外浮顶储罐油气浓度采样检测装置及其采样检测方法

外浮顶储罐油气浓度采样检测装置及其采样检测方法
【专利摘要】本发明公开了外浮顶储罐油气浓度采样检测装置及其采样检测方法。外浮顶储罐油气浓度采样检测装置的采样气路以浮顶圆心为中心呈辐射状分布安装在外浮顶储罐上，采样检测环形密封空间的油气浓度。油气浓度采样检测装置可以随时检测环形密封空间内的多处油气浓度，分析火灾爆炸危险性。根据与报警阈值的比较发出报警信号或者驱动充氮保护装置动作，可以尽早发现外浮顶储罐一次密封失效的部位、以及油气超标的部位，防止雷击、静电等点火源引发大型的火灾爆炸事故。
【专利说明】外浮顶储罐油气浓度采样检测装置及其采样检测方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及油气浓度采样检测装置，尤其是外浮顶储罐密封空间的油气浓度采样检测装置及其采样检测方法。

【背景技术】
[0002]大型原油储多采用外浮顶结构，浮顶外缘环板与罐壁之间存在200-300mm的间隔。一次密封壁采用机械密封或软密封，密封装置与罐体紧密接触，消除缝隙，减少油气挥发。二次密封由用密封板、密封带和橡胶密封条构成，靠密封板的弹性贴紧罐壁，在一次密封之上再增加一道密封，大大减少油气泄漏。一、二次密封间形成环形空间，油气浓度较高，在雷击、静电或者其他点火源存在的条件下会发生火灾或者爆炸。
[0003]近年来我国建设大型浮顶储油罐较多，但在建设过程和施工之后发现在设计和施工环节有些密封形式使用不当，存在油气泄漏的现象，并在雷击或静电作用下易发生油气燃爆现象。由于现在建设的大型储油罐都容积很大，其浮盘直径较大，整个浮盘周围都有可能发生油气泄漏，因此要采取多个位置多点采样的技术，如何进行多点采样是该技术首先要解决的问题。由于内浮盘的使用环境比较封闭，浮盘上的各种部件均不易更换，安装到浮盘上的采样系统要求原理简单、可靠性高、免维护，采样点多。油气的成分很复杂，主要成分是碳原子数C4到C7范围内的碳氢化合物的混合物，包括烷烃、烯烃、环烷烃等，采用的检测传感器，应能对多数主要组成有响应，检出其中大多数碳氢化合物才能取得油气相对于爆炸限的体积浓度值，检测器的筛选和配备也是一个难点。


【发明内容】

[0004]为了解决现有技术的不足，本发明提出了一种外浮顶储罐油气浓度采样检测装置及其采样检测方法。本发明通过设计一种多点采样装置和油气浓度检测分析装置，对大型原油外浮顶储罐浮顶环形密封空间内多点的油气浓度进行采样和检测分析，采集的样品送到检测器当中检测碳氢化合物和氧的浓度。
[0005]本发明采用如下技术方案:
[0006]外浮顶储罐油气浓度采样检测装置，所述外浮顶储罐上设有一次密封与二次密封形成环形密封空间，油气浓度采样检测装置采样检测环形密封空间的油气浓度；
[0007]所述油气浓度采样检测装置包括采样管路系统、采样泵、及检测器，所述采样管路系统包括采样气路、四通电磁阀、及二通选择阀，采样气路以浮顶圆心为中心呈辐射状分布安装在外浮顶储罐上，采样气路的辐射末端连通环形密封空间，采样气路将环形密封空间内的油气吸入采样气路，四通电磁阀安装在浮顶圆心处，四通电磁阀与采样气路连通；
[0008]四通电磁阀连接二通选择阀，二通选择阀连接采样泵，采样泵连接检测器，通过采样泵的驱动将采样气路内吸入的油气送入检测器，检测器连接有控制器。
[0009]本发明外浮顶储罐油气浓度采样检测装置，所述四通电磁阀的阀座上并排开有四个进气通路、及一个出气通路，进气通路与出气通路连通，进气通路内设有阀芯，阀芯底端连接有密封圈，阀芯顶端连接有弹簧，四个阀芯外均嵌入安装有通电线圈。
[0010]本发明外浮顶储罐油气浓度采样检测装置，所述采样气路有八条，八条采样气路以浮顶圆心为中心呈辐射状等角度分布安装在外浮顶储罐上；八条采样气路的辐射末端分别通过压紧螺母固定在环形密封空间的二次密封板上与环形密封空间连通。
[0011]本发明外浮顶储罐油气浓度采样检测装置，所述四通电磁阀有两个，分别为第一四通电磁阀、及第二四通电磁阀，八条采样气路分别与第一四通电磁阀、及第二四通电磁阀对应的进气通路连通，四通电磁阀的阀芯控制对应采样气路的通断；第一四通电磁阀、及第二四通电磁阀的出气通路分别连接二通选择阀的第一通路、及第二通路，二通选择阀控制第一四通电磁阀、及第二四通电磁阀的通断。
[0012]本发明外浮顶储罐油气浓度采样检测装置，所述检测器包括光离子检测器、及电化学传感器，光离子检测器用于检测碳氢化合物的浓度，电化学传感用于检测氧气、氮气的浓度。
[0013]本发明外浮顶储罐油气浓度采样检测装置，所述检测器的出口连接有油气排放管路。
[0014]外浮顶储罐油气浓度采样检测方法，采样检测方法基于外浮顶储罐油气浓度采样检测装置实现，步骤如下:
[0015](I)油气浓度采样检测装置开机预热自检，利用控制器给四通电磁阀的进气通路顺序编号，设置控制器内计时器的计时时间，设置检测报警阈值；
[0016](2)控制器打开二通选择阀的第一通路，按顺序开启第一四通电磁阀的第一进气通路，控制器打开计时器计时，等待计时器归零，读取检测器的检测数据，并和进气通路编号组合编码，形成检测记录发送至控制器，控制器控制计时器复位；按顺序开启四通电磁阀的第二进气通路，重复检测，直到完成第一四通电磁阀四个进气通路的检测；
[0017](3)控制器打开二通选择阀的第二通路，按顺序开启第二四通电磁阀的第一进气通路，控制器打开计时器计时，等待计时器归零，读取检测器的检测数据，并和进气通路编号组合编码，形成检测记录发送至控制器，控制器控制计时器复位；按顺序开启四通电磁阀的第二进气通路，重复检测，直到完成第二四通电磁阀四个进气通路的检测；
[0018](4) 二通选择阀和第一四通电磁阀、及第二四通电磁阀协同控制，直到完成8条采样气路的采样和检测；
[0019](5)控制器将步骤(2)和步骤(3)发送的8个编码的检测记录分别与检测报警阈值比较，未超过阈值，则重复步骤⑵，超过阈值，检测器报警，并驱动充氮保护装置动作，再重复步骤⑵。
[0020]所述步骤⑴中油气浓度采样检测装置开机预热自检，包括检测四通电磁阀未动作时采样泵保持压力的能力、二通选择阀切换是否正常、及四通电磁阀的开闭是否正常。
[0021]所述步骤(2)中开启第一四通电磁阀的进气通路，先给进气通路对应的通电线圈通电，使阀芯上电顶住弹簧向上移动，打开进气通道；所述步骤(3)中开启第二四通电磁阀的进气通路，先给进气通路对应的通电线圈通电，使阀芯上电顶住弹簧向上移动，打开进气通道。
[0022]所述步骤(5)报警阈值为油气相对爆炸限的体积浓度值。
[0023]本发明的有益技术效果:
[0024]外浮顶储罐油气浓度采样检测装置解决大型原油外浮顶储罐浮顶密封不严可能造成挥发性油气泄漏到环形密封空间中形成潜在的火灾爆炸危险的问题。通过设计一套多点采样油气浓度采样检测装置可以随时检测环形密封空间内的多处油气浓度，分析火灾爆炸危险性。根据与报警阈值的比较发出报警信号或者驱动充氮保护装置动作，可以尽早发现外浮顶储罐一次密封失效的部位、以及油气超标的部位，防止雷击、静电等点火源引发大型的火灾爆炸事故。

【专利附图】

【附图说明】
[0025]图1为采样气路安装示意图。
[0026]图2为采样气路布置平面示意图。
[0027]图3为油气浓度采样检测装置示意图。
[0028]图4为四通电磁阀结构示意图。
[0029]图5为油气浓度采样检测方法流程图。

【具体实施方式】
[0030]结合附图1至5对本发明的【具体实施方式】做进一步的说明:
[0031 ] 外浮顶储罐包括浮船5、支撑板4、及罐壁6，浮船5连接支撑板4 一侧，支撑板4另一侧连接有夹布胶带7，夹布胶带7中填充有软泡沫8，夹布胶带7在软泡沫8的支撑下，贴紧罐壁6形成浮顶的一次密封；支撑板4通过螺栓固定连接有二次密封板2，二次密封板2上端设有橡胶刮板1，二次密封板2内侧固定有一层密封隔膜3，二次密封板2借助自身弹力使橡胶刮板I贴紧罐壁6形成浮顶的二次密封；一次密封与二次密封形成环形密封空间11。
[0032]外浮顶储罐油气浓度采样检测装置包括采样管路系统、采样泵19、及检测器21，所述采样管路系统包括采样气路12、四通电磁阀16、及二通选择阀18，采样气路有八条，八条采样气路以浮顶圆心为中心呈辐射状分布安装在外浮顶储罐上，四通电磁阀有两个，采样气路12的辐射末端连通环形密封空间11，采样气路将环形密封空间内的油气吸入采样气路，四通电磁阀16安装在浮顶圆心14处，八条采样气路分别与四通电磁阀对应的进气通路连通，四通电磁阀的阀芯控制对应采样气路的通断。
[0033]四通电磁阀16通过汇集管路17连接二通选择阀18，二通选择阀18连接采样泵19的进口 20，采样泵19连接检测器21的入口 22，通过采样泵19的驱动将采样气路内吸入的油气送入检测器21，检测器21连接有控制器。检测器的出口 23连接有油气排放管路。
[0034]检测器包括光离子检测器、及电化学传感器，光离子检测器用于检测碳氢化合物的浓度，电化学传感用于检测氧气、氮气的浓度。
[0035]四通电磁阀的阀座167上并排开有四个进气通路161、及一个出气通路162，进气通路与出气通路162连通，进气通路内设有阀芯165，阀芯165底端连接有密封圈166，阀芯165顶端连接有弹簧164，四个阀芯外均嵌入安装有通电线圈163。
[0036]二次密封板2上开有与采样气路12外径适配的圆孔，采样气路穿过圆孔通过压紧螺母9固定后与环形密封空间11连通。压紧螺母在二次密封板内外两侧固定采样气路，压紧螺母内加装有密封垫。
[0037]外浮顶储罐油气浓度采样检测方法，采样检测方法基于外浮顶储罐油气浓度采样检测装置实现，步骤如下:
[0038](I)油气浓度采样检测装置开机预热自检，利用控制器给四通电磁阀的进气通路顺序编号，设置控制器内计时器的计时时间，设置检测报警阈值；
[0039](2)控制器打开二通选择阀的第一通路，按顺序开启第一四通电磁阀的第一进气通路，控制器打开计时器计时，等待计时器归零，读取检测器的检测数据，并和进气通路编号组合编码，形成检测记录发送至控制器，控制器控制计时器复位；按顺序开启四通电磁阀的第二进气通路，重复检测，直到完成第一四通电磁阀四个进气通路的检测；
[0040](3)控制器打开二通选择阀的第二通路，按顺序开启第二四通电磁阀的第一进气通路，控制器打开计时器计时，等待计时器归零，读取检测器的检测数据，并和进气通路编号组合编码，形成检测记录发送至控制器，控制器控制计时器复位；按顺序开启四通电磁阀的第二进气通路，重复检测，直到完成第二四通电磁阀四个进气通路的检测；
[0041](4) 二通选择阀和第一四通电磁阀、及第二四通电磁阀协同控制，直到完成8条采样气路的采样和检测；
[0042](5)控制器将步骤(2)和步骤(3)发送的8个编码的检测记录分别与检测报警阈值比较，未超过阈值，则重复步骤⑵，超过阈值，检测器报警，并驱动充氮保护装置动作，再重复步骤⑵。
[0043]所述步骤(I)中油气浓度采样检测装置开机预热自检，包括检测四通电磁阀未动作时采样泵保持压力的能力、二通选择阀切换是否正常、及四通电磁阀的开闭是否正常。
[0044]所述步骤⑵中开启第一四通电磁阀的进气通路，先给进气通路对应的通电线圈通电，使阀芯上电顶住弹簧向上移动，打开进气通道；所述步骤(3)中开启第二四通电磁阀的进气通路，先给进气通路对应的通电线圈通电，使阀芯上电顶住弹簧向上移动，打开进气通道。
[0045]所述步骤(2)中等待计时归零，控制器将计算计时时间段内对应采样气路采样油气浓度的平均值作为检测数据，以减小采样误差；所述步骤(3)中等待计时归零，控制器将计算计时时间段内对应采样气路采样油气浓度的平均值作为检测数据，以减小采样误差；
[0046]所述步骤(5)中的报警阈值为油气相对爆炸限的体积浓度值。
[0047]外浮顶储罐油气浓度采样检测装置对环形密封空间的不同位置的挥发油气进行采样，采样油气通过二次密封板的采样管路，进入四通电磁阀，经四通电磁阀切换气路控制，再经二通选择电磁阀选择控制，由采样泵驱动进入检测器，在检测器中完成采样样品检测和分析。分析结果与报警阈值的比较发出报警信号或者驱动充氮保护装置动作，可以尽早发现外浮顶储罐一次密封失效的部位、以及油气超标的部位，防止雷击、静电等点火源引发大型的火灾爆炸事故。
[0048]当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的指导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。
【权利要求】
1.外浮顶储罐油气浓度采样检测装置，其特征在于，所述外浮顶储罐上设有一次密封与二次密封形成环形密封空间，油气浓度采样检测装置采样检测环形密封空间的油气浓度； 所述油气浓度采样检测装置包括采样管路系统、采样泵、及检测器，所述采样管路系统包括采样气路、四通电磁阀、及二通选择阀，采样气路以浮顶圆心为中心呈辐射状分布安装在外浮顶储罐上，采样气路的辐射末端连通环形密封空间，采样气路将环形密封空间内的油气吸入采样气路，四通电磁阀安装在浮顶圆心处，四通电磁阀与采样气路连通； 四通电磁阀连接二通选择阀，二通选择阀连接采样泵，采样泵连接检测器，通过采样泵的驱动将采样气路内吸入的油气送入检测器，检测器连接有控制器。
2.根据权利要求1所述的外浮顶储罐油气浓度采样检测装置，其特征在于，所述四通电磁阀的阀座上并排开有四个进气通路、及一个出气通路，进气通路与出气通路连通，进气通路内设有阀芯，阀芯底端连接有密封圈，阀芯顶端连接有弹簧，四个阀芯外均嵌入安装有通电线圈。
3.根据权利要求2所述的外浮顶储罐油气浓度采样检测装置，其特征在于，所述采样气路有八条，八条采样气路以浮顶圆心为中心呈辐射状等角度分布安装在外浮顶储罐上；八条采样气路的辐射末端分别通过压紧螺母固定在环形密封空间的二次密封板上与环形密封空间连通。
4.根据权利要求3所述的外浮顶储罐油气浓度采样检测装置，其特征在于，所述四通电磁阀有两个，分别为第一四通电磁阀、及第二四通电磁阀，八条采样气路分别与第一四通电磁阀、及第二四通电磁阀对应的进气通路连通，四通电磁阀的阀芯控制对应采样气路的通断；第一四通电磁阀、及第二四通电磁阀的出气通路分别连接二通选择阀的第一通路、及第二通路，二通选择阀控制第一四通电磁阀、及第二四通电磁阀的通断。
5.根据权利要求1所述的外浮顶储罐油气浓度采样检测装置，其特征在于，所述检测器包括光离子检测器、及电化学传感器，光离子检测器用于检测碳氢化合物的浓度，电化学传感用于检测氧气、氮气的浓度。
6.根据权利要求1所述的外浮顶储罐油气浓度采样检测装置，其特征在于，所述检测器的出口连接有油气排放管路。
7.外浮顶储罐油气浓度采样检测方法，其特征在于，所述采样检测方法基于外浮顶储罐油气浓度采样检测装置实现，步骤如下: (1)油气浓度采样检测装置开机预热自检，利用控制器给四通电磁阀的进气通路顺序编号，设置控制器内计时器的计时时间，设置检测报警阈值； (2)控制器打开二通选择阀的第一通路，按顺序开启第一四通电磁阀的第一进气通路，控制器打开计时器计时，等待计时器归零，读取检测器的检测数据，并和进气通路编号组合编码，形成检测记录发送至控制器，控制器控制计时器复位；按顺序开启四通电磁阀的第二进气通路，重复检测，直到完成第一四通电磁阀四个进气通路的检测； (3)控制器打开二通选择阀的第二通路，按顺序开启第二四通电磁阀的第一进气通路，控制器打开计时器计时，等待计时器归零，读取检测器的检测数据，并和进气通路编号组合编码，形成检测记录发送至控制器，控制器控制计时器复位；按顺序开启四通电磁阀的第二进气通路，重复检测，直到完成第二四通电磁阀四个进气通路的检测； (4)二通选择阀和第一四通电磁阀、及第二四通电磁阀协同控制，直到完成8条采样气路的采样和检测； (5)控制器将步骤(2)和步骤(3)发送的8个编码的检测记录分别与检测报警阈值比较，未超过阈值，则重复步骤(2)，超过阈值，检测器报警，并驱动充氮保护装置动作，再重复步骤⑵。
8.根据权利要求7所述的外浮顶储罐油气浓度采样检测方法，其特征在于，所述步骤(1)中油气浓度采样检测装置开机预热自检，包括检测四通电磁阀未动作时采样泵保持压力的能力、二通选择阀切换是否正常、及四通电磁阀的开闭是否正常。
9.根据权利要求7所述的外浮顶储罐油气浓度采样检测方法，其特征在于，所述步骤(2)中开启第一四通电磁阀的进气通路，先给进气通路对应的通电线圈通电，使阀芯上电顶住弹簧向上移动，打开进气通道； 所述步骤(3)中开启第二四通电磁阀的进气通路，先给进气通路对应的通电线圈通电，使阀芯上电顶住弹簧向上移动，打开进气通道。
10.根据权利要求7所述的外浮顶储罐油气浓度采样检测方法，其特征在于，所述步骤(5)中的报警阈值为油气相对爆炸限的体积浓度值。
【文档编号】G01N30/64GK104330286SQ201410569173
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】严龙 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院