无源激光探测储油罐油气浓度的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及信息技术领域，尤其是光电子中激光气体探测技术中的无源激光探测储油罐油气浓度的方法。
【背景技术】
[0002]目前，石油化工作为工作区的重大隐患，工作区域需要对可燃气体采用一种可靠、稳定的方法对其浓度进行实时检测，监测其不超过临界值，以保证日常安全生产。储油罐是一种大型容器，是炼油厂、油田、油库以及石油管道行业中的重要设备，专门用于接收、储存和发放易燃、易爆的油品介质。正是由于它储存的油品具有易燃、易爆、易产生静电的特殊性质，使其成为石油储运行业中安全管理工作的重要对象。在油罐日常的使用和管理中，任何一个人的不安全行为和物的不安全状态，都可能造成事故的发生，导致巨大的经济损失和人身伤害事故。储油罐的安全管理是油库管理的其他各项工作的前提，是安全生产的生命线，也是改善经营环境、提高企业经济效益的基础。因此，加强储油罐的安全管理，及时发现和消除储油罐的不安全因素，杜绝各类事故的发生，对石油储运企业具有重要意义。
[0003]公知石油化工使用的常用二次密封舱管道抽气、管道传输、安全区域化验，抽气方式感知，感知滞后性，抽气形成负压，空气进入密封舱，给石油安全生产带来极大危害。倘若因此发生燃烧或爆炸，那将是极其重大的安全事故，对社会安定以及人类进步也会造成巨大的影响。如何避免在可燃气体检测时无源，即不带电，、实时状态，能够安全、高效直接判断大型应用场所中可燃气体的泄漏范围，已经成为亟需解决的问题。
[0004]目前中国石油在储油罐的二次密封舱使用定时抽风装置，将混合油气抽出到安全区域用带电的传感器进行检测，如果出现浓度过大，再启动注入氮气的装置来降低储油罐风险。此方法面临几个现实问题，第一抽取的时间频率过频繁耗能大，抽取的时间频率过稀疏无法及时发现险情，即使不断抽取储油罐气体用来检测由于安全区域距离油罐事发地距离很远也不能保证及时发现问题；第二抽取气体的方位固定，无法对储油罐全区域进行检测尤其是储油罐的中心区域。
[0005]本发明针对现有技术的不足，提出用无源激光气体探测技术对储油罐二次密封舱油气进行检测，本发明的技术难点在于以下两点:第一，油气类气体是混合气体组成成分复杂，不同品质的原油的油气其组成成分有所差别；第二，同品质原油的油气气体在不同温度下其混合成分不同。通过本发明所描述的方法和步骤可以有效监测储油罐二次密封舱的油气浓度，监测的先决条件即根据本发明所述方法测定原油在0°c至70°C时，油气平衡状态下的气相组成情况，温度梯度5°C ;根据结论与数据，结合外浮顶原油储罐的结构和理查特里Le chatIier定律，给出各种温度梯度场下，二次密封舱油气爆炸极限值V0L% ;根据结论与数据，给出各种温度梯度场下，油气中丙烷及丁烷所占百分比；根据结论与数据，结合无源激光探头测量的二次密封舱内的丙烷及丁烷浓度V0L%及温度，给出二次密封舱内油气浓度V0L% ;根据结论与数据，给出二次密封舱内油气浓度LEL%。
【发明内容】
[0006](一)要解决的技术问题
本发明的目的是，提供一种无源激光探测储油罐油气浓度的方法，选择不同地域，现场采集俄罗斯原油、大庆原油、渤海原油、阿曼原油油样，进行温度梯度场环境下，油气组分挥发实验，通过实验，描绘出各种原油，在不同储存温度梯度场下，与油气组分挥发浓度的函数关系，进而，给出不同温度环境下，外浮顶储油罐二次密封舱油气泄漏爆炸极限值及油气中丙烷及丁烷所占百分比，为储油罐无源分布式激光探测主动安全防护系统，提供理论及数据支撑，从而实现了对石油储罐二次密封仓内的油气挥发过程的精确实时无源激光监测。
[0007](二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种无源激光探测储油罐油气浓度的方法，本发明的主要步骤为:
1)测定原油在0°c至70°C时，油气平衡状态下的气相组成情况，温度梯度5°C;
2)根据步骤I)结论与数据，结合外浮顶原油储罐的结构和理查特里LechatIier定律，给出各种温度梯度场下，二次密封舱油气爆炸极限值V0L% ;
3)根据步骤2)结论与数据，给出各种温度梯度场下，油气中丙烷及丁烷所占百分比；
4)根据步骤3)结论与数据，结合无源激光探头测量的二次密封舱内的丙烷及丁烷浓度V0L%及温度，给出二次密封舱内油气浓度V0L% ;
5)根本步骤I)至4)据结论与数据，给出二次密封舱内油气浓度LEL%;
具体的实现方法包括:
1)测定俄罗斯原油、大庆原油、渤海原油、阿曼原油在0°C至70°C时，油气平衡状态下的气相组成情况，温度梯度5°C，包括:将可伸缩气体存储缓冲装置抽真空，真空状态下，该装置内体积为零，即为完全扁平状态；将恒温空气浴温度设定在实验温度，装置放入恒温空气浴中进行恒温预热；装置预热充分后，向储油装置中加入指定量的油样；待油温达到要求温度后，恒温三小时，使储油装置达到气液相平衡状态，由采集阀门处采取气样。该过程中，会有气体挥发，多出的气体会进入气体缓冲装置；利用具有刻度的注射器从气体采集口往外抽气，抽至气体缓冲结构重新完全扁平，因为整个装置为全密封结构，则此时抽出的气量即为原油挥发产生的气量；调整实验条件，更换油样或改变温度，重复以上步骤；
2)根据具体的实现方法步骤I)的结论与数据，结合外浮顶原油储罐的结构和理查特里Le chatIier定律，给出各种温度梯度场下，二次密封舱油气爆炸极限值V0L%，包括:利用气相色谱检测装置进行气样分析，获得气体组成以及各组分含量的相关数据；根据理查特里Le chatIier定律，计算出各种温度梯度场下，二次密封舱油气爆炸极限值V0L% ；
3)根据具体的实现方法步骤2)的结论与数据，给出各种温度梯度场下，油气中丙烷及丁烷所占百分比，包括:利用气相色谱仪获得的相关数据，计算出各种温度梯度场下，不同油品油气中丙烷及丁烷所占百分比；
4)根据具体的实现方法步骤3)结论与数据，结合无源激光探头测量的二次密封舱内的丙烷及丁烷浓度V0L%及温度，给出二次密封舱内油气浓度V0L%，包括:利用无源激光探头测量的二次密封舱内的丙烷及丁烷浓度V0L%及温度，结合不同油品油气中丙烷及丁烷所占百分比，计算出二次密封舱内油气浓度V0L%。
[0008]5)根据具体的实现方法步骤I)至4)结论与数据，给出二次密封舱内油气浓度LEL%，包括:根据二次密封舱内温度、油气浓度V0L%及各种温度梯度场下，二次密封舱油气爆炸极限值V0L%，计算出二次密封舱内油气浓度LEL%，从而达到只要激光气体探测技术探测到丙烷及丁烷浓度V0L%，结合温度采集数据，即可得到二次密封舱油气爆炸极限值V0L%，计算出二次密封舱内油气浓度LEL%，从而可以有效的通过激光气体探测技术给出油气浓度达到爆炸极限值的告警信息。
[0009](三)有益效果
区别于【背景技术】，本发明提供一种无源激光探测储油罐油气浓度的方法，能够对各种原油，在不同储存温度梯度场下，进行精确探测，同时，根据探测的各种浓度信息计算应用激光分布式混合气体无源监测器，探测外浮顶储油罐二次密封舱油气泄漏浓度值，从而实现了对石油储罐二次密封仓内的油气泄漏挥发过程的精确实时无源激光监测，并且本发明实现简单，针对性强，只要根据激光气体探测技术探测出丙烷及丁烷浓度V0L%即可得到油气浓度达到爆炸极限值的告警信息。
【附图说明】
[0010]图1是本发明的流程示意图；
图2是本发明的实施例中空气浴内装置连接安装示意图；
图3是本发明的实施例中俄罗斯原油混合气体比例曲线图；
图4是本发明的实施例中大庆原油混合气体比例曲线图；
标号说明:
1.恒温空气浴；2.气体采集阀；
3.温度指示器；4.储油装置；
5.可伸缩气体储存缓冲装置。
【具体实施方式】
[0011]为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合