专利名称：用于检测油罐油气空腔中的可燃气体浓度的检测处理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于检测油罐油气空腔中的可燃气体浓度的检测处理系统。
背景技术：
近年来随着我国石油加工能力和石油储存能力的不断提高，特别是国家战略石油 储备的储存量不断增加，二期国家战略石油储库正在抓紧建设，各大石油公司的中转油库、 商业储备油库、地方和民营企业的石油储备库也在近一些年建成或准备建设。这些大型油罐基本上是10万立方米或者是15万立方米的外浮顶油罐，密封都是 采用一次密封和二次密封，在一次密封和二次密封之间不可避免地存在着油气空腔，在这 个油气空腔里存在着原油挥发出的可燃气体，这些可燃气体的主要成分是甲烷、乙烷、丙烷 和丁烷。从了解到一些罐区来看，这些可燃气体的浓度绝大多数已经接近或者超过了可燃 气体的爆炸下限(LEL)，如果遇到雷击、静电产生的火花将引起这些可燃气体的燃烧和爆 炸，严重威胁着油库和罐区的安全运行。现有的检测报警系统虽然也可以检测可燃气体的 浓度并在浓度超标的情况下报警，但存在缺少可燃气体发生险情时的保护方案、且报警方 式单一的缺陷，同时现有的检测报警系统无法应用在大型油罐的油气空间中。
实用新型内容针对现有技术中在大型油罐的油气空腔发生可燃气体险情时检测不到位且无法 排除险情的问题而提出本实用新型，为此，本实用新型的主要目的在于提供一种用于检测 油罐油气空腔中的可燃气体浓度的检测处理系统，以解决上述问题。为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于检测油罐油气 空腔中的可燃气体浓度的检测处理系统。根据本实用新型的用于检测油罐油气空腔中的可燃气体浓度的检测处理系统包 括中心监控系统；罐区油气稀释装置，与油罐的一次密封结构和二次密封结构之间的油 气空腔连接，罐区油气稀释装置上的稀释气体喷射头设置在油气空腔之中，在接收到中心 监控系统的报警信息之后稀释气体喷射头释放稀释气体；探测系统，包括数据采集单元， 与中心监控系统建立通讯连接；探测系统中的探测头，设置于油罐一次密封和二次密封油 气空腔之中，并与数据采集单元建立通讯连接。进一步地，罐区油气稀释装置上设置有控制阀门。进一步地，探测系统接入1个或多个探测头。进一步地，探测系统接入沿油气空间圆周均勻分布的多个探测头。进一步地，中心监控系统包括接收单元，接收来自测探系统的关于可燃气体的探 测信号；处理单元，基于接收单元采集到的探测信号确定控制信号；发送单元，接收处理 单元的控制信号，发出报警信息。进一步地，中心监控系统连接有声光报警器和图像显示报警器。[0013]进一步地，油罐油气空腔中的可燃气体爆炸极限在1.9%至8. 5%之间。进一步地，探测系统包括定位模块，用于确定检测到险情的探测头的位置。通过本实用新型，采用中心监控系统；罐区油气稀释装置，与油罐的一次密封结构 和二次密封结构之间的油气空腔连接，罐区油气稀释装置上的稀释气体喷射头设置在油气 空腔之中，在接收到中心监控系统的报警信息之后稀释气体喷射头释放稀释气体；探测系 统，包括数据采集单元，与中心监控系统建立通讯连接；探测系统中的探测头，设置于油 罐油气空腔之中，并与数据采集单元建立通讯连接，解决了现有技术中在大型油罐的油气 空腔发生可燃气体险情时检测不到位且无法排除险情的问题，进而达到了对大型油罐的一 次密封和二次密封之间的可燃气体进行具体位置的连续检测和报警，并可以消除可燃气体 的燃烧和爆炸隐患的效果。
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分， 本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当 限定。在附图中图1是根据本实用新型实施例的用于检测油罐油气空腔中的可燃气体浓度的检 测处理系统示意图；图2是根据本实用新型实施例的使用图1中的检测系统的大型油罐的剖面示意 图；图3是根据本实用新型实施例的中心监控系统的系统结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。根据本实用新型的实施例，提供了一种用于检测油罐一次密封和二次密封油气空 腔中的可燃气体浓度的检测系统。图1是根据本实用新型实施例的用于检测油罐油气空腔中的可燃气体浓度的检 测系统示意图。如图1所示，本实用新型系统包括中心监控系统1 ；罐区油气稀释装置2， 与油罐一次密封和二次密封之间的油气空腔紧密连接，将罐区油气稀释装置2上的稀释气 体喷射头21设置在油气空腔之中，在接收到中心监控系统1的报警信息之后稀释气体喷射 头21释放稀释气体；探测系统3包括数据采集单元31，与中心监控系统1建立有线通讯 连接；探测头32，设置于油罐油气空腔之中，并与数据采集单元31建立传输通道。本实用新型实施例通过上述检测系统适用于外浮顶油罐的一次密封和二次密封 之间密封空腔，通过探测系统3探测密封空腔里的可燃气体的浓度，对可燃气体的浓度进 行检测和报警，并将结果传输至中心监控系统1，在浓度达到危险标准的时候通过罐区油气 稀释装置2冲淡可燃气体浓度。从而消除油罐密封的油气空腔的安全隐患，将可燃气体的 燃烧和爆炸几率降到最低，最终达到消除燃烧爆炸的隐患。本实用新型实施例的中心监控系统1是用于基于可燃气体险情进行控制检测的 系统，在中心控制室中基于计算机的监控系统，用于按照预设逻辑条件进行必要的连锁控制。本实施例中的探测头32可以安装现场固定点式可燃气体探测变送器，该变送器采用 红外原理检测，隔爆型结构，扩散式采样，可以检测现场油罐密封的油气空腔内可燃气体浓 度，以监视一次密封的工作情况。本实施例中采用独特的红外技术。红外技术的优势(例如抗毒和“故障-安全”操 作)长期以来已在市场上得到公认和重视。新型系统现在也具有这一优点，更加经济实用， 维护成本低、使用寿命长达15年以上。该系统适用于最苛刻的环境。基于非凡的质量，新型可燃性气体检测系统具有高 可靠性和卓越测量性能，如长时间的稳定性能。不锈钢外壳SS 316，指定温度范围为-40至 +650C (-40至+149° F)，集成加热功能，该发送器可以用于全球所有气候区域。中心监控系统1是新型的可燃性气体检测系统，可以提供气体资料库，分三种气 体类别如甲烷、丙烷和乙烯。因此几乎所有碳氢混合物均可有效检测，灵敏度高。最后，温 度补偿线性化算法允许根据个别物质进行信号输出。通过可选配件-例如处理适配器或导 管安装设备-可进行多种专业性测量任务。基于专利创新，这种点式红外线气体检测系统将最大发光效率光学器件与信号稳 定4束技术相结合。双补偿构造使其达到最大抗干扰稳健特性(如灰尘与污物沉积)。由 于其非成像性质，新型测量系统的测量信号不受部分覆盖的束的影响。因此可确保系统器 完全符合“无误警告”的要求。同时测量气体浓度的指示越早，则可以越早进行防范措施。 可燃性气体检测系统的配置响应模式可设置为“快”。在此模式下，每个可测量的气体浓度 均在一秒内指示。再配合低报警限度，气体发送器可助于显著减少紧急状况下的反应时间。可燃性气体检测系统的研发生产符合SIL标准EN61508和EN50402。气体检测设 备软件也是首次被评估-优异的参数和German Τ )颁发的SIL 2证书证明了可燃性气体 检测系统具有极高的产品质量和可靠性。因此在选择控制系统和执行器上还留有很大的灵 活性。新型可燃性气体检测系统不仅符合SIL规范，而且远远超越了它们。新型可燃性气体检测系统的标准参数化基于多年的经验。然而，该设备专门针对 客户和应用提供了许多参数设置选择。这包括更小的测量范围、可配置的特殊信号(针对 故障、束屏蔽警告和维护)以及可调节的LEL值。通过上传额外物质信息给气体资料库，可 燃性气体检测系统可以最佳地显示每个目标气体。其中，性能特点包括两种型号配置不同测量波长，用于具有不同灵敏度的不同碳氢化合物；双补偿及 非成像光学器件G束技术)；客户专用气体资料库甲烷和丙烷(334型配有乙烯资料)始 终在供应范围内，多达10种可上传物质；可配置测量范围，单位为％ LEL, % (ν/ν)和ppm 最快速响应时间，少于1秒(t0. . . 90时间)；通用模拟4至20mA和数字HART 输出信 号(包括HART多节点模式)；束屏蔽警告信号一如果出现光学器件污染并提示进行保 养；所有特殊信号(符合NAMUR NE 43)的多重配置能力；指定的最小供电电压13V直流； 扩大的指定温度范围-40°C至+77°C;潮湿空气下无限制使用；不锈钢SS 316L制成的密封 外壳；最小化长期漂移，保养周期长；温度补偿，非成像光学器件；增加对13种物质的性能 认可(符合IEC 60079)；疏水性防溅罩，防污防尘；潮湿空气下无限制使用；不锈钢SS 316 密封外壳；针对狭窄区域用途的小巧型外壳设计；最小化长期漂移，维护周期长；无活动部 件；常规使用寿命是15年；通过Ex认证，全球适用ATEX，IECEx，UL，CSA ；针对21区和22 区的灰尘ex认证；防护等级IP 65、IP 66和IP 67。[0032]探测系统3中的数据采集单元31为独立的、整个自动控制系统的局部单元，并与中心监控系统1建立有线通讯连接，最多可有16个测量通道。可充分配置用于可监控可燃 气体及蒸气的浓度。数据采集单元31最多有4个采用2/3线技术的输入模块，每个模块可连接最多4 个4-20-mA变送器连接。每个输入模块均配有三个继电器。这些转换继电器被设计为对应 模块的公共报警，分别为“故障报警”、“一级报警”、“二级报警”。这一级、二级报警可设置为 气体浓度升高/下降报警，以及锁定/非锁定模式。此外，现场数据采集器可装配两个继电 器模块。每个模块有8个继电器。第一个继电器始终配置为故障继电器，不可更改。另外 7个继电器可配置为单独、公共或组报警。它们可作为控制继电器或备用继电器进行工作。 根据具体应用和连接的变送器，可配置一个三级报警和一个额外的报警。继电器报警可通 过操作控制装置正面的键进行确认。现场数据采集单元31可以通过MODBUS通讯协议与上位机通讯。再往上就可与业 主控制系统连接。该现场数据采集单元最多可接入16个探头，安装在浮顶油罐平台上的防 爆箱内，采用正压通风防爆形式起到显示和输出MODBUS通讯功能，附带温度冷却功能。本实用新型实施例的中心监控系统1可以是DCS或PLC的系统软件，该软件系统 是一个安全可靠、技术先进、性能稳定、操作方便、易于扩展及开发、经济合理、性能价格比 高的，适用于气体监测系统的数据管理系统，实现有毒、有害、可燃气体监测系统的数据采 集、监视和管理。该系统可以是可视化软件系统，以图形的方式描述气体监控系统的所有重 要参数。使用多重特定客户放大层，可以快速浏览完整的设备布置和逐项信息。在任意给 定时间，随时可获得实际气体浓度以及所有功能状态(报警或故障条件、图示浓度和报警 记录)。同时可输出三组独立报警继电器触点输出(可选)，可驱动常规报警设备，现场配 供防爆等级为ExdIICTe的防爆声光报警器A110，并完成内部接线一体化(Alio防爆声光报 警器24VDC供电由变送器提供)。图2是根据本实用新型实施例的使用图1中的检测系统的大型油罐的剖面示意 图。如图2所示，油罐一、二次密封间的油气空腔可燃气体检测属固定式可燃气体检测，可 设二级报警点，10% LEL为一级报警，25% LEL为二级报警。当一级报警启动时控制室只进 行重点监视，当二级报警启动时，可以同时打开氮气罐的控制阀门将氮气充入油罐一、二次 密封之间的油气空间里。一旦警报解除系统将关闭氮气罐的控制阀门。本实施例中可燃气体探测仪应优先考虑采用红外线式，探测头的探测范围可以是 30米。可燃气体的探测系统3的探测头32安装在二次密封的上部，用防爆接头固定，每台 油罐可以设8个探测点沿油罐圆周均布。将8个探测点的信号统一送到油罐转动浮梯平台 上的固定防爆箱中，防爆箱中的巡检仪具有可燃气体报警、区分各探头报警地址的功能；将 这些信息通过485通讯方式送到中控室(DCS系统或PLC系统)达到远程控制。图2所示 的是单一罐体中的一个测试位置的探测头。下面以十万立方米的油罐氮气系统的设置方案为实施例可知，在二次密封的内部 沿浮盘外侧板一周安装一根DN50的不锈钢管，相隔2米均勻钻开IOmm的长圆孔，稀释气 体喷射头21通过不锈钢管与二次密封外的软管连接再通过工艺氮气管与罐外的氮气罐连 接，需要时可自动控制或采用人工控制，本实施例中稀释气体喷射头21喷射出的是氮气。[0040]本实施例中的单一罐体上设置的探测头32可以是智能可燃气体检测变送器，实 际应用中共分体安装8台，生产标准严格按照IS09001 :2000质量体系认证标准制造设备， 具备防爆安全合格证及制造计量器具许可证。 该系统均符合国家行业规定及有关部门的标准要求。具体如下《石油化工企业可 燃气体和有毒气体检测报警设计规范》GB50493-2009《作业场所环境气体检测报警系统通 用技术要求》GB12358《可燃气体探测器第1部分测量范围为0 100% LEL的点型可燃 气体探测器》GB 15322. 1-2003《中华人民共和国国家计量检定规程可燃气体检测报警器》 JJG693《爆炸性气体环境用电气设备第1部分通用要求》GB 3836. 1-2000爆炸性气体环 境用电气设备第2部分隔爆型“d”》GB 3836. 2-2000可燃气体探测器技术要求和实验方 法GB 15322-94，可燃气体报警控制器技术GB 16808-1997，中华人民共和国行业标准(石 油天然气)SY6503-2000。从以上的描述中，可以看出，本实用新型实现了如下技术效果检测现场油罐密封 的油气空腔内可燃气体浓度，以监视一次密封的工作情况，在浓度达到危险标准的时候可 以冲淡可燃气体浓度。从而消除油罐密封的油气空腔的安全隐患，将可燃气体的燃烧和爆 炸几率降到最低，最终达到消除燃烧爆炸的隐患。图3是根据本实用新型实施例的中心监控系统的系统结构示意图。如图3所示本 实用新型的中心监控系统1可以包括接收单元11用于接收来自测探系统3的关于可燃气 体的探测信号；处理单元12用于基于接收单元采集到的探测信号确定控制信号；接收单 元13接收处理单元的控制信号，发出报警信息。优选地，本实用新型的探测系统还可以包括与中心监控系统1通讯的定位模块 33，用于确定检测到险情的所述探测头31的位置，将位置信息传输给接收单元11，并由处 理单元12处理该信息，此时处理单元12针对该位置发出报警，报警可以是模拟显示或/和 声光报警，并将该逻辑判断结果存储为历史数据。本实用新型实施例中可以采用触摸屏式 分辨率气体浓度数据处理单元进行处理。中心监控系统1可以安装在控制室或者调度值班 室。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本 领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则 之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种用于检测油罐油气空腔中的可燃气体浓度的检测处理系统，其特征在于，包括中心监控系统⑴；罐区油气稀释装置(2)，与所述油罐的一次密封结构和二次密封结构之间的油气空腔 连接，所述罐区油气稀释装置(2)上的稀释气体喷射头(21)设置在所述油气空腔之中，在 接收到所述中心监控系统(1)的报警信息之后所述稀释气体喷射头(21)释放所述稀释气 体；探测系统(3)，包括数据采集单元(31)，与所述中心监控系统(1)建立通讯连接；所述探测系统(3)中的探测头(32)，设置于所述油罐油气空腔之中，并与所述数据采 集单元(31)建立通讯连接。
2.根据权利要求1所述的检测处理系统，其特征在于，罐区油气稀释装置(2)上设置有 控制阀门(22)。
3.根据权利要求1所述的检测处理系统，其特征在于，所述探测系统(3)接入1个或多 个探测头(32)。
4.根据权利要求3所述的检测处理系统，其特征在于，所述探测系统(3)接入沿所述油 气空间圆周均勻分布的多个所述探测头(32)。
5.根据权利要求1所述的检测处理系统，其特征在于，所述中心监控系统(1)包括接 收单元(11)，接收来自测探系统(3)的关于可燃气体的探测信号；处理单元(12)，基于所述 接收单元采集到的所述探测信号确定控制信号；发送单元(13)，接收处理单元的所述控制 信号，发出所述报警信息。
6.根据权利要求5所述的检测处理系统，其特征在于，所述中心监控系统(1)连接有声 光报警器和图像显示报警器。
7.根据权利要求1所述的检测处理系统，其特征在于，所述探测系统(3)包括定位模块 (33)，用于确定检测到险情的所述探测头(31)的位置。
专利摘要本实用新型公开了一种用于检测油罐油气空腔中的可燃气体浓度的检测处理系统。该系统包括中心监控系统；罐区油气稀释装置，与油罐的一次密封结构和二次密封结构之间的油气空腔连接，罐区油气稀释装置上的稀释气体喷射头设置在油气空腔之中，在接收到中心监控系统的报警信息之后稀释气体喷射头释放稀释气体；探测系统，包括数据采集单元，与中心监控系统建立通讯连接；探测系统中的探测头，设置于油罐油气空腔之中，并与数据采集单元建立通讯连接。通过本实用新型能够达到对大型油罐的一次密封和二次密封之间的可燃气体进行具体位置的连续检测和报警，并可以消除可燃气体的燃烧和爆炸隐患。
文档编号G01N21/17GK201837623SQ201020269259
公开日2011年5月18日 申请日期2010年7月21日 优先权日2010年7月21日
发明者俞洪明, 刘宏生, 周凤群, 宣振球, 朱根民, 范云, 赵月纯 申请人:浙江省天正设计工程有限公司, 范云