低温液体预应力混凝土全容罐的压力安全控制系统及方法与流程

本发明涉及大型低温液体预应力混凝土全容罐技术领域，具体涉及低温液体预应力混凝土全容罐的压力安全控制系统及方法。

背景技术：

目前，用于储存低温液体的贮罐逐渐向大容量的预应力混凝土全容罐发展，其规模从两万立方米扩大到十六万立方米及以上；其贮存液体的工作温度低于-100℃，且属于易燃易爆气体，一旦发生事故，不仅是巨大的经济损失，更加可能造成人员及环境的危害。所以大型低温液体贮罐的运行安全成为最核心的问题，因为预应力混凝土低温储罐属于常压罐，不能承受较高的压力，所以控制低温液体贮罐的压力是保证储罐安全运行的重要保证。贮罐的压力超过设计压力，预应力混凝土罐会破裂，造成低温液体外漏，产生爆炸等风险；贮罐的压力低于设计压力，变成负压，会使储罐失稳，造成破坏。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了低温液体预应力混凝土全容罐的压力安全控制系统及方法。

本发明的技术方案如下：

大型低温液体预应力混凝土全容罐的压力安全控制系统，其特征在于，包括压力表、压力变送器，控制系统、紧急切断系统、液体泵、进液阀门、补气阀门、排火炬控制阀、压缩机、安全阀及真空吸气阀；

所述压力表、压力变送器，安装在低温液体贮罐顶部，测量低温液体贮罐的压力并与控制系统和紧急切断系统连接，用于压力的测量；

所述控制系统，安装在中央控制室，通过信号与压力变送器、阀门、液体泵及压缩机连接，用于对低温液体贮罐内压力显示、报警、控制和控制联锁；

所述紧急切断系统，安装在中央控制室，通过信号与压力变送器、阀门、液体泵及压缩机连接，用于紧急情况下停车连锁；

所述液体泵与低温液体贮罐连接，用于将低温液体贮罐内的液体送出，引起低温液体贮罐压力下降；

所述压缩机与低温液体贮罐连接，用于将低温液体贮罐内的BOG气体抽出并压缩，引起低温液体贮罐内的压力下降，

所述安全阀与低温液体贮罐连接，用于将低温液体贮罐内BOG气体排放至火炬；

所述真空吸气阀与低温液体贮罐连接，用于将防止低温液体贮罐发生负压；

所述进液阀门与低温液体贮罐连接，用于控制液体卸料至低温液体贮罐，引起低温液体贮罐的压力上升；

所述排火炬控制阀与低温液体贮罐连接，用于将低温液体贮罐内的BOG气体排到火炬，引起低温液体贮罐内的压力下降；

所述补气阀与低温液体贮罐连接，用于将氮气补充到低温液体贮罐内，引起低温液体贮罐内的压力上升。

所述的大型低温液体预应力混凝土全容罐的压力安全控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1）当低温液体贮罐的压力高于正常工作压力时，控制系统接收到安装在低温液体贮罐顶部的压力变送器的压力信号，开始报警；当压力继续上升达到控制值时，控制系统自动启动压缩机；当压力继续上升达到第一联锁值时，控制系统继续运行压缩机，关闭进液阀门,打开排火炬控制阀；当压力继续上升达到第二联锁值时，紧急切断系统关闭所有液体泵和压缩机并切断机组的动力电源，封闭低温储罐；当压力仍然继续上升至第三联锁值时，安全阀起跳泄压。

步骤2）当低温液体贮罐的压力低于正常工作压力时，控制系统接收安装在低温液体贮罐顶部的压力变送器的压力信号，开始报警；当压力继续下降至第一联锁值时，控制系统向压缩机发出停止信号；当压力继续下降至第二联锁值时，紧急切断系统关闭液体泵和压缩机并切断动力电源；当压力继续下降至第三联锁值时并打开补气阀，迅速补充低温液体贮罐的压力；当压力仍然下降至第四联锁值时，真空吸气阀打开，保证低温液体贮罐不出现负压。

本发明的有益效果是：该控制系统及控制方法完全能够确保大型低温预应力混凝土全容罐的安全，无论由于气候还是操作或者故障等原因引起的贮罐压力的上升或者下降，都能够安全的控制在贮罐的设计压力范围内。

附图说明

图1为发明的整体结构示意图；

图中：PICAS-1、PICAS-2、PIAZ-3均为压力变送器，PG-1为现场压力表，V1、V4均为切断阀，V2、V3均为带电磁阀的调节阀,AS1、AS2均为安全阀，AS3为真空吸气阀，P-1为低温液体泵，B-1为BOG压缩机，T-1为低温液体贮罐，US-1、US-2均为DCS逻辑功能块，UZ-1为ESD逻辑功能块。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本发明作进一步描述。

如图1所示，低温液体预应力混凝土全容罐的压力安全控制系统主要包括八个部分：

1）压力变送器PICAS-1、PICAS-2、PIAZ-3，安装在低温液体贮罐顶部，测量低温液体贮罐的压力并与控制系统和紧急切断系统连接，主要用于低温液体贮罐压力的测量，PICAS-1、PICAS-2及PIAZ-3三台压力变送器根据不同安全要求都采用安全仪表完整性等级评估的仪表，以达到最高的安全等级和准确度。现场配置1台压力表PG-1，用于现场巡检校对压力变送器用。

2）控制系统（DCS），安装在中央控制室。控制系统DCS中的逻辑功能块US-1、US-2通过信号与液位计、PICAS-1、PICAS-2、低温液体泵P-1、BOG压缩机B-1及阀门V1、V2、V3、V4连接，主要用于对低温液体贮罐内压力的显示、报警及控制联锁。

3）紧急切断系统（ESD），安装在中央控制室。紧急切断系统（ESD）中的逻辑功能块UZ-1通过信号与压力变送器PIAZ-3、低温液体泵P-1、BOG压缩机B-1及阀门V1、V2、V4连接，主要用于紧急情况下停车连锁。

4）液体泵P-1，与低温液体贮罐连接；用于将低温液体贮罐内的液体送出，引起低温液体贮罐压力的下降。

5）进液阀门V1、V2，排火炬控制阀V3、补气阀V4与低温液体贮罐连接；低温船或者低温槽车通过进液管道及阀门将液体卸料至低温液体贮罐，引起低温液体贮罐的压力上升；排火炬控制阀将低温液体贮罐内的BOG气体排到火炬，引起低温液体贮罐内的压力下降；补气阀V4将氮气补充到低温液体贮罐内，引起低温液体贮罐内的压力上升。其中V1、V4为紧急切断阀，V2、V3为带电磁阀的调节阀。

6）压缩机B-1，与低温液体贮罐连接；用于将低温液体贮罐内的BOG气体抽出并压缩，引起低温液体贮罐内的压力下降。

7）安全阀AS1、AS2，安装在低温液体贮罐顶部，在低温液体贮罐压力达到安全阀起跳值时，安全阀向外界大气排放气体。该安全阀采用一用一备，以确保低温液体贮罐安全。

8）真空吸气阀AS3,安装在低温液体贮罐顶部，在低温液体贮罐压力低于大气压时，真空吸气阀向大气吸入空气，保证低温液体贮罐不产生负压。

低温液体预应力混凝土全容罐的压力安全控制方法：具体步骤如下：

1）当低温液体贮罐的压力高于正常工作压力时，控制系统(DCS)接收到压力变送器PICAS-1、PICAS-2信号，手动选择其中的一块压力变送器作为控制输入元件，以选择PICAS-1为例，另外一个压力变送器PICAS-2自动作为监控报警检测元件，当其中任意一个压力信号达到报警值，开始报警；当压力继续上升达到控制值时，控制系统（DCS）接收压力变送器PICAS-1信号，逻辑功能块US-1发出信号，BOG压缩机B-1自动起动，抽取低温液体贮罐内的BOG气体；如果压力继续上升，达到第一联锁值时，控制系统（DCS）继续运行BOG压缩机，关闭进液阀门V1、V2,打开排火炬控制阀V3；如果压力继续上升，达到第二联锁值时，紧急切断系统（ESD）关闭所有液体泵和压缩机并切断机组的动力电源，封闭低温液体贮罐；当压力仍然继续上升至第三联锁值时，安全阀起跳泄压，保证低温低温液体贮罐不超压。

2）当低温液体贮罐的压力低于正常工作压力时，控制系统（DCS）接收到压力变送器PICAS-1、PICAS-2的压力信号，手动选择其中的一块压力变送器作为控制输入元件，以选择PICAS-1为例，另外一个压力变送器PICAS-2自动作为监控报警检测元件，当其中任意一个压力信号达到报警值，开始报警；当压力继续下降达到第一个设定值时，控制系统（DCS）逻辑功能块US-2向BOG压缩机B-1、液体泵P-1发出停机信号；当压力继续下降至第二联锁值时，紧急切断系统（ESD）逻辑功能块UZ-1发出信号，关闭BOG压缩机B-1、液体泵P-1并切断动力电源；当压力继续下降至第三联锁值时并打开补气阀V4，迅速补充低温液体贮罐的压力；当压力仍然下降至第四联锁值时，真空吸气阀打开，保证低温液体贮罐不出现负压。