一种集成式注氮控氧防火智能装置的制作方法

本发明涉及防火灭火技术领域，具体涉及一种集成式注氮控氧防火智能装置。

背景技术：

原油有多种储存设备，外浮顶式石油储罐是目前世界上应用最广泛技术最成熟的石油储罐。外浮顶式石油储罐的浮顶边缘与罐体内壁之间存在一次、二次密封装置，因为总是会有密封不严的情况，所以一、二次密封空间的油气和空气中的氧气混合，形成易燃易爆的油气混合物。恐怖袭击、纵火、静电、地震、打火、雷电等因素影响使油气混合物达到爆炸极限时，极易引发爆炸。世界各国大型浮顶石油储罐多次发生火灾及爆炸事件，造成巨大的人员伤亡和财产损失的同时，还产生了严重环境污染。

目前，大型石油储罐的消防手段主要采用泡沫、水进行火灾事故抢险，少数发达国家在大型油罐上安装了气体灭火系统，但这些手段都局限于事后的应急处置，而未考虑事前预防。因此为实现对油罐火灾事故征兆的早期监测和预防，在油罐上采用主动惰化技术进行保护已成为当务之急。中国专利(cn201310144484.2，授权公告日2015年6月10日)一种油气安全主动防护系统及其防护方法中详细披露了一种利用惰性气体介质进行油罐密封的技术，极大的避免了石油储罐发生火灾的风险。但仍然存在一些问题，例如需要铺设很长的气液管道，导致设备造价高昂，且设备需要人员进行全天候监视和操作，使用繁琐，不够自动化和智能化。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种集成式注氮控氧防火智能装置，该设计方案具备成本低廉，结构更简单，且有效的减少了操作人员的操作难度和操作步骤，实现了设备的自动化和智能化。

本发明的一种集成式注氮控氧防火智能装置，包括控制模块、检测模块、注氮模块和密封模块，密封模块包括浮顶、一次密封、二次密封和油气空间，浮顶装设于浮顶式储油罐顶部，浮顶依次通过一次密封和二次密封进行密封，一次密封和二次密封之间存在油气空间，检测模块对油气空间的气体进行密度检测，检测模块和控制模块通信连接，检测模块将检测到的密度数据反馈给控制模块，控制模块实现实时分析与监测，控制模块连接控制注氮模块运行，检测模块包括芯片组件、液体密度传感器、操作面板、蓄电池组、设备箱、检测瓶、油气吸入管、溶剂箱和水箱，油气吸入管一端插入油气空间内，油气吸入管另一端插入检测瓶内并深入检测瓶底部，气吸入管和检测瓶之间装有恒流泵，检测瓶内固定安装有马达驱动的搅拌器，检测瓶内填充有机溶剂，检测瓶底部连通外部废水处理装置，检测瓶连通溶剂箱，检测瓶侧壁中部还装设有水喷头，水喷头连通水箱，溶剂箱和检测瓶以及水箱和检测瓶之间均装设有水泵，液体密度传感器插入检测瓶内并深入有机溶剂内，芯片组件分别电性连接液体密度传感器、操作面板和蓄电池组，芯片组件会将液体密度传感器检测到的检测瓶内的混合溶液的密度数据传输至控制模块进行数据比对，芯片组件、操作面板、蓄电池组、检测瓶、恒流泵、水泵、溶剂箱和水箱均固定装设于设备箱内。

本发明的一种集成式注氮控氧防火智能装置，其中检测模块还包括分离装置，分离装置连通于检测瓶底部，分离装置可以将油气、有机溶剂和水的混合物进行油气分离和油液分离，分离装置分离出的油气排放至外部，分离装置分离出的有机溶剂和水分别循环回到溶剂箱和水箱。

本发明的一种集成式注氮控氧防火智能装置，其中控制模块包括控制机房、控制中心和智能开关控制器，控制中心、智能开关控制器、高压水泵和选择阀固定装设于控制机房内，控制中心通信连通芯片组件，控制中心电性连接智能开关控制器，智能开关控制器电性控制高压水泵和选择阀，控制中心能够接收芯片组件传输的数据并与自身设定的数据进行比对。

本发明的一种集成式注氮控氧防火智能装置，其中注氮模块包括氮气储罐、净化水装置、蓄水箱、水灭火剂箱、气流管道、液流管道、微水雾发生器和油气排放管，氮气储罐通过气流管道与设置在油气空间内的微水雾发生器连接，蓄水箱通过液流管道与微水雾发生器连接，氮气储罐的气体通过选择阀控制气体流量与流速，蓄水箱内的水体通过高压水泵泵入微水雾发生器内，蓄水箱与净化水装置连接，蓄水箱与高压水泵之间设置有水灭火剂箱，油气空间通过油气排放管连通外部；控制模块通过对高压水泵和选择阀的控制，能调整微水雾发生器不同的气液比，其中，当控制模块检测到检测瓶内的混合溶液密度大于设定密度时，控制模块控制微水雾发生器向油气空间内喷放具有氮气介质的微水雾，稀释油气空间内的油气混合物，以维持油气空间惰化气氛，将油气空间内的油气混合物浓度控制在安全范围；当油气空间需要降温时，通过控制模块调整输入微水雾发生器水压和气压的变化，改变微水雾的粒径，可连续喷放微水雾对油气空间进行冷却降温；当油气空间内发生火灾时，通过控制模块调整输入微水雾发生器水压和气压的变化，将微水雾的粒径加大变成细水雾，实施灭火。

本发明的一种集成式注氮控氧防火智能装置，其中油气排放管末端装设有能够吸收废气的过滤器。

本发明的一种集成式注氮控氧防火智能装置，其中控制机房和设备箱外均架设有太阳能电池板，太阳能电池板分别连接于控制机房控制中心和蓄电池组。

本发明的一种集成式注氮控氧防火智能装置，其中油气吸入管和油气空间之间填充有密封座，密封座里端固定装设有滤网罩，滤网罩内包含有干燥器。

本发明的一种集成式注氮控氧防火智能装置，其中检测瓶内还固定装有温度传感器。

本发明的一种集成式注氮控氧防火智能装置，其中检测模块和注氮模块均可以设置多组，多组检测模块和注氮模块均由控制模块统一控制，多组注氮模块的氮气储罐均归由氮气总控阀控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过设置检测模块装设于储油罐顶部，使检测瓶直接连接油气空间，尽可能的减短油气混合物进入检测装置的距离，能够更准确和迅速的检测出油气混合物的浓度；同时采用了将油气混合物和检测瓶内的有机溶剂混合后，通过液体密度传感器测定混合溶液的密度并将数据传输至控制中心，在通过将采样混合溶液的密度和正常状态下的设定密度进行对比，来倒推油气空间内油气混合物的浓度是否符合标准，相较传统的直接测定油气混合物的气体浓度的方式更加准确，同时也避免了传统方式测定完成后将油气混合物直接排放，容易导致空气污染的问题；在检测瓶和油气吸入管之间设置恒流泵，使芯片组件可以通过恒流泵设定单位时间进入检测瓶的油气混合物的总量，进而测定该总量的油气混合物溶于有机溶剂形成的混合溶液的密度，进而可以更准确的反推出该总量的油气混合物的浓度了。

2、本发明通过设置每座储油罐的油气空间设置多组检测模块和注氮模块，所有储油罐的各组检测模块和注氮模块均由控制模块统一控制，同时控制模块设定每座储油罐的八组检测模块进行定时的巡检，即单位时间内八组检测模块进行循环式检测，相较传统技术，不仅形成了良好的巡检机制，有效避免了火灾的发生，而且也达到了自动化和智能化的目的；同时所有储油罐只需在一座控制机房内由少量操作人员便可以完成，有效节省了人力成本和操作难度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为防火智能装置正视面结构示意图；

图2为检测模块结构正视面示意图；

图3为过滤器正视面结构示意图。

图中：1、控制模块；2、检测模块；3、注氮模块；4、密封模块；11、控制机房；12、控制中心；13、智能开关控制器；14、高压水泵；15、选择阀；21、芯片组件；211、液体密度传感器；212、温度传感器；22、操作面板；23、蓄电池组；24、设备箱；25、检测瓶；26、油气吸入管；261、恒流泵；262、水泵；263、密封座；264、滤网罩；27、分离装置；28、溶剂箱；29、水箱；291、水喷头；31、氮气储罐；311、氮气总控阀；32、净化水装置；33、蓄水箱；34、水灭火剂箱；35、气流管道；36、液流管道；37、微水雾发生器；371、油气排放管；372、过滤器；41、浮顶；42、一次密封；43、二次密封；44、油气空间。

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参阅图1-3，一种集成式注氮控氧防火智能装置，包括控制模块1、检测模块2、注氮模块3和密封模块4，密封模块4包括浮顶41、一次密封42、二次密封43和油气空间44，浮顶41装设于浮顶式储油罐顶部，浮顶41依次通过一次密封42和二次密封43进行密封，一次密封42和二次密封43之间存在油气空间44，检测模块2对油气空间44的气体进行密度检测，检测模块2和控制模块1通信连接，检测模块2将检测到的密度数据反馈给控制模块1，控制模块1实现实时分析与监测，控制模块1连接控制注氮模块3运行，检测模块2包括芯片组件21、液体密度传感器211、操作面板22、蓄电池组23、设备箱24、检测瓶25、油气吸入管26、溶剂箱28和水箱29，油气吸入管26一端插入油气空间44内，油气吸入管26另一端插入检测瓶25内并深入检测瓶25底部，油气吸入管26和检测瓶25之间装有恒流泵261，检测瓶25内固定安装有马达驱动的搅拌器，检测瓶25内填充有机溶剂，检测瓶25底部连通外部废水处理装置，检测瓶25连通溶剂箱28，检测瓶25侧壁中部还装设有水喷头291，水喷头291连通水箱29，溶剂箱28和检测瓶25以及水箱29和检测瓶25之间均装设有水泵262，液体密度传感器211插入检测瓶25内并深入有机溶剂内，芯片组件21分别电性连接液体密度传感器211、操作面板22和蓄电池组23，芯片组件21会将液体密度传感器211检测到的检测瓶25内的混合溶液的密度数据传输至控制模块1进行数据比对，芯片组件21、操作面板22、蓄电池组23、检测瓶25、恒流泵261、水泵262、溶剂箱28和水箱29均固定装设于设备箱24内。

进一步的，检测模块2还包括分离装置27，分离装置27连通于检测瓶25底部，分离装置27可以将油气、有机溶剂和水的混合物进行油气分离和油液分离，分离装置27分离出的油气排放至外部，分离装置27分离出的有机溶剂和水分别循环回到溶剂箱28和水箱29。

进一步的，控制模块1包括控制机房11、控制中心12和智能开关控制器13，控制中心12、智能开关控制器13、高压水泵14和选择阀15固定装设于控制机房11内，控制中心12通信连通芯片组件21，控制中心12电性连接智能开关控制器13，智能开关控制器13电性控制高压水泵14和选择阀15，控制中心12能够接收芯片组件21传输的数据并与自身设定的数据进行比对。

进一步的，注氮模块3包括氮气储罐31、净化水装置32、蓄水箱33、水灭火剂箱34、气流管道35、液流管道36、微水雾发生器37和油气排放管371，氮气储罐31通过气流管道35与设置在油气空间44内的微水雾发生器37连接，蓄水箱33通过液流管道36与微水雾发生器37连接，氮气储罐31的气体通过选择阀15控制气体流量与流速，蓄水箱33内的水体通过高压水泵14泵入微水雾发生器37内，蓄水箱33与净化水装置32连接，蓄水箱33与高压水泵14之间设置有水灭火剂箱34，油气空间44通过油气排放管371连通外部；控制模块1通过对高压水泵14和选择阀15的控制，能调整微水雾发生器37不同的气液比，其中，当控制模块1检测到检测瓶25内的混合溶液密度大于设定密度时，控制模块1控制微水雾发生器37向油气空间44内喷放具有氮气介质的微水雾，稀释油气空间44内的油气混合物，以维持油气空间44惰化气氛，将油气空间44内的油气混合物浓度控制在安全范围；当油气空间44需要降温时，通过控制模块1调整输入微水雾发生器37水压和气压的变化，改变微水雾的粒径，可连续喷放微水雾对油气空间44进行冷却降温；当油气空间44内发生火灾时，通过控制模块1调整输入微水雾发生器37水压和气压的变化，将微水雾的粒径加大变成细水雾，实施灭火。

进一步的，油气排放管371末端装设有能够吸收废气的过滤器372。

进一步的，控制机房11和设备箱24外均架设有太阳能电池板，太阳能电池板分别连接于控制机房11、控制中心12和蓄电池组23。

进一步的，油气吸入管26和油气空间44之间填充有密封座263，密封座263里端固定装设有滤网罩264，滤网罩264内包含有干燥器。

进一步的，检测瓶25内还固定装有温度传感器212。

进一步的，检测模块2和注氮模块3均可以设置多组，多组检测模块2和注氮模块3均由控制模块1统一控制，多组注氮模块3的氮气储罐31均归由氮气总控阀311控制。

本发明中，检测模块2装设于储油罐顶部，使检测瓶25直接连接油气空间44，尽可能的减短油气混合物进入检测装置的距离，能够更准确和迅速的检测出油气混合物的浓度。同时，为了检测更加准确，本方案采用了将油气混合物和检测瓶25内的有机溶剂混合后，通过液体密度传感器211测定混合溶液的密度并将数据传输至控制中心12，在通过将采样混合溶液的密度和正常状态下的设定密度进行对比，来倒推油气空间44内油气混合物的浓度是否符合标准，相较传统的直接测定油气混合物的气体浓度的方式更加准确，同时也避免了传统方式测定完成后将油气混合物直接排放，容易导致空气污染的问题。

需要说明的是，在检测瓶25和油气吸入管26之间设置恒流泵261，使芯片组件21可以通过恒流泵261设定单位时间进入检测瓶25的油气混合物的总量，进而测定该总量的油气混合物溶于有机溶剂形成的混合溶液的密度，进而可以更准确的反推出该总量的油气混合物的浓度了。

另外，由于密度测定是在设备箱24内的检测瓶25完成的，因此当油气混合物进入检测瓶25时，其密度必然受到温度变化的影响而发生改变，因此本方案在检测瓶25内设置了温度传感器212用以温度补偿的功能。

同时，还设置油气吸入管26和油气空间44之间的连接处通过密封座263密封，且密封座263里端装有滤网罩264，滤网罩264内装有干燥器，能够吸收油气混合物中的水分，避免油气混合物中的水分进入检测瓶25内混合，影响混合溶液密度的准确测定。

还可以设置分离装置27，通过蒸馏分离或者离子膜分离等技术原理，对测定后的混合溶液进行油气即油液分离操作，分离出的油气由于量少可以直接排放至外部并不会对环境造成太大影响，分离出的有机溶剂和水分别循环回到溶剂箱28和水箱29，可以进行重复利用，有效节省了资源，取得了良好的环保效果。设置检测瓶25上马达搅拌器，是为了更充分的混合；在水喷头291和水箱29，是为了在一次测定后清洗检测瓶25内的残留，避免其对下次测定造成不良影响。

当芯片组件21将液体密度传感器211测定的该处油气空间44的油气混合物的密度传输至控制中心12，控制中心12将该数据和正常状态的设定值进行比对，进而调整微水雾发生器37不同的气液比：

(1)当所述控制模块1检测到检测瓶25内的混合溶液密度大于设定密度时，所述控制模块1控制微水雾发生器37向油气空间44内喷放具有氮气介质的微水雾，稀释所述油气空间44内的油气混合物，以维持油气空间44惰化气氛，将油气空间44内的油气混合物浓度控制在安全范围；

(2)当所述油气空间44需要降温时，通过所述控制模块1调整输入微水雾发生器37水压和气压的变化，改变微水雾的粒径，可连续喷放微水雾对油气空间44进行冷却降温；

(3)当所述油气空间44内发生火灾时，通过所述控制模块1调整输入微水雾发生器37水压和气压的变化，将微水雾的粒径加大变成细水雾，实施灭火。

优选方案中，每座储油罐的油气空间44都可以设置多组检测模块2和注氮模块3，所有储油罐的各组检测模块2和注氮模块3均由控制模块1统一控制，其中所有储油罐的各组注氮模块3的氮气储罐31均归由氮气总控阀311控制。优选的，每座储油罐的油气空间44设置的检测模块2和注氮模块3组数为八组，同时控制模块1设定每座储油罐的八组检测模块2进行定时的巡检，即单位时间内八组检测模块2进行循环式检测。

本方案中的使用微水雾发生器37喷洒净化水和氮气形成的惰性雾化介质来控制油气空间44内的油气混合物浓度，主动抑燃阻爆，以及降温灭火等的原理和方法，在中国专利cn201310144484.2，授权公告日2015年6月10日内已经有详细的描述，在此不再赘述。

本方案中的通过液体密度传感器211测定密度来反映油气混合物浓度的原理和通过控制中心12进行智能控制的方法均为现有技术手段可以实现的，在此不予赘述。其中液体密度传感器211型号为gb-dmr，温度传感器212型号为pt100，芯片组件21和控制中心12采用单片机型号为mcs-51。

以上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。