专利名称：试验地面燃料系统的方法
这项发明涉及地面型燃料储存和加注系统，例如U-Feul股份有限公司(Eau Claire，Wisconsin)制造的那些系统。具体地说，本发明涉及试验地面型燃料储存和加注系统抵抗与着火有关的突发事件的能力的方法和系统。
近年来所有现代的飞机场和轮船码头都有某种类型的中途加油设施。最普通的飞机加油设施包括地下储罐和通常按汽车加油站的方式由值班人员操作的地面泵送设备。
这种植根于地下的加油站的一个严重缺点是在筹备和建造这种设施时涉及的时间和劳动。对建造地下设施的费用作出贡献的一些因素包括需要施工许可、分包商、挖方工程以及在为该设施选定永久地点时涉及的时间和平整工程。这类设施一经安装实际上就不能移到飞机场的不同位置、或移到其它飞机场或出售。
近几年，某些地面加油设施已变成市售的。这个领域的发展是由U-Fuel股份有限公司(Eau Claire，Wisconsin)开创的。新地面技术的实例包括在下述美国专利中介绍的系统第5，898，376号敞开式储罐的组合式过量填充报警组件第5，723，842号耐火的地面型储罐系统及其制造方法第5，562，162号移动式加油设施第5，305，926号具有耐火材料的移动式加油设施第4，988，020号移动式加油设施。
往往由制定规章的管理局和地面型燃料储存设施的业主表达的另一个概念是，由于周围物体着火引起灾难性起火或爆炸的可能性。针对这种设备已经颁布的一个标准是在储罐能经得起2小时2000°F环境时把风险充分地最小化。这个标准是按Underwriters Laboratories试验程序2085制定的。
遗憾的是难以在地面型加油系统上完成前面陈述的那种严格模拟现场条件的试验。因为数量足以填充典型的地面型燃料储存设备的燃料(如丙烷、汽油和航空煤油)具有异乎寻常的燃烧能量，在这项发明之前工业界流行的看法是在任何环境条件下让填充燃料的这类设备承受试验性着火都太危险。而是用在空储罐上进行的这种设备试验或者研究烘炉中或起火时的录影资料来代替。
此外，以前的试验方法有时不令人满意，因为它们不考虑象风这样的因素，风在着火期间能够在储罐表面引起陡峭的温度梯度，因此可能产生可能导致储罐破裂的不均匀应变。
显然，在现有技术中就检验地面型燃料储罐和加油系统承受与着火相关的突发事件的能力的方法而言存在着长期空缺的需求，即需要。
因此，本发明的目的是提供一种比迄今已经被实践和建议的试验更精确地模拟类似着火突发事件的检验地面型燃料储罐和加油系统承受与着火相关的突发事件的能力的试验方法。
为了实现本发明的上述和其它的各个方面，按照本发明的一个方面检验地面型燃料储罐的方法包括如下步骤(a)把为商业用途构建的地面型燃料储罐定位在试验位置；(b)至少用打算在营销期间储存在该储罐中的燃料部分地填充该地面型燃料储罐；(c)让该地面型燃料储罐的外部在靠石油维持的火焰中忍受至少15分钟的时间周期；以及(d)检验该地面型燃料储罐的的完整性，以确定着火对该地面型燃料储罐的影响。
按照本发明的第二方面，在检验储罐的耐火特征的同时监视地面型燃料储罐的方法包括如下步骤即确定储罐的完整性；至少用燃料部分地填充该储罐；以及让该储罐的外部承受模拟现场石油着火但不引起储罐中燃料爆炸的加热。
描述本发明特征的这些和各种其它优点以及新颖性特征在权利要求书中被具体地指出。但是，为了更好地理解本发明及其优点以及通过它的使用所达到的目标，应当参照图解说明和介绍本发明的优选实施方案的构成本发明一部分的附图以及相应的说明文字。
图1是依据本发明的优选实施方案检验地面型燃料系统的系统和方法的示意图；图2是一种可以按照本发明进行检验的储罐的侧视图；图3是图2所示储罐的端视图；图4A至图4D是可以在依据本发明优选实施方案的方法中完成的不同步骤的图解说明；图5是描述依据本发明优选实施方案的控制系统的示意图。
现在参照各张附图，在所有的附图中相同的参考数字始终指的是相应的结构，具体地参照图1，按照本发明的优选实施方案适合地面型加油系统检验方法的试验场地10包括位于外围场地14上方的第一部分12。场地或区域14的位置在室外，优选被隔离起来并且充分暴露在复杂条件(如风)下。较小的第二部分16定位在第一部分12之内，如图1所示。试验场地10进一步包括结构设计适合把地面型加油储罐20支撑在升高的位置以保证该储罐的外表面在试验期间大部分暴露在火焰下的固定支架18。正象在图1中所看到的那样，固定支架18是水冷的并且借助管道31被连接在冷却水的水源上。
在图1所示实施方案中储罐20包括用于保存液化燃气(如丙烷)那种类型的加压储罐22。正象在图1中示意地描绘的那样，第一部分12是为容纳热隔离液体(优选水)而设计的，而第二部分16是为容纳石油基的可燃材料而设计的，在优选实施方案中，可燃材料是液体柴油26。
正象在图1中可以进一步看到的那样，试验场地10包括远离试验场地10的支撑台，但与试验场地10优选借助保护套管30用电子仪器连接的分析中心28。
现在看图2和图3，用于储存象汽油或航空煤油那样的可燃液体的燃料储罐32，按照本发明也可以得到有效的检验。正象在图2中看到的那样，地面型燃料储罐32包括圆筒形罐体34和一对端壁36。正象在这些类型的设备中常见的那样，在储罐32顶部提供人孔38以便获得进入储罐32内部的入口，在储罐32顶部还提供安全排放口40，其用途下面将更详细地介绍。正象在图3中可以更好地看到的那样，燃料储罐32借助许多鞍形零件42支撑在基面上，该基面可以是地面也可以是在图1中用18表示的固定支架。储罐32有外表面44和内表面46，它们是由壁34和36定义的，并且定义用于储存液体燃料的内空间。
现在参照图2、图3和图5，人们将看到许多温度传感器48(在优选实施方案中这些传感器是热电偶)位于在地面型燃料储罐32的内表面46上预先选定的位置上。这些位置是事先精心选择的以便测量纵向和圆周方向的温度差并借此了解拉伸和应变的能力，而且可以用于监视储罐32中液体燃料在试验期间的液面。此外，正象在图5中示意说明的那样，第一压力传感器50与构成图1所描绘的分析中心28的计算核心的CPU 62通信。第一压力传感器50的作用下面将更详细地介绍。第二压力传感器64和第三压力传感器60同样与CPU 62通信。进一步提供至少一个用于测量储罐32外部温度条件的外部温度传感器66，该传感器也与CPU 62通信。如图5所示，报警器68可以与CPU 62通信，以便在试验进程中提醒技术人员和在场的人注意燃料储罐32中的条件可能变成有危险的。还可以提供打印试验结果的打印机70。
现在介绍检验燃料系统的耐火特征的优选方法，为商业用途构建的地面型燃料储罐(在地面型燃料储存和分配系统的情况下，这个系统还可以包括加油泵和电子设备)，优选在试验之前首先进行给定压力的检验，以便弄清该储罐是否有缺陷和是否有泄漏。在图4A中示意地描述了这种方法。然后，以图1所示方式将该地面型燃料储罐定位在试验场地10上。连接温度和压力传感器，并且将任何连接传感器的导线全部封闭在绝缘的保护套管中，其中保护套管是水冷的，并且借助导管31与冷却剂源相连。
然后，用营销期间打算在该储罐中储存的燃料(如丙烷，汽油或航空煤油)至少部分地填充该地面型燃料储罐。正象在图4B中看到的那样，该储罐被填充到燃料液面52。
在这个时刻，将石油基的可燃材料引入第二部分16并且将该燃料点燃。该地面型燃料储罐的整个外表面都暴露在靠石油维持的火焰54之中，并且持续至少15分钟的时间，但是该时间可以是至少30分钟，最优选至少1小时。火焰温度至少是1000°F，最优选至少2000°F或者更高。在这种强烈的热能冲击下储罐内的燃料将被加热，并且在象汽油和航空煤油那样的液体燃料的情况下，燃料中的轻组分将蒸发并且被迫作为气体从安全排放口40排出，在这种场合它将作为燃尽火焰(burn-offflame)52被点燃，如图4B所示。随着时间推移，这将导致储罐内燃料的消耗，借此改变储罐里的燃料／空气混合比。因此，这个试验允许在实际的突发事件中可能遇到的几乎全部填充的条件下对该储罐进行试验。
在试验期间，始终如一地监视储罐内的温度条件和压力。通过温度传感器的战略分布，可以测量和绘制储罐内局部热膨胀和由此引起的应力分布图。
在靠石油维持的火焰熄灭后，检验该地面型燃料储罐的完整性，以确定着火对该地面型燃料储罐的影响。这将包括肉眼观察该储罐，并且优选包括受压力传感器60监视的压力完整性试验。此外，优选进行水龙流试验，这个试验包括将高压水流射向储罐外壁。这模拟在实际的突发事件中消防人员可能试图使用消防水龙时将发生的条件。储罐能够经得起这样的试验而不破裂将是必不可少的。破裂将允许氧气进入储罐，可能引起爆炸。
实施例概述各种试验是按照Title 10 CFR 71．73(c)，(4)中介绍的池塘火海暴露条件(the pool fire exposure conditions)完成的，该条件模拟在储罐被液态烃的火海完全吞没的“最坏情况”下推测的意外事故条件。就暴露的持续时间而言，这种接触火海的条件具有0．9的辐射率和超过1475°F的平均火焰温度。用汽油燃料或丙烷将储罐填充到接近其容量，并且让它被火海完全吞没60分钟以上。安全排放设备象设想的那样运行，AST(地面型燃料储罐)和LPG(液化石油气)储罐保持其完整性，并且不允许在暴露在火焰的60分钟期间发生液体泄漏。AST通过火后的5psi气压试验，而LPG储罐通过火后的250psi水压试验。
细节AST和LPG储罐首先进行火前的气压泄漏试验(在5psi压力下至少持续1小时)，以保证该储罐在火海试验前是气密的。在确定该AST无泄漏的情况下，在其主储罐的内表面上安装全套的热电偶(TC’s)。在储罐内部也安装热电偶，以便测量燃油或空气空间的温度和监视蒸发速度。LPG储罐安装压力传感器以便在试验期间监视内部的温度和压力。
在完成池塘火海暴露和水龙喷射试验之后，将AST上的开口(附件)密闭并且对该储罐进行火后气压泄漏试验(5psi压力、至少持续1小时)，以便保证在该储罐在火海试验之后仍然保持气密。
在完成火焰暴露试验之后，将LPG储罐上的开口(附件)密闭并且对该储罐进行火后水压试验(250psi压力、至少持续15分钟)，以便保证在该储罐在火海试验之后仍然保持气密。
应当理解，尽管在前面的介绍中已经陈述了本发明的许多特征和优点以及本发明的结构和功能的细节，但是这种揭示仅仅是说明性的，在权利要求书中全面指出的本发明的原理范围内在细节上，特别是与零部件的形状、尺寸和布局有关的细节上，可以做各种变化。
权利要求
1．一种地面型燃料储罐的试验方法，所述方法包括下述步骤(a)把为商业用途构建好的地面型燃料储罐定位在试验位置；(b)至少用打算在营销期间储存在所述储罐中的燃料部分地填充所述地面型燃料储罐；(c)让所述地面型燃料储罐的外部承受一段时间靠石油维持的大火，这个时间周期至少是15分钟；以及(d)检验所述地面型燃料储罐的完整性，以确定大火对所述地面型燃料储罐的影响。
2．根据权利要求1的方法，其中步骤(a)是在室外完成的，借此可以确定风之类的外界条件与大火结合起来发挥作用时对地面型燃料储罐的影响。
3．根据权利要求1的方法，其中步骤(c)包括在暴露于靠石油维持的大火期间调整所述地面型燃料储罐内部的燃料-空气比。
4．根据权利要求3的方法，其中所述地面型燃料储罐包括熔落的安全排放口，而所述调整燃料-空气比包括烧掉在燃料储罐暴露于靠石油维持的大火中时，从安全排放口排出的燃料蒸汽。
5．根据权利要求1的方法，其中步骤(c)是通过让所述地面型燃料储罐的外部承受一段时间靠石油维持的大火完成的，所述时间周期是至少30分钟。
6．根据权利要求5的方法，其中步骤(c)是通过让所述地面型燃料储罐的外部承受一段时间靠石油维持的大火完成的，所述时间周期是至少1小时。
7．根据权利要求1的方法进一步包括在步骤(c)期间监视在所述地面型燃料储罐上选定的许多位置的温度。
8．根据权利要求7的方法，监视在所述地面型燃料储罐上选定的许多位置的温度的步骤包括监视在该地面型燃料罐的内表面上选定的许多位置的温度。
9．根据权利要求1的方法，进一步包括在步骤(c)期间监视所述燃料储罐内的燃料温度的步骤。
10．根据权利要求1的方法进一步包括在步骤(c)期间监视所述燃料储罐内部的压力的步骤。
11．根据权利要求1的方法，进一步包括在步骤(c)之前增加所述燃料储罐内部的压力的步骤，以便预先存取所述地面型燃料储罐的完整性数据。
12．根据权利要求1的方法，其中所述地面型燃料储罐属于为储存压缩燃料构建的那种类型。
13．根据权利要求1的方法，其中所述步骤(d)包括肉眼检查所述地面型燃料储罐。
14．根据权利要求1的方法，其中所述步骤(d)包括给所述地面型燃料储罐增压以检验其结构强度。
15．根据权利要求1的方法，其中所述步骤(c)是靠点燃所述地面型燃料储罐下面的石油基物料池完成的。
16．根据权利要求15的方法，其中所述石油基物料池包括柴油燃料。
17．根据权利要求15的方法进一步包括把所述地面型燃料储罐下面的石油基物料池与周围的地面热隔离。
18．一种在地面型燃料储罐进行耐火特征试验期间监视所述燃料储罐的方法，该方法包括(a)确定所述储罐的完整性；(b)至少用燃料部分地填充所述储罐；以及(c)使所述储罐的外部承受模拟石油着火现场的加热，并且在不引起储罐中燃料爆炸的条件下完成步骤(c)。
19．根据权利要求18的方法，其中步骤(c)是在所述储罐架在支撑结构上时完成的，并且进一步包括在步骤(c)期间对所述支撑结构进行有效的冷却，以防止由于火焰加热毁坏所述支撑结构。
全文摘要
一种地面型燃料储罐的试验方法,所述方法包括把为商业用途构建的并且至少部分地用营销期间打算储存的燃料填充的地面型燃料储罐定位在试验位置。然后,让所述燃料储罐外部承受一段时间靠石油维持的大火,优选的是在大约2000°F的温度下至少持续1小时。然后检验所述地面型燃料储罐的完整性,以确定大火对所述地面型燃料储罐的影响。
文档编号G01M99/00GK1291718SQ0010804
公开日2001年4月18日 申请日期2000年6月2日 优先权日1999年8月30日
发明者R·迈克·维勃 申请人:U型燃料国际公司