储罐静电监测系统的制作方法

1.本实用新型涉及容器检测技术领域，尤其涉及一种储罐静电监测系统。


背景技术：

2.储罐被广泛应用于石油化工等储运过程中，在储罐的运行过程中，介质颗粒与颗粒之间、介质颗粒与储罐内壁之间不断地碰撞摩擦，致使静电荷在储罐表面产生并积累，过量的静电荷会不断积累，最终导致放电现象。在储罐区一旦发生静电放电现象，放电产生的静电火花可能导致火灾、爆炸事故的发生，造成人员伤亡、财产损失和环境污染等严重后果。
3.静电具有电量低、电流小、作用时间短、受环境影响大的特点，人工测量静电时重复性差、瞬态现象多，较强静电时难以捕捉，尤其是雷电等天气下，储罐静电安全指标较低，更容易引发静电事故。
4.近年来因静电引起的储罐爆炸起火事故时有发生，不但给企业和国家带来严重的经济损失，而且给人民安定生活造成恶劣的影响。因此，在储罐区应加强储罐的静电安全监测，预防或减少静电事故的发生，确保储罐的安全运行。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种储罐静电监测系统，不仅能够对储罐内壁上的静电进行有效检测，同时还能同时对储罐内壁上的静电泄放点进行定位跟踪，确保了储罐的安全运行。
6.为了达到上述目的，本实用新型提供了一种储罐静电监测系统，包括监测终端、若干低频信号接收机及若干检测装置，所述低频信号接收机及所述监测终端位于储罐外，所述检测装置设置在储罐的内壁上并与对应的所述低频信号接收机通信连接，所述检测装置用于检测所述内壁上的静电荷，当检测到的所述静电荷的电荷量大于设计阈值时，所述检测装置将所述静电荷的电荷量以低频信号的形式发送给对应的所述低频信号接收机，所述低频信号接收机与所述监测终端通信连接以将接收到的所述低频信号发送给所述监测终端，所述监测终端用于对所述低频信号进行处理并得到对应的所述电荷量的数据。
7.可选的，所述检测装置包括保护罩以及位于所述保护罩内的电路板和发射天线，所述保护罩固定在所述内壁上，所述电路板上设置有静电检测电路及低频信号发射电路，所述静电检测电路的输入端与所述内壁连接以检测所述内壁上的静电荷，输出端与所述低频信号发射电路电连接，所述低频信号发射电路通过导线与所述发射天线通信连接；
8.当所述静电检测电路检测所述内壁上的静电荷的电荷量大于设计阈值时，所述静电检测电路驱使所述低频信号发射电路通过所述发射天线向所述低频信号接收机发送所述低频信号。
9.可选的，所述静电检测电路的输入端通过导线连接有一焊盘，所述焊盘与所述内壁焊接固定。
10.可选的，所述保护罩与所述内壁通过焊接、螺纹连接或粘接的方式固定。
11.可选的，所述保护罩的底部具有一开口，所述检测装置还包括法兰盘，所述法兰盘包括中心区以及环绕设置于所述中心区外的安装区，所述中心区至少覆盖所述保护罩的开口，所述保护罩周边设置有环形衬底，所述环形衬底及所述安装区上对应设置有若干螺纹孔，所述检测装置还包括若干螺钉，所述螺钉顺次贯穿所述环形衬底及所述安装区上对应的螺纹孔后与所述内壁螺纹连接。
12.可选的，所述发射天线包括芯柱以及缠绕在所述芯柱上的若干匝线圈，所述芯柱通过两根立柱架设于所述电路板的上方。
13.可选的，所述芯柱采用pom材料制成。
14.可选的，所述检测装置还包括弹性垫片，所述芯柱的端部通过所述弹性垫片与所述保护罩的内壁抵接。
15.可选的，所述保护罩为半圆球形。
16.可选的，所述保护罩的材质为陶瓷绝缘材料。
17.本实用新型提供了一种储罐静电监测系统，通过采用低频信号的形式将所述检测装置检测到的静电荷的电荷量发送给位于储罐外的低频信号接收机，并通过监测终端对所述低频信号进行处理并得到所述电荷量的数据，由于低频信号穿透性较强，能够有效的穿透所述储罐，进而保证了静电检测的准确性。同时由于所述检测装置与所述低频信号接收机相对应，故还能同时对所述储罐内壁上静电荷过大的区域(储罐静电泄放点)进行定位跟踪，有效解决了储罐静电应对预警机制不足，导致无法进行静电监测的问题，确保了储罐的安全运行。
附图说明
18.本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本实用新型，而不对本实用新型的范围构成任何限定。其中：
19.图1为本实用新型实施例提供的储罐静电监测系统的示意图；
20.图2为本实用新型实施例提供的检测装置的结构示意图；
21.图3为本实用新型实施例提供的静电检测电路及低频信号发射电路的电路原理图；
22.附图中：
23.1-监测终端；2-低频信号接收机；3-检测装置；4-储罐；
24.30-保护罩；31-电路板；32-发射天线；33-法兰盘；34-弹性垫片；40-内壁。
具体实施方式
25.为使本实用新型的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
26.如在本实用新型中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，除非内容另外明确指出外。如在本实用新型中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义
而进行使用的，除非内容另外明确指出外。如在本实用新型中所使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。如在本实用新型中所使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征。
27.图1为本实用新型实施例提供的储罐静电监测系统的示意图，图2为本实用新型实施例提供的检测装置的结构示意图，图3为本实用新型实施例提供的静电检测电路及低频信号发射电路的电路原理图。
28.请参照图1，本实施例提供了一种储罐静电监测系统，包括监测终端1、若干低频信号接收机2及若干检测装置3，所述低频信号接收机2及所述监测终端1位于储罐4外，所述检测装置3设置在储罐4的内壁40上并与对应的所述低频信号接收机2通信连接，所述检测装置3用于检测所述内壁40上的静电荷，当检测到的所述静电荷的电荷量大于设计阈值时，所述检测装置3将所述静电荷的电荷量以低频信号的形式发送给对应的所述低频信号接收机2，所述低频信号接收机2与所述监测终端1通信连接以将接收到的所述低频信号发送给所述监测终端1，所述监测终端1用于对所述低频信号进行处理并得到对应的所述电荷量的数据。
29.通过采用低频信号的形式将所述检测装置3检测到的静电荷的电荷量发送给位于储罐4外的低频信号接收机2，并通过监测终端1对所述低频信号进行处理并得到所述电荷量的数据，由于低频信号穿透性较强，能够有效的穿透所述储罐4，进而保证了静电检测的准确性。同时由于所述检测装置3与所述低频信号接收机2相对应，故还能同时对所述储罐4的内壁40上静电荷过大的区域(静电泄放点)进行定位跟踪，有效解决了储罐4的静电应对预警机制不足，导致无法进行静电监测的问题，确保了储罐4的安全运行。
30.具体的，请结合图2-图3，所述检测装置3包括保护罩30以及位于所述保护罩30内的电路板31和发射天线32，所述保护罩30固定在所述内壁40上，所述电路板31上设置有静电检测电路及低频信号发射电路，所述静电检测电路的输入端与所述内壁40连接以检测所述内壁40上的静电荷，输出端与所述低频信号发射电路电连接，所述低频信号发射电路通过导线与所述发射天线32通信连接；
31.当所述静电检测电路检测所述内壁40上的静电荷的电荷量大于设计阈值时，所述静电检测电路驱使所述低频信号发射电路通过所述发射天线32向所述低频信号接收机2发送所述低频信号。
32.本实施例中，所述静电检测电路是一个带有正反馈的静电泄放检测电路。所述静电检测电路由静电接口j1、电阻r2、两个二极管d1和二极管d2、nmos管q3、pmos管q4和电阻r3组成。在所述储罐4正常工作且内壁40上没有静电荷时，所述静电接口j1处没有电荷量输入，vdd上的电压低于两个串联的二极管d1和二极管d2的开启阈值，因此两个二极管是不导通的，所述静电检测电路无法导通。当所述储罐4的内壁40上开始累积静电荷时，所述静电接口j1处有电荷量输入，此时vdd电压上升，当vdd超过两个串联的二极管d1和二极管d2的开启阈值时，所述静电检测电路中逐渐有电流流过，因此电阻r2上的电压逐渐增加，即nmos管q3的栅极和源极之间的电压增加。当该电压超过所述nmos管q3的导通电压后，节点m处的
电压上升。随着节点m的逐渐升高，p mos管q4导通，并对节点n产生下拉作用，使得所述节点n处的电压降低，进而使得所述nmos管q3的栅极和源极之间的压差增大，对所述nmos管q3形成正反馈，并使得所述nmos管q3的漏极电流增大，从而使所述电阻r3上的电压增加。当所述电阻r3的电压增大到一定程度后，驱使后续的低频信号发射电路工作。
33.请继续参照图3，所述低频信号发射电路包括基于royer结构的谐振电路及变压器，所述谐振电路用于将直流电转换为正弦波到所述变压器，所述变压器用于将所述正弦波放大后输出高电压并驱动所述发射天线32。具体的，所述低频信号发射电路由肖特基二极管f1、电感l1、基极电阻r1、两个三极管q1和q2、初级谐振电容c1、带有三个绕组的变压器t1、次级谐振电容c2和天线接口j2组成。所述基极电阻r1、三极管q1和q2、初级谐振电容c1和次级谐振电容c2组成了royer结构的谐振电路，所述电阻r3提供的直流电压输入到royer谐振电路，所述royer谐振电路将直流电转换为正弦波到所述变压器t1的初级，然后通过变压器t1进行升压，所述变压器t1次级输出再通过谐振电容c2驱动所述发射天线32将低频信号发射出去，然后通过外界的低频信号接收机2将接收到的所述低频信号发送给所述监测终端1。
34.本实施例中，所述低频信号发射装置的开启电压由所述电阻r3引入，由于所述静电检测电路检测到的静电荷的电荷量不同，所述电阻r3上的电压不同，故可通过设计合适的电阻值，实现对储罐4上静电的有效监测。
35.较佳的，所述低频信号发射电路采用22hz的电磁场，由于频率极低，因此能穿透所述储罐4，进而保证所述储罐静电监测系统的检测准确性以及定位的稳定性和精确性。
36.本实施例中，所述静电检测电路的输入端通过导线连接有一焊盘，所述焊盘与所述内壁40焊接固定，以保证静电荷的可靠导入。
37.本实施例中，所述焊盘(即所述静电荷的检测点)可以设置在储罐4内壁40的介质最高点附近及罐中心等部位，也可以设置在其他需要监测的点，本技术对此不作任何限制。
38.本实施例中，所述保护罩30用于对所述检测装置3中的其它部件进行隔离保护，避免与所述储罐4内的介质直接接触。
39.较佳的，所述保护罩30可采用陶瓷绝缘材料，以保证所述检测装置3的绝缘性、稳定性和抗干扰性，同时还能避免静电的传输损耗。当然，所述保护罩30还可以采用防腐性能较好的材料进行制造，例如铝合金、塑料等，本技术对此不作任何限制。
40.所述保护罩30与所述内壁40可通过焊接、螺纹连接或粘接的方式固定，可根据具体情况进行选择，本技术对此不作任何限制。
41.请继续参照图2，本实施例中，所述保护罩30的底部具有一开口，所述检测装置3还包括法兰盘33，所述法兰盘33包括中心区以及环绕设置于所述中心区外的安装区，所述中心区至少覆盖所述保护罩30的开口，所述保护罩30周边设置有环形衬底，所述环形衬底及所述安装区上对应设置有若干螺纹孔，所述检测装置3还包括若干螺钉，所述螺钉顺次贯穿所述环形衬底及所述安装区上对应的螺纹孔后与所述内壁40螺纹连接。通过螺纹连接的方式以便于打开所述保护罩30，对所述保护罩30内的各个部件进行检修或更换。
42.较佳的，所述螺纹孔沿所述环形衬底的周向均匀分布。本实施例中，所述安装区呈环形，且所述安装区及所述环形衬底沿环向对应设置有四个所述螺纹孔。
43.较佳的，所述保护罩30为半圆球形。通过将所述保护罩30设计为半圆球形，以减小
占用空间。
44.本实施例中，所述发射天线32包括芯柱以及缠绕在所述芯柱上的若干匝线圈，所述芯柱通过两根立柱架设于所述电路板31的上方。本实施例中，所述芯柱采用pom材料，pom材料的电绝缘性较好，几乎不受温度和湿度的影响，材质轻巧且力学性能较佳。所述芯柱的外径为25mm，线圈采用线径0.1mm的漆包线在所述芯柱上绕制2000匝，以提高发射天线32的灵敏度和信噪比。当然，本技术对于所述芯柱的材质、所述线圈的材质及绕制匝数不作限制。
45.较佳的，所述检测装置3还包括弹性垫片34，所述芯柱的端部通过所述弹性垫片34与所述保护罩30的内壁40抵接。设置弹性垫片34一是为了更好的固定住所述发射天线32，二是提高整个装置的抗震性能。当然，所述发射天线32也可以通过其它的结构与所述保护罩30连接，例如弹簧，本技术对此不作任何限制。
46.本实施例中，所述弹性垫片34与所述芯柱及所述保护罩30的内壁40粘接。
47.应当理解的是，一个低频信号接收机2可以接收多个检测装置3的检测数据，也可以是一个低频信号接收机2对应接收一个检测装置3的检测数据，本技术对此不作限制。但是由于检测装置3发射的能量有限，一般是两个相距最近的低频信号接收机2与检测装置3对应通信。因此，通过设定好各个检测装置3的编号，在所述监测终端1进行对应的程序设定可得知是哪一个检测装置3的检测数据，进而实现对所述储罐4的内壁40上的不同区域的跟踪监测，确保储罐4的安全运行。
48.本实施例中，所述监测终端1例如是计算机、手机等终端设备。当低频信号接收机2接收到所述检测装置3发出的低频信号后，将所述低频信号通过usb传输电缆发送给监测终端1进行存储，在所述监测终端1中设置人机交互界面，实现对静电监测数据的自动采集和处理，并实时显示当前画面和报警界面，实现对储罐4静电安全的实时监测。
49.综上，本实用新型实施例提供了一种储罐静电监测系统，通过采用低频信号的形式将所述检测装置检测到的静电荷的电荷量发送给位于储罐外的低频信号接收机，并通过监测终端对所述低频信号进行处理并得到所述电荷量的数据，能够准确有效的对储罐上的静电进行检测及监测。同时由于所述检测装置与所述低频信号接收机相对应，故还能同时对所述储罐内壁上静电荷过大的区域(储罐静电泄放点)进行定位跟踪，有效解决了储罐静电应对预警机制不足，导致无法进行静电监测的问题，确保了储罐的安全运行。
50.上述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不对本实用新型起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的技术方案的范围内，对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本实用新型的技术方案的内容，仍属于本实用新型的保护范围之内。