２０１Ｆｅｂｒ０年第３６卷第２期 ｕａｒｙ ２０１０ 工业安全与环保 Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ・ ３１ ・ 液化石油气（ＬＰＧ）储罐安全监测研究 张雅萍 苏举端 于胜男２梅甫定２ （１．岩土钻掘与防护教育部工程研究中心武汉４３００７４；２．中国地质大学（武Ｒ）－ｒ－程学院武汉４３００７４） 摘要通过对液化石油气储罐的火灾危险特性进行分析，说明了安全监控系统的重要性，提出了储罐区需要监测的 参数。在对监测参数进行分析的基础上，给出了对监测参数进行监测的传感器，并对传感器的原理进行了介绍。最后结合 计算机监测的相关知识，给出了用于液化石油气储罐的安全监测系统，并对系统可能受到的影响提出了一些抗干扰的措施。 关键词安全监测ＬＰＧ储罐火灾监测系统 Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＯＨ Ｓａｆｅｔｙ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｐｅｔｒｏｌｅｔｍａ Ｇａｓ Ｔａｎｋ ＺＨＡＮＧＹａｐｉｎｇｔ ＳＵ Ｊｕｄｕａｎ ＹＵ Ｓｈｅｕｗａｎ２ ＭＥＩ Ｆｕｄｉｇｎ２ （１． 咖Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅ／ｇｅｔ ｏｆＲｏｃｋ—Ｓｏ／／ 删昭＆Ｅｘｃａｖａｔ／ｏｎ ａｎｄ Ｐｒｏｔｅｃｔ／ｏｎ，Ｍ／ｎ／ｓｔｒｙ ｏｆＥｄｕｃａｔｏ／ｎ Ｗｕｈａｎ ４３００７４） Ａｂｓｌｔ￣ｃｔ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅ ｈａｚａｒｄｓ ｏｆＩ２Ｇｔａｎｋ ０ｆｔｈｅｆｉｒｅｒｉｓｋ，ｅｘｐｌａｉｎｓｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｏｆ ｓａｆｅｔｙ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ西、ｒ船ｔｈｅｐａ・ ｒａｍｅｔｅｒａｔｈａｔ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅｍｏｎｉｔｏｒｅｄ．Ｂａｓｅｄ ｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｅｓ ｏｎｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｅｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．ｔｈｅ￣ｒｌｉｆｏｒｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａｎｄ ａｌｓｏｉｔｓｐｒｉｎｃｉｐｌｅ￣ａｌ ｄｉｓ・ ｃｕｓｓｅｄ．Ｉｎ ａｃｃｏｒｄａｎｃｅｗｉｔ｝ｌｔｈｅ ｒｅｌａｔｅｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｎｏｍｏｎｉｔｏｒｅｄ ｂｙｔｈｅ（￣ｑｌｐｕｔｅｒ，ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｎｏ ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｅｄｉｎＬＰＧ蚴ｉｓ ｓｉｖｅｕ，ａｎｄ ｓ呲１ｅ ａｎｔｉ—ｊａｎｎｎｉｎｇｔｎｅｆｌｓｕｒｅ８ ａＩｅ ｒａｉｓｅｄｔｏ ｐｒｏｔｅｃｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ ｓａｆｅｔｙ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｌｉｑｕｅｆｉｄｅ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｇａｓ ｔａｎｋ ｆｉｅｒ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ 随着石油化学工业的发展，液化石油气作为一种化工基 ２可能选择的安全参数 本原料和新型燃料，已越来越受到人们的重视，与此同时液 对液化石油气储罐的安全监测主要是对温度、液位、压 化石油气储罐发生事故的几率逐渐增加…。做好储罐的安 力和易燃易爆气体浓度的监测。温度超限会加速油品的挥 全监测和管理工作，避免储罐事故的发生，是非常必要的。 发。由于挥发出来的气体点燃能都很小，易在高温下引燃， 根据环境，选择合适的安全参数，通过计算机技术来实施过 因此对温度的监测是很有必要的。油品的溢出可能引发火 程自动监控，对及时发现系统故障，增强系统应急处理能力 灾、爆炸等恶性事故，由于油的流动性，还有可能造成其他储 具有重要的意义。 罐发生事故，扩大事故损失。因此对液位进行监控，就可以 １监测意义 及时发现液位的异常情况。压力一般是伴随反应器内或罐 液化石油气（【ＰＧ）是非常重要的燃料，在工业和１３常生 体内化学反应热聚积所导致的温度异常而出现。发生燃烧 活中使用量大。一旦大量泄漏，极易与周围空气混合形成爆 类、自燃类和反应失控类火灾或爆炸，以及由液相向气相急 炸性混合物，如遇明火引起火灾爆炸，其产生的爆炸冲击波 剧相变引起的蒸汽爆炸等，都是首先发生压力或内压异常 及爆炸火球热辐射破坏、伤害作用极大，并且伤害范围大，极 所致。因此对压力进行监控，就可以预防火灾爆炸的发生。 易导致次生灾害。液化石油气极易挥发，在空气中其体积迅 可燃气体是在其浓度达到一定程度，扩散作用已经不能发 速扩大２５０—３００倍，散逸在空气中的液化石油气遇火可能 挥作用时才会引发火灾和爆炸，所以对可燃性气体的浓度 先爆炸后燃烧，或是先燃烧后爆炸，这２种情况均是瞬间完 进行监测可以有效防止因气体蒸发而引发的火灾。 成，使周围人们措手不及，很难防范和采取措施，后果不堪设 ３监测标准 想。因此，做好Ｉ／＇Ｇ储罐安全监测工作具有十分重要的意 根据液化石油气的物质性质，确定ＬｐＧ的安全参数的监 义。 测标准，见表１。 表１ 液化石油气储罐物质防火防爆安全参数 液体表面都有一定量的蒸气存在，由于蒸气压的大小取 决定。可燃液体表面的蒸气与空气形成的混合气体与火源 决于液体所处的温度，因此，蒸气的含量也由液体的温度所 接近时会发生瞬间燃烧，出现瞬间火苗或闪光。这种现象称 ・ ３２・ 为闪燃，闪燃的最低温度称为闪点。可燃烧液体的温度高于 其闪点时，随时都有被火点燃的危险。 ４仪表的选择 ４．１温度仪表 选用数字式温度监测仪表。测量结果以数字显示，方便 读数且免去读数误差，更重要的是可以将测量结果以数字形 式输入电子计算机，从而实现生产过程的高度自动化和安全 监测的微机化管理。但是，数字式温度测量仪表的线路结构 复杂，成本较高，稳定性及可靠性需要进一步提高。数字式 温度监测仪表的结构如图１。 图１ 数字式温度测量仪表的结构 热电偶或热电阻等测温元件将被测温度转变为电信号 Ｅｔ或Ｒｌ，变送器继续将其变换为与温度有线性关系的０—１０ ｍＡ或４—２０ ｍＡ直流电流信号。此电流作用于指示记录装 置或调节装置，即可通过一般的现实仪表来指示温度或调节 器去控制温度；若经模数转换器进人数字显示装置就能得到 温度的数字显示，进入电子计算机就能将温度的测量和控制 纳入电子计算机全面监测系统。 ４．２液位仪表 应用浮力原理测量液位是利用漂浮于液面上的浮标或 沉浸于液体中的浮筒对液位进行测量。当液位变化时，前者 产生相应的位移，且所受到的浮力不变，而后者则发生浮力 的变化。因此，只要能测出浮标的位移或浮筒所受到的浮力 变化，就可求得液位的高低。 用浮筒测液位的方法称为变浮力法，在工业中用得较 多，其原理是通过检测元件把液位的变化转换成为力的变 化，然后再把力的变化转换为机械位移，并通过转换器变机 械位移为电或气的信号。 ４．３压力仪表 为使测量系统具有最佳的动态性能，传感器与测压点处 的连接应采用管道一容腔型的安装方式，如图２。 １一膜片；２一容腔；３一管道 图２传感器安装方式 压力测量系统可等效成如图３（ａ）所示连接管道（直径 ｄ，长度￡ ）和容腔（容积 ）构成的压力传输系统。连接管 道中取在压点一端的压力为被测压力Ｐ（ｔ），与容腔（此容腔 被压力传感器的膜片封闭）相连的另一端的压力即为容腔压 力Ｐ （ｔ）。Ｐ （ｔ）也就是作用于膜片上的压力。将传感器膜 片简化成支承于弹簧上的具有集中质量的活塞，如图３（ｂ） 所示。在进行动态压力测量时，由于容腔内流体的流速很 小，其加速度也很小，可忽略不计（可不计其惯性质量），故充 满容腔的流体可看成是一个理想弹簧。此压力传输管道和 容腔又可以简化成图３（ｃ）所示二阶系统，由此模型可建立 以ｐ（ｔ）Ｙ￣ＩＡ．，Ｐ （￡）为输出的运动微分方程［ 。 ｐ（ｔ） 图３压力测量的简化 ４．４浓度仪表 所选可燃气体检测报警器的主要性能指标应满足以下 要求：①适用于检测空气中的可燃气体；②检测范围在０— １００％；③可燃气体爆炸下限（ＬＥＬ）报警值设定在≤２５％ＬＥＬ （１级）或≤５０％Ⅱ （２级）；④响应时问应小于６０ ｓ。光离子 化气体传感器不仅可以用于测定可燃气体，也可以测定有机 和无机有毒气体。 化合物气体都有其电离电位，当分子被紫外光照射时， 如果紫外光光子的能量大于化合物的电离电位，则化合物分 子与光子碰撞被电离。光离子化检测仪的内置气泵把空气 吸人后，进入离子化腔，在固定强度的紫外光照射下，化合物 被击碎电离成正离子和负离子，这一过程称为光离子化。带 电荷的离子在电场的作用下，分别被阳极和阴极捕捉，并在 阳极一阴极间产生电流，电流的大小与化合物浓度成正比， 电流转化成浓度信号，在屏幕上显示出来。 ４．５火灾探测器选择 火灾探测器的选择一般应结合石油储罐区储存的油品 来决定。由于油品燃烧都会产生大量的热，因此对火灾的探 测可选用热学式气体监测仪。 热学式气体检测仪是利用有毒有害物质燃烧或氧化时 所产生的热量进行检测，其原理如图４所示。其产生电信号 的原理与热导检测器（ＴＣＤ）的电桥电路相同，测定电桥由热 敏元件Ｒ１、Ｒ２及电阻Ｒ３、风组成。Ｒ１通过被测气体，如无 可燃气体存在，电桥处于平衡状态，无信号输出。当含有可 燃气体时，气体被点燃燃烧或经接触剂氧化而产生热能，使 Ｒｌ的温度升高，温度的变化导致Ｒｌ电阻变化，此时电桥产 生不平衡电压，输出电流使微安表指针偏转，标定仪器时已 将指示值转化成可燃气体的含量，所以由微安表上指出可燃 气体的含量，或由电桥不平衡电压启动报警，装置发出光、声 或电信号，调节可变电阻Ｒ５，可改变电桥两端所加电压，因 而改变测定浓度范围或报警浓度。Ｒ２的作用是环境温度改 变时，补偿热敏电阻阻值的变化对输出信号的影响。 开关 图４ 热学式气体测定器示意 ５监测系统图及抗干扰措施 ５．１ 系统监测图及工作原理 如图５，采集每个储罐所储运液体的多点多种参 数，并通过ＲＳ４８５网络和ＵＳＢ接口上传数据，这种组网方式 具有接Ｉ＝１简单、灵活性好、价格低、易于控制等优点，能够及 时、有效地发现温度、压力、液位变化和气体泄漏等异常事 故。在监控室的控制ＰＣ机上，图形化的虚拟仪器可以让工 通信凄口 作人员更直观、简便、实时地掌握各罐车或集装箱处的情况， 以便采取及时、正确的处理措施。 上 监程 位机控序 仪面一系＝报 器板＝统ｌ虚显＝消＝现系 拟示一防＝场统 Ｉ警 数据采集模块 图５ 系统监测 在系统图中，数据采集模块接受各处理仪表的输出信 号，如可燃气体浓度、储罐温度、液位、压力等工艺参数探测 器的输出信号，通过通信接口，监控主机主要完成对安全参 数的连续采集处理，把采集到的信号在虚拟仪器上显示出 来，以便直观地看到储罐区内的介质状态，时刻了解其动态； 若储罐内有异常情况发生，现场报警系统启动，工作人员能 第一时间及时采取处理措施，同时通过远程联动控制装置， 消防系统工作，有效启动现场消防设备，实施灭火操作。 ５．２抗干扰技术措施 在ＬＰＣ储罐的监测系统中，被测工艺参数或环境参数往 往分布在各处，不可避免地要遇到各种干扰，一般的热噪声、 温度效应、化学效应、震动等都可能给监测带来影响，产生干 扰。在测量过程中如果不能排除这些干扰，它将歪曲监测的 结果，严重时甚至使监测仪表或测量系统不能正常工作或完 全不能工作。为了避免和减小干扰对测量仪表和测量过程 的影响。往往采取切断耦合通道的措施来抑制干扰。常用的 抑制干扰措施是接地。 在低电平信号测量过程中，为了减小外界电场的影响， 信号导线和测量仪表等均需加以屏蔽。如将接地和屏蔽正 确地结合起来使用，往往能解决大部分的干扰问题。在考虑 接地与屏蔽的正确结合时，信号导线的屏蔽层也必须遵守一 点接地原则，按如图６所示连接方法进行连接。 （１）当有一个不接地的信号源与一个接地放大器相连接 时，信号导线屏蔽层应接至放大器公共端。 （２）当一个接地的信号源与一个不接地放大器相连接 时，即使信号源接的不是大地，信号导线屏蔽层也应接到信 号源的公共端。 由于低电平测量仪表放大器通常都是“浮地”，所以一般 测量系统都是将信号导线屏蔽层接至信号源公共端，以切断 干扰电压的泄漏途径，使测量系统的抗干扰能力仍然保持在 原来的高水平上，即按正确接地所形成的抗干扰水平上。 ６结语 对液化石油气储罐区实施安全监测是减少事故发生的 重要手段。本文对ＩＥ＇Ｇ储罐的安全参数的选择、监测原理及 ・ ３３ ・ 监测仪器的选用上，设计出了ＬＰＧ储罐的安全监测系统及抗 干扰技术措施。此系统能对罐内的安全参数进行自动监测、 显示和报警，并能实现安全联锁动作，以确保石油储罐区的 运行安全。最后在监控系统的可靠性设计上，增加了该系统 的精确性，便于减少误报、漏报的发生。 图６ （ａ、ｂ）信号导线屏蔽层连接方法 参考文献 ［１］齐福强，赵云胜，何云刚．ＬＰＣ罐区火灾爆炸事故危险性分析．工 业安全与环保，２００８，３４（Ｉ）：２７—２９． ［２］李兆爱．液化石油气储罐区火灾爆炸危险性评价．浙江化工。 ２００５：３６（８）：３５—３７． ［３］梁力达，吴娇．石化储罐区安全监测技术研究．工业安全与环保， ２．，００８，３４（９）：４２—４４． ［４］陈南，徐晓楠．石化消防安全检测技术．北京：化学工业出版社， ２０ｏ４． ［５ＩＴ昌明．传感与测试技术．北京：北京航空航天大学出版社。２００６． 作者简介张雅萍，女，１９８７年生，硕士研究生，主要研究方向为工 业灾害控制技术、安全评价。 （收稿日期：２ＯＯ９—０７—０９） 气力输送装置操作与维护 气力输送装置岗位的操作人员，应严格遵循以下安全规 定： （１）除本岗位操作人员外，其他人不得擅自操作该设备， 或干预设备的正常运行。特别是设备的所有起动操作和软 管连接，必须由气力输送装置的操作人员来完成。 （２）与气力输送装置的固定管相连接的软管接头，应布置 在便于操作的地方，并须避免用梯子或移动的、临时的脚手 架。连接软管接头操作的高度应适当，原则上不超过１．５ ｍ。 （３）气力输送装置在工作时，操作人员应注意有规律地向 内加料，避免设备超载。气力输送放置给料机如需要排除堵 塞物或清扫给料机时，在开始工作前必须停止放置给料机。 （４）旋转给料机在开始工作前，如果需要转动转子，必须 使用器具（如辊棒、刀具等），而不能用手。 （５）进行设备修理、处理故障或拆卸防护罩和挡板时，必 须停车断电。在设备起动装置不能起动的情况下，由指定专 人进行操作。 摘自《冶金安全）
