专利名称：一种低温液态烃储罐的泄漏监测系统和方法
技术领域：
本发明涉及低温液态烃储罐的安全监测技术领域，特别是涉及一种低温液态烃储罐的泄漏监测系统和方法。
背景技术：
低温液态烃储罐通常为单台储液量大于IOOOOm3的大直径容器，图1为现有技术提供的一种低温液态烃储罐的结构图。如图1所示，储罐包括外罐101、位于外罐101内部的内罐102、位于外罐101与内罐102之间的绝热材料。其中，外罐101包括拱顶1011、圆柱形的罐身1012和圆形的水平底面1013 ；内罐102包括吊顶1021、圆柱形的罐身1022和圆形的水平底面1023。内罐102内部可以储存低温液态烃104，该液态烃的液面以上的空间为由液态烃挥发出的蒸发气(BOG)所构成的气相空间103。内罐102的吊顶1021与外罐101的拱顶1011可以通过多根吊杆相连，内罐102与外罐101之间的空间与气相空间 103通过通气孔相通，这样，内罐102与外罐101之间的空间的气压就与气相空间103的气压相同。为了对内罐102内部、外罐101与内罐102之间的空间进行干燥、冷却、气体置换等工作，以及与内罐内部进行低温液态烃、BOG的交换(输入和输出)工作，还需要设置若干使外界与内罐102内部、外罐101与内罐102之间的空间相通的工艺和工作管线，如图1 所示，105和106所标示的即分别为外界与内罐102内部的低温液态烃104、气相空间103 相通的管线，这两条管线均穿过外罐101的拱顶1011和内罐102的吊顶1021，二者与外罐 101的拱顶1011的交点分别标号为1051和1061，与内罐102的吊顶1021的交点分别标号为1052和1062。当然，图1中未标示与内罐102和外罐101之间的空间相通的管线，这些管线也均穿过外罐101的拱顶1011和内罐102的吊顶1021。这种储罐所储存的液态烃的温度与外界环境温度有很大差别，如液化天然气 (LNG)在常压下的温度为_160°C，因而该储罐对绝热性能和密封性能的要求特别高，而且该储罐的储液量也很大，因而其所储存的液态烃的价值就比较高，因此，这种储罐如果发生泄漏，尤其是内罐发生泄漏，将造成很大的经济损失和环境危害，必须采取一定的措施来及时发现储罐的泄漏状况，尽快做出反应，防范可能发生的危害。现有技术是采用温度监测的方法来解决上述问题的。通过在图1所示的内罐102 的底面1023与外罐101的底面1013之间的空间设置若干个温度计来监测相应位置的温度，在储罐运行过程中，如果发现某一个或多个温度计的测量值快速下降，则认为内罐发生泄漏，马上采取应急措施。但是，现有技术的误报率较高，尤其是在利用低温液态烃对储罐进行首次冷却的过程中，如果内罐与外罐之间空间的绝热材料的干燥不完全时，绝热材料中存在的水分会随着储罐温度的降低而使绝热材料的导热系数增大，导致温度计所测得的温度快速降低， 这种情况不是储罐泄漏引起的，利用现有技术将造成误报，可能需要将储罐清空、升温，这将导致大量储存产品的浪费，并耽误正常生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种低温液态烃储罐的泄漏监测系统和方法， 能提高对储罐泄漏状况尤其是内罐泄漏状况判断结果的准确性。本发明解决上述技术问题的技术方案如下一种低温液态烃储罐的泄漏监测系统，所述储罐包括保护绝热材料并承受内部气压的外罐、位于所述外罐内部用于储存所述低温液态烃的内罐、位于所述外罐与所述内罐之间的绝热材料；所述外罐包括拱顶、圆柱形的罐身和圆形的水平底面；所述内罐包括吊顶、圆柱形的罐身和圆形的水平底面；所述内罐内液面以上的空间为由所述低温液态烃挥发出的蒸发气BOG所构成的气相空间；该系统包括环隙温度监测器、外罐内侧温度监测器、底部温度监测器、控制器、输出装置；其中，所述环隙温度监测器、外罐内侧温度监测器和底部温度监测器的数量均在两个以上；所述环隙温度监测器均勻分布于所述内罐与外罐二者的罐身之间的环隙空间，并与所述内罐的底面在同一平面内；所述外罐内侧温度监测器均勻分布于所述外罐的罐身下部的内侧面上；所述底部温度监测器均勻分布于所述内罐和外罐二者的底面之间的底部空间内的两个以上的同心圆上，所述同心圆的圆心所在的竖直线经过所述内罐的底面圆心；所述环隙温度监测器、外罐内侧温度监测器、底部温度监测器均与所述控制器相连，以将各自实时监测到的温度送到所述控制器；所述控制器与所述输出装置相连，以根据所述环隙温度监测器、外罐内侧温度监测器、底部温度监测器各自监测到的温度对所述储罐的泄漏状况进行判断，并将判断结果送到所述输出装置，供其输出。本发明的有益效果是本发明中，由于在内罐与外罐二者的罐身之间的环隙空间的底部、外罐的罐身下部的内侧面上、内罐和外罐二者的底面之间的底部空间内的两个以上的同心圆上分别设置了两个以上的环隙温度监测器、外罐内侧温度监测器、底部温度监测器，各温度监测器可实时将监测结果发送到控制器，供其对储罐的泄漏状况进行判断，并将判断结果自动送到输出装置以实现输出，因此，控制器能够获得内罐与外罐之间空间的多个不同位置的温度测量值，在此基础上对储罐的泄漏状况尤其是内罐的泄漏状况进行判断，可有效排除绝热材料干燥不完全所造成的误报，极大地提高判断结果的准确性，有利于维持储罐的安全稳定运行。在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进进一步，每个所述环隙温度监测器为两支钼电阻温度计；和/或，每个所述外罐内侧温度监测器为两支钼电阻温度计；和/或，每个所述底部温度监测器为两支钼电阻温度计。进一步，还包括内罐底部圆心压力监测器、监测所述气相空间的气压的气相空间压力监测器、压差计算器；其中，所述内罐底部圆心压力监测器位于所述内罐与外罐二者底面之间的空间，其所在位置的竖直线穿过所述内罐的底面圆心；所述内罐底部圆心压力监测器和气相空间压力监测器均与所述压差计算器相连， 以将各自监测到的压力送到所述压差计算器，供其计算二者的压力差；
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所述压差计算器与所述控制器相连，以将其计算得到的所述压力差送到所述控制器，供其判断所述内罐的泄漏状况。进一步，还包括两个以上的监测所述低温液态烃气化而成的气态烃的浓度的底部气体探测器；所述底部气体探测器均勻分布于所述外罐外部的地面上，各底部气体探测器与所述外罐底面边缘的距离均不超过其可靠监测距离；各底部气体探测器均与所述控制器相连，以将各自监测到的所述气态烃的浓度发送到所述控制器，供其判断所述储罐的泄漏状况。进一步，穿过所述外罐的管线与所述外罐的交点均在其拱顶上；所述管线上还有阀门和连接法兰；则该系统还包括监测所述低温液态烃气化而成的气态烃的浓度的顶部气体探测器；所述顶部气体探测器位于所述外罐的拱顶上表面上，其距所述管线与所述外罐的交点、所述阀门或连接法兰不超过其可靠监测距离；所述顶部气体探测器与所述控制器相连，以将其监测到的所述气态烃的浓度发送到所述控制器，供其判断所述储罐、所述管线、所述阀门或所述连接法兰的泄漏状况。进一步，所述输出装置为显示器。进一步，还包括与所述控制器相连、在所述控制器的控制下发出报警信号的报警
ο另外，本发明还提供了一种低温液态烃储罐的泄漏监测方法，该方法基于权利要求1所述的泄漏监测系统；该方法包括步骤1 各环隙温度监测器、外罐内侧温度监测器和底部温度监测器分别实时监测所述内罐与外罐二者的罐身之间的环隙空间的底部、所述外罐的罐身下部的内侧面处、 所述内罐和外罐二者的底面之间的底部空间的温度，并将各自的监测结果发送到所述控制器；步骤2 所述控制器根据接收的监测结果以及泄漏判断标准，判断所述储罐是否发生泄漏，如果是，则执行步骤3，否则，将所述储罐未发生泄漏的信息发送到所述输出装置，执行步骤4 ；其中，所述泄漏判断标准包括在所述内罐内的低温液态烃未溢出且所述绝热材料完全干燥的情况下，任一环隙温度监测器、外罐内侧温度监测器或底部温度监测器所监测到的温度低于设定温度，则所述内罐在其所在的位置发生泄漏；步骤3 所述控制器确定所述储罐发生泄漏的具体位置，并将其发送到所述输出装置，执行步骤4;步骤4 所述输出装置将所述控制器送来的所述储罐未发生泄漏的信息或所述储罐发生泄漏的具体位置输出。进一步，所述泄漏监测系统还包括内罐底部圆心压力监测器、监测所述气相空间的气压的气相空间压力监测器、压差计算器；其中，所述内罐底部圆心压力监测器位于所述内罐与外罐二者底面之间的空间，其所在位置所在的竖直线穿过所述内罐的底面圆心；所述内罐底部圆心压力监测器和气相空间压力监测器均与所述压差计算器相连；所述压差计算器与所述控制器相连；所述步骤1还包括所述内罐底部圆心压力监测器实时监测所述内罐底面圆心下方且在所述内罐与外罐二者底面之间位置的气压，所述气相空间压力监测器实时监测所述气相空间的气压；所述内罐底部圆心压力监测器和气相空间压力监测器将各自的监测结果送到所述压差计算器，供其计算这两个气压的压力差；所述压差计算器将所述压力差发送到所述控制器；则所述步骤2中的所述泄漏判断标准还包括在所述内罐与外罐二者底面之间的氮气吹扫管线没有开启的情况下，如果所述压力差的绝对值持续增大，且持续时间超过设定时间，则所述内罐底部发生泄漏；在任一底部温度监测器所监测到的温度低于所述设定温度，且所述压力差的绝对值超过设定压力差这两种情况同时出现时，所述内罐底部发生泄漏；在至少一个所述环隙温度监测器和至少一个外罐内侧温度监测器所监测到的温度低于设定温度，且所述压力差的绝对值持续增大，持续时间超过设定时间这两种情况同时出现时，所述内罐侧面发生泄漏。进一步，所述泄漏监测系统还包括两个以上的底部气体探测器；所述底部气体探测器均勻分布于所述外罐外部的地面上，各底部气体探测器与所述外罐底面边缘的距离均不超过其可靠监测距离；各底部气体探测器均与所述控制器相连；所述步骤1还包括所述底部气体探测器实时监测所述低温液态烃气化而成的气态烃的浓度，并将各自的监测结果发送到所述控制器；则所述步骤2中的泄漏判断标准还包括在任一底部气体探测器所监测到的气态烃的浓度持续增大，且持续时间超过浓度设定时间的情况下，所述储罐发生泄漏。进一步，穿过所述外罐的管线与所述外罐的交点均在所述外罐的拱顶上；所述管线上还有阀门和连接法兰；所述泄漏监测系统还包括顶部气体探测器；所述顶部气体探测器位于所述外罐的拱顶上表面上，其距所述管线与所述外罐的交点、所述阀门或连接法兰不超过其可靠监测距离；所述顶部气体探测器与所述控制器相连；所述步骤1还包括所述顶部气体探测器实时监测所述低温液态烃气化而成的气态烃的浓度，并将监测结果发送到所述控制器；则步骤2所述的泄漏判断标准还包括在所述储罐的进出口工艺物料管线未发生泄漏的情况下，如果所述顶部气体探测器所监测到的气态烃的浓度持续增大，且持续时间超过浓度设定时间，则所述储罐发生泄漏；在所述环隙温度监测器、外罐内侧温度监测器和底部温度监测器中的任一个所监测到的温度低于所述设定温度，所述压力差的绝对值超过所述设定压力差，所述顶部气体探测器所监测到的气态烃的浓度超过设定浓度这三种情况同时出现时，所述储罐发生泄漏。进一步，所述泄漏监测系统还包括与所述控制器相连的报警器；在所述步骤2的判断结果为是的情况下，所述步骤2还包括所述控制器控制所述报警器发出报警信号。
图1为现有技术提供的一种低温液态烃储罐的结构图；图2为本发明提供的低温液态烃储罐的泄漏监测系统的结构图；图3为本发明提供的外罐内侧温度监测器的分布位置的一个实施例的俯视图；图4为本发明提供的环隙温度监测器的分布位置的一个实施例的俯视图；图5为本发明提供的底部温度监测器的分布位置的一个实施例的俯视图；图6为本发明提供的低温液态烃储罐的泄漏监测方法的流程图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。图2为本发明提供的低温液态烃储罐的泄漏监测系统的结构图。如图2所示，该储罐包括外罐201、位于外罐201内部用于储存低温液态烃203的内罐202、位于外罐201 与内罐202之间的绝热材料，其中，外罐201包括拱顶2011、圆柱形的罐身2012和圆形的水平底面2013，其用于保护绝热材料，并承受自身内部的气压；内罐202包括吊顶2021、圆柱形的罐身2022和圆形的水平底面2023 ；内罐202内液面以上的空间为由低温液态烃挥发出的BOG所构成的气相空间。该泄漏监测系统包括环隙温度监测器208、外罐内侧温度监测器207、底部温度监测器209、控制器(图2中未画)、输出装置(图2中未画)；其中，环隙温度监测器208、外罐内侧温度监测器207和底部温度监测器209的数量均为两个以上，而且各自的数量可以不同。环隙温度监测器208均勻分布于内罐202与外罐201 二者的罐身之间的环隙空间，并与内罐202的底面2023在同一平面内，即环隙温度监测器208均勻分布于环隙空间的底部，图2仅示出了内罐202底面2023的一条直径所在直线上的两个环隙温度监测器 208的分布位置。其分布位置的一个实施例的俯视图如图4所示，该实施例中，两个实线圆环分别表示外罐201的罐身2012和内罐202的底面2023的边缘，虚线圈401表示各环隙温度监测器208的分布位置所在的圆周，如图4所示，相邻环隙温度监测器208之间的角度间隔为60°。当然，环隙温度监测器208也可以不位于同一圆周上，只要在环隙空间中与内罐202的底面2023在同一平面内即可，相邻环隙温度监测器208之间的角度间隔可以在 30° -90°之间。这样，本发明中的环隙温度监测器208可实时监测环隙空间底部的温度。外罐内侧温度监测器207均勻分布于外罐201的罐身2012下部的内侧面上，如图 2所示，各外罐内侧温度监测器207可以位于竖直方向上的不同高度处，从而在竖直方向上具有层次性，外罐内侧温度监测器207还可以在水平方向上均勻分布，即处于同一高度的多个外罐内侧温度监测器207可以均勻分布于外罐201的罐身2012下部的内侧面的同一圆周上，使相邻外罐内侧温度监测器207之间的角度间隔相等，图2示出了在外罐201的罐身2012下部的内侧面的四个不同高度处相对的两组外罐内侧温度监测器207的分布位置。其分布位置的一个实施例的俯视图如图3所示，两个实线圆环分别表示外罐201的罐身2012和内罐202的罐身2022，各外罐内侧温度监测器207均勻分布于外罐201的罐身 2012内侧面上。这样，本发明中的外罐内侧温度监测器207就可以实时监测外罐201内侧面下部各位置的温度。底部温度监测器209均勻分布于内罐202和外罐201 二者的底面(标号分别为 2023和2013)之间的底部空间内的两个以上的同心圆上，同心圆的圆心所在的竖直线经过内罐202的底面2023的圆心，图2示出了在一条穿过同心圆的圆心且贯穿所有同心圆的直线上的所有底部温度监测器209的分布位置。其分布位置的一个实施例的俯视图如图5所示，各底部温度监测器209均位于外罐201的罐身2012内部，且位于内罐202的底面2023 的下方空间内，图5中以内罐202的底面2023圆心所在竖直线上且位于该空间内的某一点为圆心有4个同心圆，半径小于内罐202的底面2023半径的同心圆用虚线表示，大于内罐202的底面2023半径的同心圆用实现表示，各底部温度监测器209的分布位置用图中的交叉线表示，可见该实施例中，同一同心圆上相邻的底部温度监测器209之间的角度间隔均为60°。当然，在其他实施例中，各底部温度监测器209之间的角度间隔可以不为60°，也可以互不相同，同心圆的数量也可以不为4个。利用底部温度监测器209可以实时监测底部空间各处的温度。环隙温度监测器208、外罐内侧温度监测器207、底部温度监测器209均与控制器相连，以将各自实时监测到的温度送到控制器；控制器与输出装置相连，以根据环隙温度监测器208、外罐内侧温度监测器207、 底部温度监测器209各自监测到的温度对储罐(包括内罐202和外罐201)的泄漏状况进行判断，并将判断结果送到输出装置，供其输出。可见，本发明中，由于在内罐与外罐二者的罐身之间的环隙空间的底部、外罐的罐身下部的内侧面上、内罐和外罐二者的底面之间的底部空间内的两个以上的同心圆上分别设置了两个以上的环隙温度监测器、外罐内侧温度监测器、底部温度监测器，各温度监测器可实时将监测结果发送到控制器，供其对储罐的泄漏状况进行判断，并将判断结果自动送到输出装置以实现输出，因此，控制器能够获得内罐与外罐之间空间的多个不同位置的温度测量值，在此基础上对储罐的泄漏状况尤其是内罐的泄漏状况进行判断，可有效排除绝热材料干燥不完全所造成的误报，极大地提高判断结果的准确性，有利于维持储罐的安全稳定运行。建造完成之后，储罐的结构就基本不再发生变动，这样，本发明提供的泄漏监测系统就固定置于储罐内部而基本不会进行更换了，因此，为了防止因环隙温度监测器、外罐内侧温度监测器或底部温度监测器发生损坏造成其所在位置的温度无法测量，本发明中的每个环隙温度监测器、每个外罐内侧温度监测器、每个底部温度监测器均可以为两支温度计， 一个为主温度计，另一个为备用温度计，正常情况下由主温度计提供监测结果，在主温度计损坏的情况下，启用备用温度计。而为了提高温度测量的准确性，这里的温度计可以为钼电阻温度计。如图2所示，该泄漏监测系统还包括内罐底部圆心压力监测器2062、监测内罐 202内部气相空间的气压的气相空间压力监测器2061、压差计算器2063 ；其中，内罐底部圆心压力监测器2062位于内罐202与外罐201 二者底面(分别标号为 2023和2013)之间的空间，其所在的竖直线穿过内罐202的底面2023的圆心，即内罐底部圆心压力监测器2062位于内罐202的底面2023圆心的下方，且位于外罐201的底面2013 的上方，其能监测该位置的气压。内罐底部圆心压力监测器2062和气相空间压力监测器2061均与压差计算器2063 相连，以将各自监测到的压力送到压差计算器2063，供其计算二者的压力差；压差计算器2063与控制器相连，以将其计算得到的压力差送到控制器，供其判断内罐的泄漏状况。在内罐发生泄漏时，内罐202与外罐201之间的空间就会存在泄漏出的液态烃，其吸收环境温度气化后会使周围气压增大，这样，该空间原本因与气相空间相通而几乎为零的压力差就随着液态烃的泄漏而逐渐增大，从而被压差计算器2063送到控制器。对于内罐 202而言，其底面2023的圆心位置是最薄弱的环节，本发明在该圆心下方设置内罐底部圆
10心压力监测器2062来监测其所在位置周围的气压，从而由控制器判断该位置的气压与气相空间的气压之间的压力差是否超过设定压力差，可尽快发现内罐202底面2023圆心位置的泄漏状况，从而及时采取措施。上述的温度监测方式和压力差监测方式主要是在内罐与外罐之间的空间进行监测，其是监测储罐泄漏状况的第一道防线。本发明还在外罐的外部设置了第二道防线，来进一步提高监测的准确性和可靠性。如图2所示，该泄漏监测系统还包括两个以上的底部气体探测器210，该底部气体探测器210用于监测从内罐202泄漏出的低温液态烃气化而成的气态烃的浓度以及从外罐 201泄漏出的气态烃的浓度。底部气体探测器210均勻分布于外罐201外部的地面上，各底部气体探测器210与外罐201底面2013边缘的距离均不超过其可靠监测距离(如4米)；各底部气体探测器210均与控制器相连，以将各自监测到的气态烃的浓度发送到控制器，供其判断储罐的泄漏状况。图2给出的实施例中，各底部气体探测器210均勻分布于外罐201外部地面上的同一圆周上，事实上，这些底部气体监测器210也可以不在同一圆周上，即与外罐201底面 2013边缘的距离可以不相同，只要其位于外罐201外部的地面上，且与外罐201底面2013 边缘的距离不超过其可靠监测距离即可。上述的温度监测方式、压力差监测方式以及底部气体监测方式主要关注的是储罐下部附近的温度、压力、气态烃浓度，这是由于从内罐中泄漏出的液态烃大多向储罐下部流动，其吸收环境热量会气化成气态烃，另外，如果外罐201发生泄漏，也会泄漏出一定量的气态烃，由于气态烃的初始温度较低，也主要向储罐下部运动，因而本发明着重在储罐下部位置监测，但本发明提出的泄漏监测系统也在储罐上部设置了监测装置，来提高监测的全面性和判断的准确性。图2示出了标号为204和205的两条管线，这两条管线分别使内罐202内部的液相空间(即低温液态烃20 、气相空间与外部相通，当然，在实际的低温液态烃储罐上设置的这样的管线可以不止一条，而且还可以包括使内罐202和外罐201之间的空间与外部相通的管线，如负责内罐202和外罐201之间的空间的冷却、干燥、空气置换、输送低温液态烃的泵的安装、安全阀连接、仪表安装等工作的管线等，在这些管线上常常还有阀门以及连接用的连接法兰，为了防止内罐202和外罐201上因这些管线的穿过而造成应力集中，对内罐 202和外罐201造成损坏，这些管线(如图2中的204和205及其他管线)与外罐201、内罐202的交点均在其顶部，即与外罐201的交点在其拱顶2011上，与内罐202的交点在其吊顶2021上。如果内罐202、外罐201或者这些管线以及管线上的阀门、连接法兰等发生泄漏， 则泄漏出的液态烃气化而成的气态烃将到达外部大气环境中，因此，本发明提供的泄漏监测系统还包括监测低温液态烃气化而成的气态烃的浓度的顶部气体探测器211，这些顶部气体探测器211位于外罐201的拱顶2011的上表面上，其距管线与外罐201的交点、罐顶上布置的输送低温液态烃或BOG的管线上的阀门、连接法兰等可能产生泄漏的连接部位都不超过其可靠监测距离(如4米)，这样，各顶部气体探测器211与控制器相连，即可将各自监测到的气态烃的浓度发送到控制器，供其判断储罐(包括内罐202、外罐201)、管线、阀门或连接法兰的泄漏状况。
由于图2仅示出了标号为204和205的两条穿过外罐201拱顶2011的管线，因而该系统仅在距这两条管线分别与外罐201拱顶2011的交点(2041和2051)不超过其可靠监测距离的范围内示出了两个顶部气体探测器211，如果穿过外罐201拱顶2011的管线更多，在外罐201拱顶2011上表面上布置的输送低温液态烃或BOG的管线上的阀门、法兰等可能产生泄漏的连接部位附近(即在顶部气体探测器的可靠监测距离范围内)还可以设置更多的顶部气体探测器211。综上所述，本发明提供的泄漏监测系统可以从储罐内部和外部、上部和下部多个方位以及利用温度、压力差、气态烃浓度等多种方式来及时发现储罐的泄漏状况，从而及时采取措施，防患于未然。相对于现有的只能从外罐与内罐之间通过温度监测的方式来发现泄漏状况的技术，本发明的监测速度、监测可靠性和准确性都有了很大的提高。该系统中的输出装置可以用显示器来实现，控制器可以用微处理器、FPGA、CPU等具有判断和计算功能的电路来实现，压差计算器可用具有计算功能的电路来实现，内罐底部圆心压力监测器和气相空间压力监测器可用能够监测气压的压力传感器来实现，而且也可以采用主备用压力传感器的方式，即一个内罐底部圆心压力监测器和一个气相空间压力监测器分别用两支压力传感器来实现。为防止输出装置发生损坏造成漏报，该泄漏监测系统还可以包括与控制器相连、 在控制器的控制下发出报警信号的报警器，从而在控制器判断内罐发生泄漏时及时发出报警信号(如警铃声或报警指示灯亮等)，使工作人员及时了解情况，做出反应。利用上述的泄漏监测系统，本发明还提出了一种低温液态烃储罐的泄漏监测方法，如图6所示，该方法包括步骤601 各环隙温度监测器、外罐内侧温度监测器和底部温度监测器分别实时监测内罐与外罐二者的罐身之间的环隙空间的底部、外罐的罐身下部的内侧面处、内罐和外罐二者的底面之间的底部空间的温度，并将各自的监测结果发送到控制器。这里，各环隙温度监测器、外罐内侧温度监测器和底部温度监测器可将实时监测到的其所在位置附近的温度及时发送到控制器，供控制器对内罐的泄漏状况进行判断。该监测的实时性是保证控制器判断内罐泄漏的及时性的有力保证。由于各环隙温度监测器、外罐内侧温度监测器和底部温度监测器所在的位置包括环隙空间的底部、外罐的罐身下部的内侧面处、内罐和外罐二者的底面之间的底部空间等多个位置，因而该温度监测方式对于内罐泄漏的监测是比较全面的，这有利于提高本发明的准确性和可靠性。步骤602 控制器根据接收的监测结果以及泄漏判断标准，判断储罐是否发生泄漏，如果是，则执行步骤603，否则，执行步骤604。其中的泄漏判断标准包括在内罐内的低温液态烃未溢出且绝热材料完全干燥的情况下，任一环隙温度监测器、外罐内侧温度监测器或底部温度监测器所监测到的温度低于设定温度(如-100°C)，则内罐发生泄漏，且泄漏位置在该温度监测器所在的位置(附近)。这里，任一环隙温度监测器、外罐内侧温度监测器或底部温度监测器所监测到的温度低于设定温度，意味着内罐在该温度监测器附近可能发生了泄漏，但其他可能的原因是因低温液态烃充装过量或地震引起的低温液态烃晃动剧烈而导致内罐内的低温液态烃溢出至内罐与外罐之间的空间；绝热材料未完全干燥，其中含有的水分随着温度的降低导致绝热材料的导热系数增加。因而控制器在判断内罐发生泄漏时，必须排除以上因素所造成的干扰，从而提高判断的准确性，防止误报。步骤603 控制器确定储罐发生泄漏的具体位置，并将其发送到输出装置，执行步骤 605。本步骤是在步骤602的判断结果为是的情况下执行的，控制器判断内罐发生了泄漏，还要及时摸清泄漏的具体位置，从而使工作人员对症下药，对不同的泄漏位置做不同的应急处理。控制器根据各温度监测器的监测结果来判断内罐是否泄漏，因而可根据监测结果低于设定温度的温度监测器所在的位置来确定内罐泄漏的具体位置，例如，如果是某一环隙温度监测器的监测结果低于设定温度，则控制器可认为内罐泄漏的具体位置是在该环隙温度监测器所在的位置附近。控制器根据其他两种温度监测器的监测结果来判断内罐泄漏具体位置的方式可依此类推。步骤604 将储罐未发生泄漏的信息发送到输出装置，执行步骤605 ；本步骤是在步骤602的判断结果为否的情况下执行，由于控制器判断内罐未发生泄漏，因而只需将该消息发送到输出装置输出即可。步骤605 输出装置将控制器送来的消息输出。这里，控制器送到输出装置的消息包括储罐未发生泄漏的信息、储罐(包括内罐和外罐)发生泄漏的具体位置。输出装置可为一人机终端，如计算机、显示器等，该泄漏监测系统的操作人员可根据输出装置输出的消息来及时了解储罐的泄漏状况，从而及时采取措施。如果输出装置输出的消息是储罐未发生泄漏的消息，则操作人员无需采取措施，如果输出的是储罐发生泄漏的具体位置的消息，则操作人员应立即根据应急预案，对不同的泄漏位置采取不同的措施，防止环境灾难和人员伤害，挽回经济损失。本发明提供的泄漏监测系统还包括内罐底部圆心压力监测器、监测气相空间的气压的气相空间压力监测器、压差计算器；其中，内罐底部圆心压力监测器位于内罐与外罐二者底面之间的空间，其所在位置所在的竖直线穿过内罐的底面圆心；内罐底部圆心压力监测器和气相空间压力监测器均与压差计算器相连；压差计算器与控制器相连；利用泄漏监测系统的该结构，本发明提供的泄漏监测方法中，步骤601还可以包括内罐底部圆心压力监测器实时监测内罐底面圆心下方且在内罐与外罐二者底面之间位置的气压，气相空间压力监测器实时监测气相空间的气压；内罐底部圆心压力监测器和气相空间压力监测器将各自的监测结果送到压差计算器，供其计算这两个气压的压力差；压差计算器将压力差发送到控制器，供其判断储罐的泄漏状况。内罐的底面圆心是内罐最薄弱的位置，如果该处发生泄漏，泄漏出的液态烃会吸收环境热量气化为气态烃，从而增大内罐底面下方(尤其是内罐底面圆心下方)的气压，从而使内罐底面圆心下方与气相空间之间原本几乎为零的气压差持续增大，这对于内罐和外罐的危害是巨大的，因此，本发明在内罐底面圆心下方(外罐底面上方)的位置设置了内罐底部圆心压力监测器，来监测该位置附近的气压，并用其与基本不变的气相空间的气压做差，从而由控制器来判断该压力差是否持续增大，或是否超过设定压力差，进而作为判断储
13罐的泄漏状况的依据。则步骤602中的泄漏判断标准还包括在内罐与外罐二者底面之间的氮气吹扫管线没有开启的情况下，如果压力差的绝对值持续增大，且持续时间超过设定时间，则内罐底部发生泄漏。这里，内罐底面圆心下方(外罐底面上方)位置的气压持续增大的原因除了内罐泄漏之外，还可能是因为氮气吹扫管线(用于内罐与外罐之间的空间的空气置换工作)被开启，因而有一定流量的氮气经过内罐底部圆心压力监测器所在的位置，从而增大了其测得的气压值。在这种情况下，内罐底部并未发生泄漏，如果控制器判断内罐底部泄漏，就是一种误报，因此，这里的泄漏判断标准应在排除发生这种情况之后，再判断压力差是否持续增大并超过设定时间。控制器根据上述的压力差来判断内罐底部的泄漏状况时，步骤602中的泄漏判断标准还包括在任一底部温度监测器所监测到的温度低于设定温度，且压力差的绝对值超过设定压力差这两种情况同时出现时，内罐底部发生泄漏；在至少一个环隙温度监测器和至少一个外罐内侧温度监测器所监测到的温度低于设定温度，且压力差的绝对值持续增大，持续时间超过设定时间这两种情况同时出现时，内罐侧面发生泄漏。这里的泄漏判断标准将温度监测方式和压力差监测方式两种方式的监测结果综合来考量，共同用于判断内罐的泄漏状况。只要任一底部温度监测器所监测到的温度低于设定温度，并且压力差的绝对值同时超过设定压力差，即已排除氮气吹扫管线被开启的情况，因而可迅速判断出是内罐发生了泄漏。只要至少一个环隙温度监测器和至少一个外罐内侧温度监测器所监测到的温度低于设定温度，与此同时，压力差的绝对值持续增大超过设定时间，也可排除氮气吹扫管线被开启的情况，发生该情况的原因一定是内罐泄漏。另外，根据监测结果低于设定温度的相应温度监测器所在的位置，还可以判断内罐发生泄漏的具体位置。本发明提出的泄漏监测系统还包括两个以上的底部气体探测器；各底部气体探测器均勻分布于外罐外部的地面上，各底部气体探测器与外罐底面边缘的距离均不超过其可靠监测距离；各底部气体探测器均与控制器相连；利用泄漏监测系统的该结构，本发明提出的泄漏监测方法中，步骤601还可以包括底部气体探测器实时监测低温液态烃气化而成的气态烃的浓度，并将各自的监测结果发送到控制器，供其判断储罐的泄漏状况。则步骤602中的泄漏判断标准还包括在任一底部气体探测器所监测到的气态烃的浓度持续增大，且持续时间超过浓度设定时间的情况下，储罐(包括内罐202和外罐201) 发生泄漏。这里，底部气体探测器位于外罐外部的地面上，其监测的是气态烃的浓度，只要该位置的气态烃的浓度持续增大且超过浓度设定时间，即可判断是储罐发生了泄漏，要判断是泄漏的具体位置，可以参考各温度监测器、压力监测器的检测结果来确定，如果此时储罐内任一环隙温度监测器、外罐内侧温度监测器或底部温度监测器所监测到的温度低于设定温度，并且压力差的绝对值也超过设定压力差，可迅速判断出是储罐(包含外罐和内罐)同时发生了泄漏；如果任一环隙温度监测器、外罐内侧温度监测器或底部温度监测器所监测到的温度不低于设定温度，并且压力差的绝对值也没有超过设定压力差，则可判断出是外
14罐发生了泄漏。穿过外罐进入储罐内部的管线与外罐的交点通常设在外罐的拱顶上，这些管线上常常还有阀门和连接法兰，本发明提出的泄漏监测系统还包括顶部气体探测器；顶部气体探测器位于外罐的拱顶上表面上，其距管线与外罐的交点、阀门或连接法兰均不超过其可靠监测距离；顶部气体探测器与控制器相连；因而本发明提出的泄漏监测方法中，步骤601还可以包括顶部气体探测器实时监测低温液态烃气化而成的气态烃的浓度，并将监测结果发送到控制器，供其判断储罐的泄漏状况。则步骤602中的泄漏判断标准还包括在储罐的进出口工艺物料管线未发生泄漏的情况下，如果顶部气体探测器所监测到的气态烃的浓度持续增大，且持续时间超过浓度设定时间，则储罐(内罐202和/或外罐201)发生泄漏。这里，由于上述的穿过外罐进入储罐内部的管线有一部分是进出口工艺物料管线，其输送的是液态烃或气态烃，这些管线也是穿过外罐的拱顶而到达外罐的内部(或内罐的内部)的，如果这些管线发生泄漏，顶部气体探测器也是可以探测到的，而这种现象的原因不是储罐泄漏，因而控制器需要先将该情况排除，再根据顶部气体探测器的监测结果来判断储罐的泄漏状况。除了只根据顶部气体探测的监测结果来判断储罐的泄漏状况之外，控制器还可以结合温度监测方式、压力差监测方式以及这里的顶部气体探测器的监测结果来综合考量储罐的泄漏状况，则步骤602的泄漏判断标准还包括在环隙温度监测器、外罐内侧温度监测器和底部温度监测器中的任一个所监测到的温度低于设定温度，压力差的绝对值超过设定压力差，顶部气体探测器所监测到的气态烃的浓度超过设定浓度这三种情况同时出现时， 内罐和外罐同时发生泄漏，即气体监测方式、压力差监测方式和顶部气体探测器的监测结果同时说明可能是储罐发生泄漏时，则储罐(内罐202和/或外罐201) —定发生了泄漏。本发明所提出的泄漏监测系统还包括与控制器相连的报警器，因而在步骤602的判断结果为是的情况下，步骤603还可以包括控制器控制报警器发出报警信号，从而提醒操作人员的注意。由此可见，本发明具有以下优点(1)本发明中，由于在内罐与外罐二者的罐身之间的环隙空间的底部、外罐的罐身下部的内侧面上、内罐和外罐二者的底面之间的底部空间内的两个以上的同心圆上分别设置了两个以上的环隙温度监测器、外罐内侧温度监测器、底部温度监测器，各温度监测器可实时将监测结果发送到控制器，供其对储罐的泄漏状况进行判断，并将判断结果自动送到输出装置以实现输出，因此，控制器能够获得内罐与外罐之间空间的多个不同位置的温度测量值，在此基础上对储罐的泄漏状况尤其是内罐的泄漏状况进行判断，可有效排除绝热材料干燥不完全所造成的误报，极大地提高判断结果的准确性，有利于维持储罐的安全稳定运行。(2)本发明提供的泄漏监测系统可以从储罐内部和外部、上部和下部多个方位以及利用温度、压力差、气态烃浓度等多种方式来及时发现储罐的泄漏状况，从而及时采取措施，防患于未然。相对于现有的只能从外罐与内罐之间通过温度监测的方式来发现泄漏状况的技术，本发明的监测速度、监测可靠性和准确性都有了很大的提高。(3)为防止输出装置发生损坏造成漏报，该泄漏监测系统还可以包括与控制器相连、在控制器的控制下发出报警信号的报警器，从而在控制器判断内罐发生泄漏时及时发出报警信号(如警铃声或报警指示灯亮等)，使工作人员及时了解情况，做出反应。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种低温液态烃储罐的泄漏监测系统，所述储罐包括保护绝热材料并承受内部气压的外罐、位于所述外罐内部用于储存所述低温液态烃的内罐、位于所述外罐与所述内罐之间的绝热材料；所述外罐包括拱顶、圆柱形的罐身和圆形的水平底面；所述内罐包括吊顶、 圆柱形的罐身和圆形的水平底面；所述内罐内液面以上的空间为由所述低温液态烃挥发出的蒸发气BOG所构成的气相空间；其特征在于，该系统包括环隙温度监测器、外罐内侧温度监测器、底部温度监测器、控制器、输出装置；其中，所述环隙温度监测器、外罐内侧温度监测器和底部温度监测器的数量均在两个以上； 所述环隙温度监测器均勻分布于所述内罐与外罐二者的罐身之间的环隙空间，并与所述内罐的底面在同一平面内；所述外罐内侧温度监测器均勻分布于所述外罐的罐身下部的内侧面上； 所述底部温度监测器均勻分布于所述内罐和外罐二者的底面之间的底部空间内的两个以上的同心圆上，所述同心圆的圆心所在的竖直线经过所述内罐的底面圆心；所述环隙温度监测器、外罐内侧温度监测器、底部温度监测器均与所述控制器相连，以将各自实时监测到的温度送到所述控制器；所述控制器与所述输出装置相连，以根据所述环隙温度监测器、外罐内侧温度监测器、 底部温度监测器各自监测到的温度对所述储罐的泄漏状况进行判断，并将判断结果送到所述输出装置，供其输出。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个所述环隙温度监测器为两支钼电阻温度计；和/或，每个所述外罐内侧温度监测器为两支钼电阻温度计；和/或，每个所述底部温度监测器为两支钼电阻温度计。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括内罐底部圆心压力监测器、监测所述气相空间的气压的气相空间压力监测器、压差计算器；其中，所述内罐底部圆心压力监测器位于所述内罐与外罐二者底面之间的空间，其所在位置的竖直线穿过所述内罐的底面圆心；所述内罐底部圆心压力监测器和气相空间压力监测器均与所述压差计算器相连，以将各自监测到的压力送到所述压差计算器，供其计算二者的压力差；所述压差计算器与所述控制器相连，以将其计算得到的所述压力差送到所述控制器， 供其判断所述内罐的泄漏状况。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括两个以上的监测所述低温液态烃气化而成的气态烃的浓度的底部气体探测器；所述底部气体探测器均勻分布于所述外罐外部的地面上，各底部气体探测器与所述外罐底面边缘的距离均不超过其可靠监测距离；各底部气体探测器均与所述控制器相连，以将各自监测到的所述气态烃的浓度发送到所述控制器，供其判断所述储罐的泄漏状况。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，穿过所述外罐的管线与所述外罐的交点均在其拱顶上；所述管线上还有阀门和连接法兰；则该系统还包括监测所述低温液态烃气化而成的气态烃的浓度的顶部气体探测器；所述顶部气体探测器位于所述外罐的拱顶上表面上，其距所述管线与所述外罐的交点、所述阀门或连接法兰不超过其可靠监测距离；所述顶部气体探测器与所述控制器相连，以将其监测到的所述气态烃的浓度发送到所述控制器，供其判断所述储罐、所述管线、所述阀门或所述连接法兰的泄漏状况。
6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述输出装置为显示器。
7.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的系统，其特征在于，还包括与所述控制器相连、在所述控制器的控制下发出报警信号的报警器。
8.—种低温液态烃储罐的泄漏监测方法，该方法基于权利要求1所述的泄漏监测系统；其特征在于，该方法包括步骤1 各环隙温度监测器、外罐内侧温度监测器和底部温度监测器分别实时监测所述内罐与外罐二者的罐身之间的环隙空间的底部、所述外罐的罐身下部的内侧面处、所述内罐和外罐二者的底面之间的底部空间的温度，并将各自的监测结果发送到所述控制器；步骤2 所述控制器根据接收的监测结果以及泄漏判断标准，判断所述储罐是否发生泄漏，如果是，则执行步骤3，否则，将所述储罐未发生泄漏的信息发送到所述输出装置，执行步骤4 ；其中，所述泄漏判断标准包括在所述内罐内的低温液态烃未溢出且所述绝热材料完全干燥的情况下，任一环隙温度监测器、外罐内侧温度监测器或底部温度监测器所监测到的温度低于设定温度，则所述内罐在其所在的位置发生泄漏；步骤3 所述控制器确定所述储罐发生泄漏的具体位置，并将其发送到所述输出装置， 执行步骤4 ；步骤4 所述输出装置将所述控制器送来的所述储罐未发生泄漏的信息或所述储罐发生泄漏的具体位置输出。
9.根据权利要求8所述的方法，所述泄漏监测系统还包括内罐底部圆心压力监测器、 监测所述气相空间的气压的气相空间压力监测器、压差计算器；其中，所述内罐底部圆心压力监测器位于所述内罐与外罐二者底面之间的空间，其所在位置所在的竖直线穿过所述内罐的底面圆心；所述内罐底部圆心压力监测器和气相空间压力监测器均与所述压差计算器相连；所述压差计算器与所述控制器相连；其特征在于，所述步骤1还包括所述内罐底部圆心压力监测器实时监测所述内罐底面圆心下方且在所述内罐与外罐二者底面之间位置的气压，所述气相空间压力监测器实时监测所述气相空间的气压；所述内罐底部圆心压力监测器和气相空间压力监测器将各自的监测结果送到所述压差计算器，供其计算这两个气压的压力差；所述压差计算器将所述压力差发送到所述控制器；则所述步骤2中的所述泄漏判断标准还包括在所述内罐与外罐二者底面之间的氮气吹扫管线没有开启的情况下，如果所述压力差的绝对值持续增大，且持续时间超过设定时间，则所述内罐底部发生泄漏；在任一底部温度监测器所监测到的温度低于所述设定温度， 且所述压力差的绝对值超过设定压力差这两种情况同时出现时，所述内罐底部发生泄漏； 在至少一个所述环隙温度监测器和至少一个外罐内侧温度监测器所监测到的温度低于设定温度，且所述压力差的绝对值持续增大，持续时间超过设定时间这两种情况同时出现时， 所述内罐侧面发生泄漏。
10.根据权利要求9所述的方法，穿过所述外罐的管线与所述外罐的交点均在所述外罐的拱顶上；所述管线上还有阀门和连接法兰；所述泄漏监测系统还包括顶部气体探测器；所述顶部气体探测器位于所述外罐的拱顶上表面上，其距所述管线与所述外罐的交点、 所述阀门或连接法兰不超过其可靠监测距离；所述顶部气体探测器与所述控制器相连；其特征在于，所述步骤1还包括所述顶部气体探测器实时监测所述低温液态烃气化而成的气态烃的浓度，并将监测结果发送到所述控制器；则步骤2所述的泄漏判断标准还包括在所述储罐的进出口工艺物料管线未发生泄漏的情况下，如果所述顶部气体探测器所监测到的气态烃的浓度持续增大，且持续时间超过浓度设定时间，则所述储罐发生泄漏；在所述环隙温度监测器、外罐内侧温度监测器和底部温度监测器中的任一个所监测到的温度低于所述设定温度，所述压力差的绝对值超过所述设定压力差，所述顶部气体探测器所监测到的气态烃的浓度超过设定浓度这三种情况同时出现时，所述储罐发生泄漏。
11.根据权利要求8所述的方法，所述泄漏监测系统还包括两个以上的底部气体探测器；所述底部气体探测器均勻分布于所述外罐外部的地面上，各底部气体探测器与所述外罐底面边缘的距离均不超过其可靠监测距离；各底部气体探测器均与所述控制器相连；其特征在于，所述步骤1还包括所述底部气体探测器实时监测所述低温液态烃气化而成的气态烃的浓度，并将各自的监测结果发送到所述控制器；则所述步骤2中的泄漏判断标准还包括在任一底部气体探测器所监测到的气态烃的浓度持续增大，且持续时间超过浓度设定时间的情况下，所述储罐发生泄漏。
12.根据权利要求8所述的方法，所述泄漏监测系统还包括与所述控制器相连的报警器；其特征在于，在所述步骤2的判断结果为是的情况下，所述步骤2还包括所述控制器控制所述报警器发出报警信号。
全文摘要
本发明涉及一种低温液态烃储罐的泄漏监测系统和方法。该系统包括两个以上的均匀分布于内罐与外罐二者的罐身之间的环隙空间底部的环隙温度监测器、均匀分布于外罐的罐身下部的内侧面上的外罐内侧温度监测器和均匀分布于内罐和外罐二者的底面之间的底部空间内的两个以上的同心圆上的底部温度监测器；与环隙温度监测器、外罐内侧温度监测器、底部温度监测器均相连，以根据其监测结果来判断储罐的泄漏状况的控制器；与控制器相连的输出装置。本发明能提高对储罐泄漏状况尤其是内罐的泄漏状况判断结果的准确性。
文档编号B65D90/50GK102267612SQ20111020119
公开日2011年12月7日 申请日期2011年7月18日 优先权日2011年7月18日
发明者安小霞, 宋媛玲, 王红, 白改玲, 程喜庆, 赵月峰 申请人:中国寰球工程公司