影响其经济性，本文以国内规范及储罐实例为主线，对储罐的报警液位设置进行探讨，以期对同行有所帮助。

关键词：油品储罐液位报警值

储罐内储存的油品，一般为原油和汽油、柴油等成品油，这些油品多数为危险化学品，而这些储罐所在的库区罐组又多数构成重大危险源，为此这些储罐的运行风险一般都比较大，而液位是这些储罐运行的最重要指标之一，但恰恰是储罐液位的报警设置，在各油库或化工厂储运单元存在一些问题，特别是一些中小型油库为了油品中转量，对液位报警高位设置偏高，低位设置偏低，造成运行风险加大，不利于安全管理，为此本文从规范的适应性及液位报警设置的合理性进行论述，并以8000m3的内浮船原油储罐为例对储罐报警的设置进行探讨，供同行参考。
１关于储罐的报警及联锁，我们先看现行的相关规范：
关于储罐报警的全过程管理我们可以参照《化工企业工艺报警管理实施指南》（TCCSAS 012-2022），但就储罐的报警值设置我们主要参照《石油化工储运系统罐区设计规范》(SH/T 3007-2014)等相关现行规范，下面先对这些规范的适用应性及具体规定进行论述。
1.1《石油化工储运系统罐区设计规范》(SH/T 3007-2014)
1.1.1适用范围：适用于石油化工和煤化工企业的液体物料储运系统罐区的新建、改建和扩建工程设计，不适用于液化烃和液氨的低温常压储罐区、液化天然气储罐区设计。这里需要说明的是石油库的设计是否执行该标准，需要看《石油库设计规范》(GB50074-2014)有没有明确，如果明确了就执行《石油库设计规范》，没有明确就要执行《石油化工储运系统罐区设计规范》，因为《石油化工储运系统罐区设计规范》对储罐区的设计规定比较详细，实用性强，也是《石油库设计规范》(GB50074-2014)中引用的规范之一。
1.1.2设计储存液位：设计储存液位包括设计储存高液位和设计储存低液位。《石油化工储运系统罐区设计规范》(SH/T3007-2014) 4.1.8条对储罐的设计储存高液位（h）做了如下规定：对于固定顶罐的设计储存高液位宜按下式计算：h=H1-(h1+h2+h3) 式中，H1表示罐壁高度、h1表示泡沫发生器下沿到罐壁顶端的高度、h2表示10-15分钟储罐最大进液量折算高度、h3表示安全裕量（包括泡沫混合液厚度及液体膨胀高度，可取0.3米）；而对于浮船罐、内浮船罐的设计储存高液位宜按下式计算：h=h4-( h2+h5) 式中h4表示浮船设计最大高度（浮船底面）,h2表示10-15分钟储罐最大进液量折算高度、h5表示安全裕量（包括液体的膨胀高度和保护浮盘所需裕量，可取0.3米）；4.1.9条规定了储罐的设计储存低液位设定值，应满足以下三条:1) 从低液位报警开始10-15分钟内泵不会发生气蚀；2) 浮船储罐或内浮船储罐的设计储存低液位宜高出浮船落底高度0.2米；3) 有加热器（加温管）的储罐要高于加热器（加温管）的最高点。

1.1.3报警及联锁：《石油化工储运系统罐区设计规范》在仪表选用与安装中对储罐的报警及联锁设置做了明确规定。其中第5.4.2条规定储罐高液位报警的设定高度不应高于设计储存高液位h，储罐低液位报警的设定高度不应低于设计储存低液位；第5.4.3条对高高液位、低低液位报警及联锁进行了规定，规定储存Ⅰ级和Ⅱ级的毒性液体的储罐、容积大于等于3000m3的甲B和乙A类可燃液体储罐、容积大于等于10000m3的其它类液体储罐应设高高液位报警及联锁，高高液位报警应联锁关闭储罐进口管道控制阀。高高液位报警的设定高度h6=h+h2；5.4.4规定装置原料储罐宜设低低液位报警，低低液位报警宜联锁停泵，其中对低低位报警值没有具体规定。
从以上规定看出《石油化工储运系统罐区设计规范》对如何确定高位报警、高高位报警值做出了详细的规定，一般在储罐设计过程中会根据以上规定计算出储罐的设计储存高液位（h）和设计储存低液位。企业仅需要根据实际情况计算出10-15分钟储罐最大进液量折算高度h2，就可以得到高高液位报警值。
1.2《石油库设计规范》(GB50074-2014)
1.2.1适用范围：适用于新建、扩建和改建石油库的设计，不适用于石油化工企业厂区内的易燃和可燃液体储运设施等7种情况，因为这7种情况已有专门的规范，特别是《石油化工企业设计防火标准》GB50160-2008已广泛应用于石油化工企业厂区内的储运设施，因此这里说的石油库指非石油化工企业厂区内的独立库区。其中第1.0.3条规定指出：“石油库设计除应执行本规范外，尚应符合国家现行有关标准规定”这包含两种意思：其一石油库设计中该规范有明确规定的执行该规范；其二该规范没有明确规定的可按国家现行有关标准规定执行。
1.2.2报警与联锁：《石油库设计规范》对石油库的自动化监控水平进行了规定，其中液位是储罐需要监控的最重要参数，是防止储罐满溢的必要措施，必须严格执行。其中15.1.1条规定：储罐高液位报警的设定高度应符合《石油化工储运系统罐区设计规范》(SH/T3007-2014)的规定；储罐低液位报警应满足泵不发生气蚀的要求，浮船罐的低液位报警设定高度（距罐底板）宜高于浮船落底高度0.2米及以上；15.1.2规定了设定高高液位报警及联锁的要求，较《石油化工储运系统罐区设计规范》5.4条略显宽松；15.1.3规定了大于等于50000m3的浮船罐应设置低低液位报警及联锁（报警同时联锁停泵），低低液位报警及联锁的高度（距罐底板）不应低于浮船落底高度；15.1.4规定用于高高、低低液位报警信号的液位测量仪表应采用单独的液位连续测量仪表或液位开关，并应在自动控制系统中设置报警及联锁，与《石油化工储运系统罐区设计规范》5.4.5条规定一致。
1.3《石油化工企业设计防火标准》(GB50160-2008)
1.3.1适用范围：本规范适用于石油化工企业新建、扩建或改建工程的防火设计。因此石油化工企业内的储罐区设计适用于该标准。
1.3.2《石油化工企业设计防火标准》6.2.23 条规定：“可燃液体的储罐应设液位计和高液位报警器，必要时可设自动联锁切断进料设施”，除此之外没有其它关于高报、高高报的规定，为此《石油化工储运系统罐区设计规范》(SH/T3007-2014)的规定是石油化工企业内液体物料储运罐区新建、改建和扩建的工程设计的重要依据。
从以上各规范规定看出《石油库设计规范》规定较《石油化工储运系统罐区设计规范》略有宽松，但基本要求一致，对报警及联锁值设置的规定有相互补充的地方。个人认为对于石油库采用《石油库设计规范》是毋庸置疑的，但《石油库设计规范》没有明确的方面应用《石油化工储运系统罐区设计规范》进行补充，当然如果条件允许或工作容积的略微变动对实际库区经济运行影响不大的情况下，也可以采用两规范中较为严格的规定来提升油库的安全等级。下面我们以某油库8000m3原油储罐的报警设置为例进行解读。
2 我们以某库区的G401原油储罐为例进行报警及联锁的设置分析
2.1基本情况：某石油库区原油罐组共有8台原油储罐，该罐组构成三级重大危险源。该罐储存介质为原油，属于甲B类可燃液体，每台储罐计算容积8510m3，公称容积8000 m3，直径28.33m，罐壁高度13.50m，设计储存高液位12.10m，浮船落底位置1.80m，G401为该罐组的其中一个储罐。
2.2设置报警的必要性：因为该库区为独立的石油库，为此适用《石油库设计规范》，因建成于2008年，为此执行的是《石油库设计规范》(GB50074-2002)规范，当时没有高高位、低低位报警联锁系统，后根据《国家安全监管总局关于进一步加强化学品罐区安全管理的通知》（安监总管三〔2014〕68号）要求进行了整改，因为当时《石油化工储运系统罐区设计规范》(SH/T3007-2014)已发布，《石油库设计规范》(GB50074-2014)也很快发布，为此当时根据《通知》要求主要参考以上规范于2016年增加了高高液位报警联锁，2019年根据专家建议又增加了低低液位报警及联锁，因为低低位报警及联锁的设置有利于保证《通知》中规定的 “储罐正常操作时严禁内浮船罐浮盘和物料之间形成空间”条款，为此还是必要的。
2.3报警值的设定：我们根据《石油化工储运系统罐区设计规范》(SH/T3007-2014)和《石油库设计规范》(GB50074-2014)两规范中较为严格的规定来进行报警及联锁设定：
2.3.1因为设计图中已给出储罐的设计储存高液位（h）为12.1m，为此根据《石油化工储运系统罐区设计规范》5.4条规定储罐高液位报警的设定高度不应高于设计储存高液位h，我们可以取12.1m，而根据该规范规定高高位报警的设定高度：h6=h+h2，其中h2为10-15分钟储罐最大进液量折算高度，根据设计及实际运行数据，单罐收油时最大进料量为1200m3/h，10分钟则为200m3，折合高度为0.317m，我们取0.3m，则高高位报警h6=h+h2=12.1+0.3=12.4m。
2.3.2根据《石油化工储运系统罐区设计规范》4.1.9条规定设计储存低液位高于浮船落底高度0.2米，因设计图中浮船落底高度为1.80m，则设计储存低液位为2.0米，根据5.4条规定储罐低液位报警的设定高度不应低于设计储存低液位，则低液位报警可设为2.0m，但考虑到罐底加温管为蛇形管，铝浮船支腿落底会有稳定性风险，所以我们增加一定的安全裕量，可以取2.5m，因《石油化工储运系统罐区设计规范》对低低报警没有规定，反而是《石油库设计规范》(GB50074-2014) 15.1.3规定低低位报警及联锁的高度不应低于浮船落底高度，即1.8m，但我们处于同样考虑，留一定的裕量，取2.2m。
2.3.3为此G401的报警及联锁值设定如下表：

储罐高报低报联锁值
G401 12.1m 2.5m 低低：2.2m；高高:12.4m

3 建议：在正常操作中要设置操作范围值，该操作范围以不易触发报警值为宜，例如G401的正常操作范围可设定为2.6m到12.0m，这样能有效避免日常操作中报警频繁的现象。