При заполнении и опорожнении LPG безопасность основывается на двух вопросах: при каких условиях передача не должна начинаться и насколько быстро и в каких точках должны быть перекрыты потоки жидкости и паров в случае возникновения нештатной ситуации? На первый вопрос отвечают защитные блокировки, то есть цепь разрешений (permissive): насос или компрессор не запускается до тех пор, пока не будут подтверждены такие условия, как заземление, положение транспортного средства и наливного рукава, а также правильность выполнения соединений. На второй вопрос отвечает система аварийного останова (ESD): она закрывает аварийные отсечные клапаны, расположенные рядом с соединением автоцистерны, останавливает насос и компрессор и регистрирует событие. Уровень надежности, с которым должны проектироваться соответствующие функции, определяется для каждого проекта на основании оценки рисков.
Важность этих уровней защиты при работе с LPG обусловлена тем, что продукт находится в жидком состоянии под давлением: даже небольшая утечка при выходе до атмосферного давления быстро испаряется и может распространяться вблизи поверхности земли в виде газового облака, более тяжелого, чем воздух. Опасности, связанные с холодными поверхностями и низкими температурами, характерные для криогенной передачи LNG, рассматриваются на отдельной странице; здесь рассматривается передача LPG под давлением при температуре окружающей среды.
Уровни безопасности: автоцистерна, точка передачи и объект
Оборудование безопасности в точке передачи LPG распределяется между тремя зонами ответственности, и их интерфейсы должны быть четко определены:
Оборудование на автоцистерне: клапаны и соединительное оборудование, необходимые для безопасного заполнения, транспортировки и опорожнения LPG-автоцистерн, определяются отдельным стандартом. Внутренние клапаны автоцистерны и система их закрытия относятся к оборудованию автоцистерны; способ взаимодействия терминала с этими клапанами должен быть определен в начале проекта.
Оборудование точки передачи: шланг или наливной рукав, разрывная муфта, аварийные отсечные клапаны на жидкостной и паровой линиях, термопредохранительные клапаны, контроль заземления и локальные кнопки аварийного останова относятся к этой зоне.
Системы объекта: газовые детекторы, система обнаружения пожара, общая система ESD объекта и отсечные клапаны на выходах резервуаров хранения дополняют безопасность точки передачи.
Цепь разрешений: что проверяется перед началом передачи
Цепь разрешений представляет собой логику, при которой каждое условие подтверждается соответствующим сигналом, а при исчезновении одного из условий передача останавливается. Типичные разрешения следующие:
Разрешение | Что предотвращает | Что необходимо определить при проектировании |
|---|---|---|
Заземление автоцистерны подтверждено | Риск воспламенения из-за накопления статического электричества | Контролировать только контакт зажима или также подтверждать соединение с корпусом автоцистерны |
Положение и неподвижность транспортного средства | Движение автоцистерны при подключенном шланге | Метод определения положения и интерфейс блокировки со стороны транспортного средства |
Рукав или шланг подключен и не находится в парковочном положении | Начало потока до завершения соединения | Расположение концевых выключателей и датчиков парковочного положения рукава |
Предел заполнения автоцистерны | Превышение допустимого уровня заполнения автоцистерны | Какой метод будет использоваться: фиксированный индикатор уровня, предварительная установка счетчика или взвешивание |
Присутствие оператора | Продолжение передачи без наблюдения | Требуется ли система периодического подтверждения, например кнопка присутствия оператора |
Система ESD исправна | Проведение передачи при неисправной цепи безопасности | Обратная связь положения клапанов ESD и контроль цепи |
Резервуары LPG заполняются не полностью, чтобы оставалось пространство для расширения жидкости при повышении температуры; максимально допустимый уровень заполнения определяется нормативными требованиями. Поэтому ограничение уровня заполнения является неотъемлемой частью цепи разрешений при заполнении LPG. Какой индикатор или измерение принимается за основу, подробно описано на странице «Системы заполнения LPG-автоцистерн». Присутствие сотрудника вблизи точки подключения на протяжении всего процесса передачи также является эксплуатационным требованием во многих нормативных документах.
Аварийный останов: инициирующие сигналы и последующие действия
Инициирующими сигналами ESD являются локальные и дистанционные кнопки аварийного останова, высокий уровень тревоги газовых детекторов, обнаружение пожара, потеря одного из сигналов цепи разрешений, аномальное давление и общая команда ESD объекта. После срабатывания типичная последовательность действий следующая:
Остановка насоса или компрессора.
Закрытие аварийных отсечных клапанов на жидкостной и паровой линиях.
Если предусмотрено, подача сигнала на закрытие выходных клапанов резервуаров хранения и внутренних клапанов автоцистерны.
Регистрация события с указанием инициировавшего сигнала и времени.
Система остается заблокированной до тех пор, пока причина не будет устранена и уполномоченное лицо осознанно не выполнит сброс.
Время закрытия клапанов выбирается с учетом баланса между предотвращением гидравлического удара в трубопроводе и ограничением количества утечки. Поскольку после аварийного закрытия жидкий LPG, остающийся между двумя закрытыми клапанами, при нагреве создает давление, такие участки должны быть защищены термопредохранительными клапанами.
Расположение разрывных муфт и аварийных отсечных клапанов
Движение транспортного средства при подключенной автоцистерне является одним из наиболее серьезных сценариев при передаче LPG. Разрывная муфта представляет собой элемент, который при определенном усилии натяжения разъединяется, закрывая обе стороны и предотвращая разрыв шланга или наливного рукава; для жидкостной и паровой линий она рассматривается отдельно. Аварийные отсечные клапаны размещаются на жидкостной линии вблизи шлангового соединения таким образом, чтобы их можно было закрыть дистанционно; некоторые нормативные требования прямо предусматривают наличие в этой точке дистанционно управляемого отсечного клапана либо обратного или скоростного клапана. Чем ближе клапан расположен к соединению, тем меньше количество продукта, которое может быть высвобождено при разрыве или утечке.
Связь между обнаружением газа и ESD
Поскольку пары LPG тяжелее воздуха, газовые детекторы размещаются в низких точках, где может скапливаться утечка, а также вблизи точки передачи. Количество и расположение детекторов определяются на основании классификации взрывоопасных зон и возможных источников утечки. В логике обнаружения обычно используются два уровня: первый уровень — сигнал тревоги и предупреждение оператора, второй уровень — автоматическое срабатывание ESD. Использование нескольких детекторов с логикой голосования снижает вероятность ненужных остановов, вызванных отказом одного детектора. Уровни тревоги и структура голосования являются проектно-зависимыми и определяются совместно с оценкой рисков. Метод защиты электрооборудования в точке передачи также выбирается в соответствии с той же классификацией; наличие отдельных сертификатов на устройства не отменяет необходимости оценки пакета, объединяющего эти устройства, как единой системы.
Как определяется уровень надежности (SIL)?
Не каждая функция безопасности обязана проектироваться с определенным уровнем полноты безопасности (SIL); необходимость рассматривать функцию как часть системы противоаварийной защиты и требуемый уровень определяются на основании оценки рисков в рамках жизненного цикла, установленного стандартами функциональной безопасности для процессной промышленности. Одна и та же функция на двух разных терминалах может иметь разные уровни. Поэтому не существует общего правила вроде «система ESD для LPG должна иметь такой-то уровень SIL»; уровень зависит от компоновки объекта, объема запасов, частоты эксплуатации и других уровней защиты. Периодические функциональные испытания и испытания закрытия клапанов после завершения проектирования также являются частью этого жизненного цикла.
Вклад TLY Enerji
TLY Enerji предоставляет услуги по проектированию, поставке оборудования и инженерному сопровождению станций заполнения и опорожнения LPG-автоцистерн; в продуктовый портфель входят детекторы пламени и газа, оборудование для измерения давления и промышленные клапаны. В зависимости от объема проекта могут выполняться выбор и поставка аварийных отсечных клапанов, приборов системы газообнаружения и устройств для сигналов разрешения, конфигурирование логики блокировок на базе PLC, монтаж, испытания и поддержка при вводе в эксплуатацию. Уровни SIL функций безопасности определяются на основании оценки рисков владельца объекта, и проектирование выполняется с учетом этих исходных данных.
Исходные данные, необходимые для проектирования системы безопасности
Оценка рисков объекта или результаты HAZOP и, при наличии, установленные целевые уровни SIL.
Классификация взрывоопасных зон и исследование размещения газовых детекторов.
Общая архитектура ESD объекта и место точки передачи в этой архитектуре.
Информация о внутренних клапанах и соединительном оборудовании различных типов автоцистерн.
Метод контроля предельного уровня заполнения автоцистерны.
Режим работы операторов и применимые национальные нормативные требования к объектам LPG.
Связанные страницы
Системы заполнения LPG-автоцистерн: предел степени заполнения и методы определения количества.
Скиды заполнения и опорожнения LPG: интеграция оборудования безопасности в предварительно собранный пакет.
Криогенные системы ESD и безопасности: уровни безопасности, специфичные для низких температур при передаче LNG.
Системы заземления и предотвращения перелива: подробная информация о подтверждении заземления и разрешениях системы предотвращения перелива.
Системы возврата паров LPG: включение паровой линии в систему аварийного отсечения.
Вопросы об ESD и блокировках LPG
В чем разница между блокировкой и аварийным остановом?
Блокировка контролирует условия, необходимые для начала и продолжения передачи: если отсутствует один из таких сигналов, как заземление, положение транспортного средства и рукава или предел заполнения, насос не запускается либо останавливается. Аварийный останов, в свою очередь, срабатывает при возникновении нештатной ситуации, закрывает клапаны, останавливает оборудование и удерживает систему в заблокированном состоянии до осознанного сброса. Обе функции могут находиться в одной системе управления, однако их функции и требования к надежности оцениваются отдельно.
Обязателен ли определенный уровень SIL для системы ESD LPG?
Общего обязательного уровня не существует. Необходимость проектирования функции как системы противоаварийной защиты и требуемый уровень определяются на основании оценки рисков конкретного объекта. Объем запасов, компоновка, частота эксплуатации и другие уровни защиты влияют на результат. Национальное законодательство или корпоративные стандарты предприятия могут устанавливать дополнительные требования.
Почему аварийный отсечной клапан должен находиться рядом с соединением автоцистерны?
Количество продукта, которое может выйти наружу при разрыве шланга или утечке в соединении, зависит от объема трубопровода между точкой утечки и ближайшим закрытым клапаном. Чем ближе клапан находится к соединению, тем меньше этот объем. Поэтому во многих нормативных документах предусматривается размещение дистанционно закрываемого клапана на жидкостной линии вблизи шлангового соединения; паровая линия оценивается по тому же принципу.
Должна ли передача немедленно останавливаться при сигнале газового детектора?
Обычно применяется двухступенчатая структура: на низком уровне — сигнал тревоги и предупреждение оператора, на высоком уровне — автоматический аварийный останов. Использование нескольких детекторов с логикой голосования предотвращает ненужную остановку из-за одного неисправного детектора. Уровни тревоги, размещение детекторов и структура голосования определяются на основании оценки рисков объекта.
Как система снова вводится в эксплуатацию после ESD?
После срабатывания ESD система остается заблокированной до тех пор, пока причина не будет выявлена и устранена. Сброс выполняется осознанным действием уполномоченного лица; автоматический повторный запуск обычно не предусматривается. Перед сбросом необходимо проверить состояние жидкости, запертой между закрытыми клапанами, целостность соединений и возвращение системы газообнаружения к нормальным значениям.