CN101691199A - 加油站油气回收在线监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种加油站油气回收在线监控系统，包括：流量计、真空泵、真空/压力变送器和数据采集模块。罗茨流量计串接在加油机内部真空泵之前、加油枪之后的回气管路上，用于测量真空泵抽气流量；所述真空/压力变送器通过三通旁接到回气总管上，用于测量回气总管处和地下管内压力。所述数据采集模块进一步包括一个或多个微控制器；所述数据采集模块用于对罗茨流量计的脉冲输出信号进行计数，并同时计时。本发明通过连续的气液比数据和压力数据判断油气回收系统的气液比、密闭性和管线液阻是否正常，当发现异常时可以发出报警提醒操作人员采取相应的措施，并能记录、存储、处理和传输数据供监督部门查看。

Description

加油站油气回收在线监控系统
技术领域
本发明涉及油气排放治理监控技术领域，特别涉及一种加油站油气回收在线监控系统。
背景技术
随着我国经济和交通运输的快速发展，城市加油站的建设速度加快。环保和安全问题越来越倍受人们的关注。为了减少加油站的排放的油气对大气环境的污染，解决的方法有三种：(1)加强加油设施之维护保养管理；(2)避免不当加油；(3)使用污染防治设备(油气回收系统)。
加油站二阶段油气回收系统的基本原理是是地下油罐、埋地管路、加油机、油管、加油枪形成密闭的环路。在加油机管路上安装真空泵，通过真空泵在加油枪口附近形成负压，将加油过程中挥发的油气抽回地下油罐内，尽量减少油气进入大气环境。
二阶段油气回收系统关键是保证整体密封性、使用机械或者电子的控制技术控制抽气的流量，保证气体流量与加油流量的比值保持在1.0-1.2范围之内和减少管路内的液阻。
国家环境保护总局2007年出台了GB20952-2007加油站大气污染物排放标准，要求分三个时间段实现全国范围内实现加油站的油气回收改造，保证排放标准达到国家标准的要求。美国自本世纪七十年代起开始要求在加油站安装油气回收装置以减少汽油排放量。经过一段时间的运行，美国环保署进行调查研究后发现，这些二阶段油气回收系统的平均回收效率仅在60％左右，因此汽油排放量仍较大。在对此问题进一步分析后，加州环保署发现其中由于气液比(A/L)不合格引起排放的情况占24％，油罐空间压力过高引起排放的情况占29％，管道或油罐泄漏引起排放的情况占34％，这个问题是每年的常规油气回收检测所无法改善的情况。
因此美国开始考虑对加油站进油、储存和加油过程中的油气回收系统的工作状况进行实时监测，对油气回收系统工作出现的问题及时做出反馈警告，减少从加油站进油到给汽车加油全过程的汽油排放量，保持空气清洁。2000年，加州环保署(CARB)开始在州内颁布法规，要求全部加油站安装油气回收在线监测系统，对油气回收系统的工作情况进行实时、在线的监测，以提高其正常工作的时间，同时及早发现问题，积极预防油气排放的发生。
我国国标GB20952-2007加油站大气污染物排放标准规定在实施加油站油气回收过程中，符合下列条件之一的加油站应安装在线监控系统：(1)年销售汽油量大于8000吨的加油站；(2)臭氧浓度超标城市年销售汽油量大于5000吨的加油站；(3)省级环境保护局确定的其他需要安装在线监控系统的加油站。加油站油气回收是个新事物，美国加州在这方面研究的时间较长。欧洲的一些发达国家如德国近几年也开展了加油站油气回收的研究和应用，尤其是加油站油气回收在线监控系统在国外出现的时间也比较晚。目前在国内通过引进或者研发的加油站油气回收系统也有几种，但是加油站油气回收在线监控系统国内目前还是空白。
发明内容
本发明加油站油气回收在线监测系统主要用于监测油气回收装置中的气液比、油气回收系统回气总管处的压力和地下罐内压力。本发明所要解决的技术问题在于，通过连续的气液比数据和压力数据判断油气回收系统的气液比、密闭性和管线液阻是否正常，当发现异常时可以发出报警提醒操作人员采取相应的措施，并能记录、存储、处理和传输数据供监督部门查看。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种加油站油气回收在线监控系统，包括：流量计、真空泵、真空/压力变送器和数据采集模块。
所述流量计优选为罗茨流量计。
所述罗茨流量计优选为体积计量式的罗茨流量计。
所述罗茨流量计可以串接在加油机内部真空泵之前、加油枪之后的回气管路上，用于测量真空泵抽气流量；所述真空/压力变送器通过三通旁接到回气总管上，用于测量回气总管处和地下管内压力。
所述数据采集模块可以进一步包括一个或多个微控制器；所述数据采集模块用于对罗茨流量计的脉冲输出信号进行计数，并同时计时。根据采集到的脉冲信号和计时结果计算油气的体积流量、流速并结合加油流量、流速数据计算气液比。将计算结果存储到存储器中。
所述数据采集模块可以进一步包括一个或多个AD转换器，所述AD转换器用于采集所述真空/压力变送器发送的模拟电流信号，并根据采集到的模拟电流信号计算回气管路的压力，根据计算后的压力判断管路的密闭性和液阻，将计算结果和判断结果存储到存储器中。所述加油站油气回收在线监控系统可以进一步包括控制室上位机和RS485总线集线器，所述数据采集模块通过RS485总线与所述控制室上位机通信，并将油气流量、流速和压力数据传送给控制室上位机；所述控制室上位机用于显示数据，并在数据超过报警限值时发出报警信号。
所述加油站油气回收在线监控系统可以进一步包括：油气分离器、气路三通、油路三通、回气总管旁路三通、加油泵、控制室上位机和RS485总线集线器。
所述加油站的加油机的两个加油枪的油管可以经油气分离器分成两路，一路连接油路，另一路连接气路；两个加油枪的气路通过气路三通连接；罗茨流量计进口连接到回气管气路三通出口之后，真空泵进口之前；所述加油机的两个回气管汇合后连接到回气总管旁路三通直通进口，回气总管旁路三通直通出口连接到地下回气管，通到地下油罐；回气总管旁路三通旁通口连接到真空/压力变送器的进口。
所述罗茨流量计的信号线可以连接到数据采集模块脉冲信号端口；真空/压力变送器的信号线连接到数据采集模块的模拟信号采集端口；数据采集模块通过RS485总线连接到控制室内的RS485总线集线器的IO端口；RS485总线集线器通过信号线与控制室上位机串口连接。
本发明有益的技术效果在于，能够通过连续的气液比数据和压力数据判断油气回收系统的气液比、密闭性和管线液阻是否正常，当发现异常时可以发出报警提醒操作人员采取相应的措施，并能记录、存储、处理和传输数据供监督部门查看。国内无现有同类技术。与国外技术相比，成本更低，满足国标GB20952-2007的要求。
附图说明
图1为本发明实施例所述加油站油气回收在线监控系统的组成结构图；
图2为本发明实施例所述数据采集模块原理图；
图3为本发明实施例所述数据采集模块主程序工作流程框图；
图4为本发明实施例所述数据采集模块AD转换中断服务工作流程框图；
图5为本发明实施例所述数据采集模块检测脉冲信号中断服务工作流程框图，描述了数据采集模块的工作流程。
具体实施方式
如图1所示，是加油站油气回收在线监控系统的组成原理图，图中显示了各种主要元件的管路和电气的连接关系。图中加油机是四枪机，每侧有两支加油枪，图中同时显示了加油机左侧和右侧的连接结构。
图1中各部分分别为：1油气分离器，2气路三通，3罗茨流量计，4油路三通，5真空泵，6加油泵，7回气总管旁路三通，8真空/压力变送器，9数据采集模块，10RS485总线集线器，11控制室上位机。
图1中加油机右侧两个加油枪的油管经油气分离器1分成两路，一路连接油路，另一路连接气路。两条加油枪的气路通过气路三通2连接。罗茨流量计3进口连接到回气管气路三通2出口之后，真空泵5进口之前。加油机两个的回气管汇合后连接到回气总管旁路三通7直通进口，回气总管旁路三通7直通出口连接到地下回气管，通到地下油罐。回气总管旁路三通7旁通口连接到真空/压力变送器8的进口。罗茨流量计3的信号线连接到数据采集模块9脉冲信号端口。真空/压力变送器8的信号线连接到数据采集模块9的模拟信号采集端口。数据采集模块9通过RS485总线连接到控制室内的RS485总线集线器10的IO端口。RS485总线集线器10通过信号线与上位机串口连接。
如图2所示是数据采集模块原理图，图中显示了数据采集模块由调理电路，微控制器MSP430F249和通信器MAX485组成。
图2中各部分分别为：21第一罗茨流量计信号接口，22第二罗茨流量计信号接口，23真空/压力变送器模拟接口，24微控制器，25通信器，26RS485集线器通信端口。
图2中数据采集模块由调理电路、微控制器MSP430F249和通信器MAX485构成。1号罗茨流量计连接到第一罗茨流量计信号接口21，脉冲信号经电阻R2、R3分压、电容C1滤波后连接到微控制器24的P4.0引脚。2号罗茨流量计同样经电阻R5、R6分压、电容C2滤波后连接到微控制器24的P4.1引脚。微控制器24内部程序对P4.0，P4.1上的脉冲上升沿计数并计时。真空/压力变送器8的模拟电流信号经过电阻R8采样后变成电压信号。电压信号经电阻R9、电容C3滤波，运放U1跟随后连接到微控制器24的P6.3脚进行模数转换。微控制器24的P3.6、P3.7引脚分别连接到通信器25的RO、DI引脚。通信器25通信端口通过信号线连接到RS485集线器通信端口26。
图3～5为数据采集模块工作流程框图；其中，图3为本发明实施例所述数据采集模块主程序工作流程框图；图4是数据采集模块AD转换中断服务程序工作流程框图；图5为本发明实施例所述数据采集模块检测脉冲信号中断服务程序工作流程框图；前述附图3～5描述了数据采集模块的工作流程。
加油站油气回收在线监控系统，包括：流量计、真空泵、真空/压力变送器和数据采集模块。
所述流量计优选为罗茨流量计。
所述罗茨流量计优选为体积计量式的罗茨流量计。
所述罗茨流量计可以串接在加油机内部真空泵之前、加油枪之后的回气管路上，用于测量真空泵抽气流量；所述真空/压力变送器通过三通旁接到回气总管上，用于测量回气总管处和地下管内压力。
所述数据采集模块可以进一步包括一个或多个微控制器；所述数据采集模块用于对罗茨流量计的脉冲输出信号进行计数，并同时计时。根据采集到的脉冲信号和计时结果计算油气的体积流量、流速并结合加油的流量、流速数据计算气液比，将计算结果存储到存储器中。
所述数据采集模块可以进一步包括一个或多个AD转换器，所述AD转换器用于采集所述真空/压力变送器发送的模拟电流信号，并根据采集到的模拟电流信号计算回气管路的压力，借助压力判断管路的密闭性和液阻。将计算结果存储到存储器中。
所述加油站油气回收在线监控系统可以进一步包括控制室上位机和RS485总线集线器，所述数据采集模块通过RS485总线与所述控制室上位机通信，并将油气流量、流速和压力数据传送给控制室上位机；所述控制室上位机用于显示数据，并在数据超过报警限值时发出报警信号。
所述加油站油气回收在线监控系统可以进一步包括：油气分离器、气路三通、油路三通、回气总管旁路三通、加油泵、控制室上位机和RS485总线集线器。
所述加油站的加油机的两个加油枪的油管可以经油气分离器分成两路，一路连接油路，另一路连接气路；两个加油枪的气路通过气路三通连接；罗茨流量计进口连接到回气管气路三通出口之后，真空泵进口之前；所述加油机的两个回气管汇合后连接到回气总管旁路三通直通进口，回气总管旁路三通直通出口连接到地下回气管，通到地下油罐；回气总管旁路三通旁通口连接到真空/压力变送器的进口。
所述罗茨流量计的信号线可以连接到数据采集模块脉冲信号端口；真空/压力变送器的信号线连接到数据采集模块的模拟信号采集端口；数据采集模块通过RS485总线连接到控制室内的RS485总线集线器的IO端口；RS485总线集线器通过信号线与控制室上位机串口连接。

Claims (10)

1.一种加油站油气回收在线监控系统，其特征在于，包括：流量计、真空泵、真空/压力变送器和数据采集模块。
2.根据权利要求1所述加油站油气回收在线监控系统，其特征在于，所述流量计为罗茨流量计。
3.根据权利要求2所述加油站油气回收在线监控系统，其特征在于，所述罗茨流量计为体积计量式的罗茨流量计。
4.根据权利要求2所述加油站油气回收在线监控系统，其特征在于，所述罗茨流量计串接在加油机内部真空泵之前、加油枪之后的回气管路上，用于测量真空泵抽气流量；所述真空/压力变送器通过三通旁接到回气总管上，用于测量回气总管处和地下管内压力。
5.根据权利要求2所述加油站油气回收在线监控系统，其特征在于，所述数据采集模块进一步包括一个或多个微控制器；所述数据采集模块用于对罗茨流量计的脉冲输出信号进行计数，并同时计时；根据采集到的脉冲信号和计时结果计算油气的体积流量、流速并结合加油的流量、流速数据计算气液比，将计算结果存储到存储器中。
6.根据权利要求5所述加油站油气回收在线监控系统，其特征在于，所述数据采集模块进一步包括一个或多个AD转换器，所述AD转换器用于采集所述真空/压力变送器发送的模拟电流信号，并根据采集到的模拟电流信号计算回气管路的压力，根据计算后的压力判断管路的密闭性和液阻，将计算结果和判断结果存储到存储器中。
7.根据权利要求6所述加油站油气回收在线监控系统，其特征在于，所述加油站油气回收在线监控系统进一步包括控制室上位机和RS485总线集线器，所述数据采集模块通过RS485总线与所述控制室上位机通信，并将油气流量、流速和压力数据传送给控制室上位机；所述控制室上位机用于显示数据，并在数据超过报警限值时发出报警信号。
8.根据权利要求2所述加油站油气回收在线监控系统，其特征在于，所述加油站油气回收在线监控系统进一步包括：油气分离器、气路三通、油路三通、回气总管旁路三通、加油泵、控制室上位机和RS485总线集线器。
9.根据权利要求8所述加油站油气回收在线监控系统，其特征在于，所述加油站的加油机的两个加油枪的油管经油气分离器分成两路，一路连接油路，另一路连接气路；两个加油枪的气路通过气路三通连接；罗茨流量计进口连接到回气管气路三通出口之后，真空泵进口之前；所述加油机的两个回气管汇合后连接到回气总管旁路三通直通进口，回气总管旁路三通直通出口连接到地下回气管，通到地下油罐；回气总管旁路三通旁通口连接到真空/压力变送器的进口。
10.根据权利要求9所述加油站油气回收在线监控系统，其特征在于，所述罗茨流量计的信号线连接到数据采集模块脉冲信号端口；真空/压力变送器的信号线连接到数据采集模块的模拟信号采集端口；数据采集模块通过RS485总线连接到控制室内的RS485总线集线器的IO端口；RS485总线集线器通过信号线与控制室上位机串口连接。
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