一种推进剂分步式中和喷淋喷雾系统及控制方法与流程

本发明涉及一种安防喷淋领域，尤其是一种推进剂分步式中和喷淋喷雾系统及控制方法。

背景技术：

我国常用的液体推进剂有肼类燃料和四氧化二氮，肼类燃料属于易燃、易爆、有毒有害物质，四氧化二氮是强氧化剂，属于高毒物品。推进剂在贮存过程中可能会发生意外泄漏情况，在推进剂加注转注过程中也会产生大量的有毒废气，通常会针对推进剂贮存和使用这两种工况分别设计安全防护装置。

推进剂在贮存过程中可能会发生泄漏，对于贮存中泄漏推进剂的吸收处理采用吸收液供液管路加喷淋喷头的形式，由吸收液供应装置将贮箱中的吸收液泵入输送管路，经过高速水雾喷头喷出，利用喷淋的方式吸收泄漏的推进剂。

这样的喷淋系统喷淋量相对固定，如果喷淋量设计的较小，那么当贮存的推进剂贮罐发生严重泄漏时，往往不能满足喷淋吸收的要求导致推进剂泄漏到空气中，造成污染。如果将喷淋量设计的较大，则当发少量泄漏时，造成吸收液的大量浪费。

虽然传统喷淋方式在吸收少量泄漏的推进剂时具有优势，尤其是对于泄漏后在地面形成液池的推进剂，喷淋系统的密集水流可以稀释液态推进剂，并且降低环境温度。但传统喷淋方式面对意外情况导致的推进剂大量泄漏时吸收能力不足，尤其是伴有高温产生大量推进剂气体的情况或发生局部燃烧的情况下，喷射雾状吸收液可更为有效地降低事故发生几率。喷雾的特点在于：(1)喷雾属于半气相物质，雾气与推进剂的蒸汽更易混合、相容，容易互相扩散，用于中和气相推进剂蒸汽比喷淋系统的大液滴更迅速、有效、全面。(2)喷雾的面积比较大，吸热冷却效果好，因为喷雾，在受热后容易变成蒸汽，在这过程中吸收大量气化热能，它的冷却效果优于密集水流；(3)喷雾和由它所转化的蒸汽排斥空气，窒息燃烧的作用强；(4)电气绝缘性好，因为它的分子并不像密集水流紧密联在一起。喷雾在灭火作用时，不仅能冷却暴露表面，而且还可以引导气流向着火方向流动，保护未着火部分的安全。

可见将喷淋和喷雾系统各有优势，如果能互补集成在一起就会事半功倍。

本发明结合喷淋喷雾特点，设计出功能更为全面效果更为显著的安防系统，为推进剂的贮存和加注转注提供安全防护。

技术实现要素：

本发明在确保成本的条件下解决喷淋和喷雾分步启动的思路是：利用现有的喷淋系统管路，在喷淋管路后段增加一段喷雾管，喷雾管与喷淋管之间设置压力阀，可以在紧急情况加大供液时自动开启。同时在现有送液管上并联一根第二送液管，同时在第二送液管上设置第二水泵，当意外情况时启动第二水泵增大送液量，增大管压力使得压力阀开启，启动喷雾。这种设置将安防喷淋管路和喷雾管路送液管路设置在一条管路上，大大简化系统的管路设置。

具体的方案是：

一种分步式中和喷淋喷雾系统，包括吸收液贮箱，和与所述吸收液贮箱连接的送液管，所述送液管上沿送液方向分别连接有第一水泵、喷淋管和吸喷雾管，其特征在于，所述送液管位于喷淋管与喷雾管之间的部分设置有压力阀，所述吸收液贮箱与送液管之间还连接有第二送液管，所述第二送液管上设置有第二水泵，所述第二送液管上设置有沿送液方向的单向阀。

所述送液管位于所述第一水泵和喷淋管之间的部分还设置有一阀门。

所述阀门为手自一体电动阀，还包括设置在所述喷淋管下方地面附近的浓度传感器，以及与所述手自一体电动阀、浓度传感器、第一水泵和第二水泵电连接的控制系统。

所述浓度传感器附近还设置有与控制系统电连接的温度传感器、湿度传感器和报警器。

还包括设置在喷淋管附近的排风扇和设置在喷淋管上方的摄像头，所述排风扇和摄像头与控制系统电连接。

所述控制系统包括远程监控计算机和与远程监控计算机网络连接的控制器，所述远程控制计算机上安装有控制软件，所述控制器上安装有控制程序。

所述浓度传感器设置多个，并在喷淋管下方的区域均布。

一种分步式中和喷淋喷雾系统的控制方法，其特征在于，包括：

s1检测浓度：从多个浓度传感器获得浓度信号；

s2阈值对比：将多个浓度传感器的浓度信号分别与浓度阈值进行比较；

s3报警喷淋：将任意两个浓度传感器的浓度信号和浓度阈值，进行比较，然后通知用户或直接报警、喷淋或喷雾；

s4通风除湿：当温度传感器大于温度阈值，或湿度传感器大于湿度阈值时，启动空调除湿系统。

所述s3将每一个浓度传感器的浓度信号与浓度阈值，进行比较；包括：

(1)一级报警：当任意两个浓度传感器的浓度信号大于第一浓度阈值时，在远程控制计算机的控制软件上显示报警信号；

(2)二级报警：当任意两个浓度传感器的浓度信号大于第二浓度阈值时，在远程控制计算机的控制软件上显示报警信号，启动报警器，开启手自一体电动阀门，启动第一水泵，进行喷淋；

(3)三级报警：当任意两个浓度传感器的浓度信号大于第三浓度阈值时，在远程控制计算机的控制软件上显示报警信号，启动报警器，开启手自一体电动阀门，启动第一水泵和第二水泵，进行喷淋和喷雾。

所述第一浓度阈值为10ppm，所述第二浓度阈值为20ppm，所述第三浓度阈值为50ppm,所述温度阈值为36℃，所述湿度阈值为70％。

采用上述技术方案后，本发明结合推进剂不同泄漏情况，将安全喷淋和喷雾防护系统进行了系统化集成设计。利用并联水泵和压力阀门，实现了喷淋和喷雾分步启动。在不改变现有送液管路的基础上，只进行少量的改造。集成系统占用空间更小，提高了设备的使用率，降低了设备的使用成本。为了达到此设计目的，经过实验验证，集成系统完全满足安全防护需求。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

图1是本发明一种推进剂分步式中和喷淋喷雾系统的示意图

图2是本发明中控制系统的示意图

喷淋管1，喷雾管2，吸收液贮箱3，送液管4，第一水泵5，第二送液管6，第二水泵7，单项阀8，压力阀9，阀门10，控制系统11，浓度传感器12，温度传感器13，湿度传感器14，排风扇15，摄像头16。

具体实施方式

如图1所示,本发明一种推进剂分步式中和喷淋喷雾系统，包括吸收液贮箱3，和与所述吸收液贮箱3连接的送液管4，所述送液管4上沿送液方向分别连接有第一水泵5、喷淋管1和吸喷雾管2，其特征在于，所述送液管4位于喷淋管与喷雾管2之间的部分设置有压力阀9，所述吸收液贮箱3与送液管4之间还连接有第二送液管6，所述第二送液管6上设置有第二水泵7，所述第二送液管6上设置有沿送液方向的压力阀9。

这种方案利用现有喷淋系统的送液管路，节省了额外设置喷雾管2送液管路的成本，并且将安防喷淋管路和喷雾管2路的设置在一条管路上，大大简化系统，仅需要控制两个水泵的开启即可对两个系统进行分步启动，大大简化了控制流程。

将安防喷淋管路和喷雾管2的送液管4设置在一条管路上设置是考虑到喷淋管和喷雾管2的用途相同，并且二者皆是对同一种推进剂的吸收，所以使用的吸收液是相同的。基于这两点，考虑到可以将喷淋管1和喷雾管2集成设置，共用一个送液管4，只设置一个吸收液贮箱3，节省了分别设置送液系统的成本。在喷淋管1上设置单向阀8是为了实现仅需要控制两个水泵的开启即可对两个系统进行分步启动的目的，大大简化了控制流程。在使用中，开启第一水泵5时，喷淋管1开始工作。但送液管4内压力不足以开启压力阀9，所以并不会进行喷雾。开启第二水泵7时，送液管4内水压增大，送液量增大，压力阀9被顶开，喷雾管2开始工作。设置第二送液管6上设置单向阀8的目的是防止单独启动第一水泵5时吸收液由第二送液管6倒流，降低送液管压力，影响正常喷淋进行。

进一步的，所述送液管4位于所述第一水泵5和喷淋管1之间的部分还设置有一阀门10。

送液管4上位于所述第一水泵5和喷淋管1之间的部分还设置有阀门10的目的，在于防止因水泵意外启动造成的喷淋，尤其是当有人员在推进剂仓库内作业时，意外喷淋会影响工作人员正常作业，采用所述送液管4位于所述第一水泵5和喷淋管1之间的部分还设置有一阀门10的方案。

进一步的，所述阀门10为手自一体电动阀，还包括设置在所述喷淋管1下方地面附近的浓度传感器12，以及与所述手自一体电动阀、浓度传感器12、第一水泵5和第二水泵7电连接的控制系统11。这样设置是由于喷淋系统要在发生泄漏时第一时间启动，因此需要设置监测系统，具体为一个浓度传感器12用以监测浓度，由于推进剂气体属于重气，密度较大所以会下沉在贴近地面的位置，所以把浓度传感器12设置在贴近地面的位置。这样监测效果更好，除此之外需要一控制系统11，用以对所述浓度传感器12的信号做出反应，具体的是所述控制系统11与浓度传感器12电连接，当控制系统11接收到传感器的浓度信号大于某额定阈值，则启动喷淋动作，所述控制系统11控制第一水泵5启动，阀门10开启。由于要控制阀门10开启，因此需要将阀门10设置为电动阀，同时为了确保万无一失还要保留手动功能，故设置的阀门10选用手自一体电动阀。当泄漏浓度传感器12的浓度信号进一步上升时，还需要启动喷雾管2，此时控制系统11启动第二水泵7，此时送液管4内压力增大，压力阀9被顶开，喷雾管2开始工作。因为还要控制第一水泵5启动，和第二水泵7，所以所述控制系统11还要与第一水泵5和第二水泵7通电连接。故采用所述阀门10为手自一体电动阀，还包括设置在所述喷淋管1下方地面附近的浓度传感器12，以及与所述手自一体电动阀、浓度传感器12、第一水泵5和第二水泵7电连接的控制系统11的技术方案。

进一步的，所述浓度传感器12附近还设置有与控制系统11电连接的温度传感器13和湿度传感器14。还包括设置在喷淋管1附近的排风扇15和设置在喷淋管1上方的摄像头16，所述排风扇15和摄像头16与控制系统11电连接。

这样设置的目的是考虑到温度过高会对推进剂的贮存造成安全隐患，因此要对温度的升高作为一个安防指标。同时当浓度传感器12失灵时，温度的升高也能起到一定预警作用。过高的湿度也对推进剂的贮罐有不利影响，例如会增加设备的生锈腐蚀。所以需要设置排风扇15来降温排湿。设置温度传感器13和湿度传感器14，当控制系统11得到的温度信号或湿度信号超过一定阈值，则启动设置的排风扇15，起到降温降湿的作用。同时还设置有摄像头16，目的是为可以远程的的监控现场的安全。故本发明采用所述浓度传感器12附近还设置有与控制系统11电连接的温度传感器13和湿度传感器14。还包括设置在喷淋管1附近的排风扇15和设置在喷淋管1上方的摄像头16，所述排风扇15和摄像头16与控制系统11电连接的技术方案。

所述控制系统11包括远程监控计算机和与远程监控计算机网络连接的控制器，所述远程控制计算机上安装有控制软件，所述控制器上安装有控制程序。

进一步的，如图2所示，所述控制系统11包括远程监控计算机和与远程监控计算机网络连接的控制器。为了显现远程监控必须要通过计算机和网络来实现，计算机上安装有相应的控制软件，现场的控制器上也有相应的控制软件，远程计算机可以对现场的控制器进行编程和设定阈值等操作，也可以监控摄像头16获得的图像画面。当发生泄漏时除了现场的控制器做出反应外，也可以远程的对计算机进行报警。考虑到工业生产的安全性要求，优选使用工业以太网络进行网络连接。故本发明采用所述控制系统11包括远程监控计算机和与远程监控计算机网络连接的控制器，所述远程控制计算机上安装有控制软件，所述控制器上安装有控制程序的技术方案。

进一步的，所述浓度传感器12设置多个，并在喷淋管1下方的区域均布。这样设置是因为，若只设置一个浓度传感器12，当发生泄漏的地方离传感器较远时，不能及时的报警和启动喷淋喷雾。设置多个浓度传感器12并均布于喷淋管1下方的目的是，增大检测面积，尽可能的在泄漏发生的第一时间进行报警和喷淋。

进一步的，本发明推进剂分步式中和喷淋喷雾系统的控制方法，包括：

s1检测浓度：从多个浓度传感器获得浓度信号；

s2阈值对比：将多个浓度传感器的浓度信号分别与浓度阈值进行比较；

s3报警喷淋：将任意两个浓度传感器的浓度信号和浓度阈值，进行比较，然后通知用户或直接报警、喷淋或喷雾；

s4通风除湿：当温度传感器大于温度阈值，或湿度传感器大于湿度阈值时，启动空调除湿机。

所述s3将任意一个浓度传感器的浓度信号与浓度阈值，进行比较；包括：

(1)一级报警：当任意浓度传感器的浓度信号大于第一浓度阈值时，在远程控制计算机的控制软件上显示报警信号；

(2)二级报警：当任意两个浓度传感器的浓度信号大于第二浓度阈值时，在远程控制计算机的控制软件上显示报警信号，启动报警器，开启手自一体电动阀门，启动第一水泵，进行喷淋；

(3)三级报警：当任意两个浓度传感器的浓度信号大于第三浓度阈值时，在远程控制计算机的控制软件上显示报警信号，启动报警器，开启手自一体电动阀门，启动第一水泵和第二水泵，进行喷淋和喷雾。

所述第一浓度阈值为10ppm，所述第二浓度阈值为20ppm，所述第三浓度阈值为50ppm,所述温度阈值为36℃，所述湿度阈值为70％。

上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案做出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。