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
【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。其中，该系统包括：罐区油气稀释装置，与油罐的油气空腔连接，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；油气采集单元，设置于油罐油气空腔之中，用于将油气导出；探测头，设置在油罐的外壁，与油气采集单元连接，且与数据采集单元具有通讯连接关系。通过本实用新型，解决了在大型油罐的油气空腔检测可燃气体险情时不安全、效率低且成本高的问题，实现了高效率、低成本且安全地检测油气浓度的效果。
【专利说明】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
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及油罐设备领域，具体而言，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】
[0002] 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。
[0003] 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 和丁烧。
[0004] 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，但现有的检测报警系统采集和检测可燃气体发生险情的 装置设置在罐内的方案不安全，并且将采集和检测装置设置在罐内存在安装不方便的问 题，安装不方便会降低检测效率和提高检测成本的缺陷。 实用新型内容
[0005] 针对现有技术中在大型油罐的油气空腔检测可燃气体险情时不安全、效率低且成 本高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。
[0006] 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，该检测处理系统包括：中心监控系统1 ;罐区油气 稀释装置2,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，包括：数据采集单元31，与中心监控系统1 建立通讯连接；油气采集单元32,设置于油罐油气空腔之中，用于将油气导出；探测头33， 设置在油罐的外壁，与油气采集单元32连接，且与数据采集单元31具有通讯连接关系。
[0007] 进一步地，油罐的外壁具有第一端，探测头33设置在第一端的防爆装置内。
[0008] 进一步地，油气采集单元32通过油气管道与一个或多个探测头33连接。
[0009] 进一步地，探测头33接入沿油气空间圆周均匀分布的油气管道。
[0010] 进一步地，油气管道与探测头33--对应连接。
[0011] 进一步地，罐区油气稀释装置2上设置有控制阀门22。
[0012] 进一步地，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,基于接收单元采集到的探测信号确定控制信号；发送单元13， 接收处理单元的控制信号，发出报警信息。
[0013] 进一步地，信息包括：中心监控系统1连接有声光报警器和图像显示报警器。
[0014] 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。
[0015] 进一步地，探测系统包括定位单元，用于确定检测到险情的探测头33的位置。
[0016] 通过本实用新型，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，可以通过探测系统的油气采集单元32将油罐内的油气导出之后，通过探测头 33和数据采集单元31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。从而解决了在大型油罐的油气空腔检测可燃气体险情时不安全、效率 低且成本高的问题，通过油气采集单元将油气导出之后探测，消除了罐内不安全的因素，并 且不用将探测头安装在油罐内，可以节省复杂的安装过程，从而提高了检测效率和成本，达 到了高效率、低成本且安全地检测油气浓度的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 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：
[0018] 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；
[0019] 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；以及
[0020] 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】
[0021] 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。
[0022] 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。
[0023] 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；探测系统包括：数据采集单元31，与中心监控系统1建立通讯连接； 油气采集单元32,设置于油罐油气空腔之中，用于将油气导出；探测头33,设置在油罐的外 壁，与油气采集单元32连接，且与数据采集单元31具有通讯连接关系。
[0024] 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，可以通过探测系统的油气采集单元32将油罐内的油气导出之后，通过探测 头33和数据采集单元31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。从而解决了在大型油罐的油气空腔检测可燃气体险情时不安全、 效率低且成本高的问题，通过油气采集单元将油气导出之后探测，消除了罐内不安全的因 素，并且不用将探测头安装在油罐内，可以节省复杂的安装过程，从而提高了检测效率和成 本，达到了高效率、低成本且安全地检测油气浓度的效果。
[0025] 在本发明的上述实施例中，如图1和图2所示，油罐的外壁具有第一端，探测头33 设置在第一端的防爆装置内。
[0026] 优选地，第一端可以为接近地面的一端，在图2中示出的为油罐的外部罐根位置。 优选地，可以见探测头33安装在油罐的外部罐根位置的防爆箱内。
[0027] 如图1所示，油气采集单元32通过油气管道接入一个或多个探测头33。具体地， 探测头33接入沿油气空间圆周均匀分布的油气管道。
[0028] 在本发明的上述实施例中，油气管道优选与探测头33-一对应连接。也即每个油 气管道导出来的油气分别与一个探测头33连接。
[0029] 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，该变送器采用催化 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。
[0030] 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 +65°C (-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。
[0031] 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。通过可选配件一例如处理适配器或导 管安装设备一可进行多种专业性测量任务。
[0032] 可燃性气体检测系统的研发生产符合SIL标准EN61508和EN 50402。气体检测设 备软件也是首次被评估一优异的参数和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。
[0033] 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：
[0034] 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；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--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。
[0035] 探测系统中的数据采集单元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。
[0036] 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。
[0037] 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，安装在浮顶油罐外部罐根位 置的防爆箱内，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。
[0038] 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）。
[0039] 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ExdIICT6的防爆声光报警器A110,并完成内部接线一体化（A110防爆声光报 警器24VDC供电由变送器提供）。
[0040] 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。
[0041] 本实施例中可燃气体探测仪可以考虑采用催化燃烧式，可燃气体的探测系统的探 测头33安装在油罐外部罐根位置的防爆箱内通过油气采集系统每台油罐可以设8个探测 点沿油罐圆周均布。将8个探测点的油气通过油气采集系统统一送到油罐外部罐根位置的 防爆箱内，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。
[0042] 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米均匀钻开10mm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。 [0043] 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》GB15332. 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GB15332-94,可燃气体报警控制器技术GB16808-1997,中华人民共和国行业标准（石油 天然气）SY6503-2000。
[0044] 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。
[0045] 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；发送单元 13接收处理单元的控制信号，发出报警信息。
[0046] 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通讯的定位单元， 用于确定检测到险情的所述探测头33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。 其中，具体地，如图1所示，报警可以使用声光报警器14。
[0047] 本实用新型所要保护的计算器以及构成该处理器的各个组件都是一种具有确定 形状、构造且占据一定空间的实体产品。例如，微处理器、图像处理器、子处理器等都是可以 独立运行的、具有具体硬件结构的计算机设备、终端或服务器。
[0048] 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（1); 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，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； 油气采集单元（32)，设置于所述油罐油气空腔之中，用于将所述油气导出； 探测头（33)，设置在所述油罐的外壁，与所述油气采集单元（32)连接，且与所述数据 采集单元（31)具有通讯连接关系。
2. 根据权利要求1所述的检测处理系统，其特征在于，所述油罐的所述外壁具有第一 端，所述探测头（33)设置在所述第一端的防爆装置内。
3. 根据权利要求1所述的检测处理系统，其特征在于，所述油气采集单元（32)通过油 气管道与一个或多个所述探测头（33)连接。
4. 根据权利要求3所述的检测处理系统，其特征在于，所述探测头（33)接入沿所述油 气空间圆周均匀分布的所述油气管道。
5. 根据权利要求3所述的检测处理系统，其特征在于，所述油气管道与所述探测头 (33) 一一对应连接。
6. 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)。
7. 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。
8. 根据权利要求7所述的检测处理系统，其特征在于，所述信息包括：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。
9. 根据权利要求1所述的检测处理系统，其特征在于，所述油罐油气空腔中的可燃气 体爆炸极限在1. 9%至8. 5%之间。
10. 根据权利要求1所述的检测处理系统，其特征在于，所述探测系统包括定位单元， 用于确定检测到险情的所述探测头（33)的位置。
【文档编号】G01N21/17GK203909030SQ201420092107
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】范云, 朱根民, 周新腾 申请人:范云