油罐浮动出油装置监控系统的制作方法

1.本实用新型涉及在线监控、信号成像和信号传输技术领域，并特别涉及一种油罐浮动出油装置监控系统。


背景技术：

2.按照国际民航组织对飞机加油要求，机场储油罐需要安装浮动出油装置。由于液体的沉降，油中的水分和杂质沉在罐底，浮动出油装置可将油罐发油口从底部变成液面层下1米左右的位置，能始终发出液面层干净的燃油，从而更安全的保证飞机用油的洁净度。
3.油罐浮动出油装置在使用中会因管内存气、旋转接头卡滞等，出现翘头、出油口浮出液面，导致油罐无法发油、机场供油中断。为此，国内外对油罐浮动出油装置的运行状态的监测做了大量研究，结合使用的实际提出了很多监测的办法。国内对浮动出油装置运行状态进行监测的研究，早在上世纪九十年浮动出油装置开始大量使用已开始，主要是目测、检查绳检查和浮管指示器检测：
4.(1)目测：通过采光孔目测浮动出油装置的状态。在浮动出油装置停止发油作业时，工作人员到罐顶打开采光孔盲板，通过采光孔目测浮动出油装置的状态是否正常；或者在清洗油罐时进行检查，工作人员进入油罐内，检测浮动出油装置在罐内无油的静置时状态。目测法无法对装有拉力传感器的浮动出油装置进行检查，罐内有拉力传感器时，从罐顶采光孔处无法目测到浮动出油装置，只能通过目测拉力传感器的中心位置及四周是否产生变形，以判断浮动出油装置是否与拉力传感器发生碰撞，无法观测到浮动出油装置的运行状态。
5.(2)检查绳检查：有些机场油库油罐，在罐顶部采光孔盲板上安装了安全检查绳，可通过人工手动提拉安全检查绳，判断浮动出油装置是否出现卡滞现象。这种方法需要精心设计、安装，以防止检查绳与罐内支管、其他设备发生缠绕、干涉。
6.(3)浮管指示器：该浮管指示器仅适合单臂结构的油罐浮动出油装置，不适合带拉力传感器的双臂或多臂结构的浮动出油装置。它是根据旋转接头的角度变化来指示浮管的工作高度，以显示其是否正常工作与升降。该浮管指示器是一种机械式指示器。浮管指示器安装于管壁或者罐顶，通过钢丝绳与罐内的旋转接头连接，它只能显示浮管工作高度的大致位置、判断浮管是否处于工作状态。不能监测油品密度、浮管进气等对浮管顶端受力的动态影响、故障预警判断等功能，亦不具备信号成像、数据远传和联动控制阀门开闭和泵启停的基础。
7.综上所述的三种监测手段，劳动强度大且无法实时监控、记载运行状态，一旦发生事故，对分析故障原因、制定有针对性地对策措施等均缺少科学的依据。


技术实现要素：

8.本技术提案的技术目标为，通过开展浮动出油装置运行状态监控的关键参数、运行状态显示方案、故障预警、泵阀连动控制等研究，提出浮动出油装置运行状态监控系统的
设计方案，研制基于多功能传感器的浮动出油装置运行状态监控系统，使之与控制中心联动实现阀门启闭、泵启停等，实现参数监测、运行状态显示、控制中心异常预警、故障报警与自动控制阀泵的智能联动系统。机场油库工作人员通过罐外现场监控器、监控室远程实时监控系统了解浮动出油装置的运行参数、状态等，更直接、更全面地动态掌控浮动出油装置的工作状态，如浮动出油装置在运行中遇到异常情况，监控系统会自动报警，工作人员也可在控制室根据报警信息及时发现问题并解决。
9.针对现有技术的不足，本实用新型提出一种油罐浮动出油装置监控系统，包括：油罐、位于该油罐内的浮动油管和位于该油罐内油液表面的连接框架，且该浮动油管一端连接至该油罐底部出油口，该浮动油管另一端为用于进油的顶端弯头，其中该油罐浮动出油装置监控系统系统还包括：拉力传感器、监控装置和位于该油罐出油口的阀门；
10.该拉力传感器的第一测力端刚性连接至该顶端弯头，该拉力传感器的第二测力端刚性连接至连接框架底部，且该拉力传感器的信号输出端与该监控装置的信号输入端相连，该监控装置的信号输出端与该阀门的控制端相连。
11.所述的油罐浮动出油装置监控系统，其中该连接框架至少包括1个浮筒，它或者上与拉力传感器连接、下与顶端弯头连接，或者自由漂浮在液面、下与顶端弯头连接，该第二测力端刚性连接至该连接框架的底部。
12.所述的油罐浮动出油装置监控系统，其中该顶端弯头外表面设有第一压力传感器，该第一压力传感器的信号输出端与该监控装置的信号输入端相连。
13.所述的油罐浮动出油装置监控系统，其中该油罐1内底部设有第二压力传感器，该第二压力传感器的信号输出端与该监控装置的信号输入端相连。
14.所述的油罐浮动出油装置监控系统，其中该浮动油管3外表面设有倾角传感器，该倾角传感器的信号输出端与该监控装置的信号输入端相连。
15.所述的油罐浮动出油装置监控系统，其中该监控装置包括用于显示该油罐浮动出油装置状态且固定于该油罐外表面的罐外监视器，以及用于监控所有油罐浮动出油装置状态的远程控制中心。
16.所述的油罐浮动出油装置监控系统，其中该拉力传感器的第一测力端和第二测力端均设有万向活接头，该接头与顶端弯头、浮盘连接框架采用螺纹或螺栓连接。
17.由以上方案可知，本实用新型的优点在于：
18.(1)浮动出油装置运行状态监控系统可以针对浮动出油装置在油罐内的实时运行状态进行后台软件处理，形成图像并远传到监控室，工作人员可在监控室远程监控浮动出油装置的运行状态，可大大减轻人工检测浮动出油装置的工作强度和工作量，从而减少人力成本，提高了工作效率，经济效益显著。
19.(2)浮动出油装置运行状态监控技术研究成果推广后，可及时发现潜在问题，可及时预警、报警等，智能模式下根据对故障参数的研判可自动关闭作业油罐的泵、阀，人工模式下可使操作者提前数分钟采取关阀停泵的应急处理，防止抽空管道、引起机场油罐大面积供油中断，是提高机场供油系统安全性、增强机场安全供油保障的重要手段之一。油罐浮动出油装置运行状态监控装置，可以实现浮动出油装置运行状态监控的通用化，为机场供油系统的自动化、智能化控制奠定基础，社会效益显著。
附图说明
20.图1为本实用新型第一实施例的装置结构示意图；
21.图2为本实用新型第二实施例的装置结构示意图；
22.图3为本实用新型第三实施例的装置结构示意图。
23.符号说明：
24.油罐1、数据传输线2、浮动油管3、顶端弯头4、刚性连接装置5、拉力传感器6、浮盘7、浮盘连接框架8、压力传感器9、显示器10、罐外监视器11、监控系统12、浮筒13、倾角传感器14。
具体实施方式
25.目前检测方法主要是以查看、检查为主，监测精确度低、劳动强度大，没有定量、实时检测数据，一旦发生事故，很难分析故障原因，因为故障从工作异常到油罐发不出油，通常仅需要数分钟。不应用现代传感器技术，没有预警报警处理、没有与控制中心联动实现阀门启闭、泵启停，就很难彻底杜绝类似事故的发生。
26.本实用新型通过力传感器、倾角传感器、液位传感器等现代传感器技术，将浮动出油装置的运行参数转化为模拟信号，并将该信号远传至油库罐区控制室，工作人员在控制室可远程实时监控浮动出油装置的运行状态。当浮动出油装置的传感器信号发生突变或者超出设定阈值区间，预警系统会根据信号偏离区间范围发出不同等级预警，当信号值超出极限值区间，使之与控制中心联动实现阀门启闭、泵启停等。
27.本系统的目的是解决目前浮动出油装置运行状态监测难、监测不准、故障预警难等问题。技术关键如下：
28.关键点1：一种浮动出油装置在线监控检测方法及装置。它由压力传感器、测力模块、角度测量模块、压力传感器、罐外监视器、罐体接线器、连接数据线等组件组成，或由其中部分组件组成。压力传感器、测力模块、角度测量模块、压力传感器、连接数据线等组件安装于油罐浮动出油装置上，罐外监视器通过罐体接线器安装在油罐外。
29.该装置具有如下功能：
①
显示浮动出油装置工作状态(图形显示)；
②
测量并显示顶端连杆拉力、摆臂角度变化、进油口与液面距离、液面高度等参数；
③
工作异常预警、故障报警、关阀提示；
④
泵阀智能连锁控制；
⑤
数据远传。
30.关键点2：本装置所述的压力传感器1，是由具有耐油、防爆功能的压力传感器和线缆、固定连接件组成。它通过固定连接件固定安装在顶端弯头进油口处。用于测量进油口距液面的距离、进油口高出液面时发出报警信号。
31.关键点3：本装置所述的测力模块，是由两端带有万向活接的刚性连接装置、力传感器和线缆组成，力传感器具有测量拉力和推(压)力功能，它上与浮盘连接框架连接、下与顶端弯头连接。用于测量力的大小，当拉力由大变小、达到预警阈值时，发出工作异常预警，当拉力变为零或出现向上的推力时，发出故障报警。
32.关键点4：本装置所述的角度测量模块，是由角度传感器、固定连接件和线缆组成，它安装于上摆臂或下摆臂上。用于测量角度大小，当角度达到预警阈值时，发出工作异常预警，当角度达到故障报警阈值时，发出故障报警。
33.关键点5：本装置所述的压力传感器，是由具有耐油、防爆功能的压力传感器和线
缆、固定连接件组成。它通过固定连接件固定安装在油罐底部。用于测量油罐1的装油高度。
34.关键点6：本装置所述的罐外监视器，是由显示器、外壳、固定件、外接电源等组成。外壳内装有控制电气元器件、接头等，具有防爆功能。罐外监视器通过固定连接件固定安装在油罐外部。罐外监视器对压力传感器、测力模块、角度测量模块和压力传感器采集的数据进行计算处理，显示顶端弯头距液面距离、顶端连杆的力值、摆臂的角度、工作状态是否正常等，并以图形方式实时显示浮动出油装置所处的位置及状态。
35.为让本实用新型的上述特征和效果能阐述的更明确易懂，下文特举实施例，并配合说明书附图作详细说明如下。
36.本实用新型提出了基于拉力+吸油口液位高度+角度变化的检测方法。在顶端弯头4与浮盘7之间(适用于罐内有浮盘7的双臂结构浮动出油装置，如图1)、顶端弯头4与浮子之间设置刚性连接杆(适用于罐内无浮盘7的单臂结构浮动出油装置，如图2)，在连接杆上加装拉力传感器6；在进油口处设置压力传感器9，在浮动油管上设置角度测量模块，在罐底或出油口处设置压力传感器9、在罐外设置罐外监视器11。
37.对连接杆拉力、进油口位置、油罐1液位等变化情况进行实时检测，通过数据处理，从而显示出拉力、进油口位置、油罐1液位高度，以及浮动出油装置的工作状态图，便于油库工作人员观测浮动出油装置的运行状态。
38.本实用新型还提出了一种如图3所示的基于角度+吸油口液位高度变化的检测方法。将防爆型倾角传感器14通过连接装置固定在浮动出油装置浮动油管3上，在进油口处设置压力传感器9，在罐底处设置压力传感器9、在罐外设置罐外监视器11，在油罐1和罐外监视器11之间安装罐体接线器。
39.当浮动油管3随液位升降而运动时，倾斜角传感器与浮动油管3同步运动，即浮动油管3的摆动角度可被传感器实时监测，系统根据检测到的浮动油管3的浮动位置及摆动速度、进油口位置、油罐1液位等变化情况，通过数据处理，从而显示出浮管摆角、进油口位置、油罐1液位高度，以及浮动出油装置的工作状态图，便于油库工作人员观测浮动出油装置的运行状态。
40.具体来说，本实用新型提出一种油罐浮动出油装置监控系统，包括：油罐、位于该油罐内的浮动油管和位于该油罐内油液表面的连接框架，且该浮动油管一端连接至该油罐底部出油口，该浮动油管另一端为用于进油的顶端弯头，其中该油罐浮动出油装置监控系统系统还包括：拉力传感器、监控装置和位于该油罐出油口的阀门；
41.该拉力传感器的第一测力端刚性连接至该顶端弯头，该拉力传感器的第二测力端刚性连接至连接框架底部，且该拉力传感器的信号输出端与该监控装置的信号输入端相连，该监控装置的信号输出端与该阀门的控制端相连。
42.所述的油罐浮动出油装置监控系统，其中该连接框架至少包括1个浮筒，它或者上与拉力传感器连接、下与顶端弯头连接，或者自由漂浮在液面、下与顶端弯头连接，该第二测力端刚性连接至该连接框架的底部。
43.所述的油罐浮动出油装置监控系统，其中该顶端弯头外表面设有第一压力传感器，该第一压力传感器的信号输出端与该监控装置的信号输入端相连。
44.所述的油罐浮动出油装置监控系统，其中该油罐1内底部设有第二压力传感器，该第二压力传感器的信号输出端与该监控装置的信号输入端相连。
45.所述的油罐浮动出油装置监控系统，其中该浮动油管3外表面设有倾角传感器，该倾角传感器的信号输出端与该监控装置的信号输入端相连。
46.所述的油罐浮动出油装置监控系统，其中该监控装置包括用于显示该油罐浮动出油装置状态且固定于该油罐外表面的罐外监视器，以及用于监控所有油罐浮动出油装置状态的远程控制中心。
47.所述的油罐浮动出油装置监控系统，其中该拉力传感器的第一测力端和第二测力端均设有万向活接头，该接头与顶端弯头、浮盘连接框架采用螺纹或螺栓连接。
48.检测该拉力传感器测拉力值，当该拉力值达到阈值时，该监控装置发出工作异常预警，当该拉力值为零或拉力方向向上时，该监控装置发出故障报警、关阀警示，并关闭位于该出油口的阀门。
49.所述的油罐浮动出油装置监控方法，其中该顶端弯头外表面设有第一压力传感器，根据该第一压力传感器的压力值和油液密度，得到该顶端弯头距该油罐内油液表面的距离，当该距离超出预设范围时，该监控装置发出预警、故障报警、关阀警示，并关闭位于该出油口的阀门。
50.所述的油罐浮动出油装置监控方法，其中该油罐内底部设有第二压力传感器，根据该第二压力传感器的压力值和油液密度，检测该油罐1内油液表面距该油罐内底部的距离和/或油液总量。
51.所述的油罐浮动出油装置监控方法，其中该浮动油管外表面设有倾角传感器，用于测量该浮动油管的角度，当角度达到设定的不同阈值时，发出工作异常预警、故障报警、关阀警示，并关闭位于该出油口的阀门。
52.所述的油罐浮动出油装置监控方法，其中根据该拉力值、第一压力传感器和第二传感器的压力值、该浮动油管的角度，该监控装置显示顶端弯头距油液表面的距离、该拉力值、该浮动油管的角度、工作状态是否正常，并以动态图形方式显示油罐中浮动出油装置所处的位置及工作状态。