CN102785874A - 具有双层罐底板结构的立式储罐泄漏监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有双层罐底板结构的立式储罐泄漏监测系统。目的是提供的系统应能实现对立式储罐罐底板泄漏状况的实时监测。技术方案是：具有双层罐底板结构的立式储罐泄漏监测系统，包括由罐体和罐底组成的立式储罐和用于监测泄漏气体的泄漏监测系统；其特征在于所述的罐底包括上层底板、下层底板以及上层底板与下层底板之间的密闭空腔，所述泄漏监测系统包括通过装有循环泵且连通所述空腔的循环管路、接通所述循环管路的惰性气体源以及通过数据线分别接通安装在循环管路中的红外气体变送器、压力变送器、温湿度变送器以及循环泵的PLC控制中心。

Description

具有双层罐底板结构的立式储罐泄漏监测系统

技术领域

本发明涉及一种配置双层罐底板结构的立式储罐泄漏监测系统。 

背景技术

立式储罐是原油、中间油、成品油、化工原料和石化产品等储存、分离、外输、中转的重要设备。由于长年在自然环境和液位变化条件下运行，立式储罐不可避免的出现老化、腐蚀等缺陷；而我国现有一大批储罐正处于设备老化、腐蚀严重的阶段，“跑、冒、滴、漏”事故时有发生。储罐内存储的介质大多具有易燃易爆、易挥发甚至有毒的特性，一旦发生泄漏，极易引发火灾和爆炸，造成严重的经济损失及环境污染。罐底板位于储罐的最底层，上表面接触含水的储存介质，下表面和罐基础接触，上、下表面都存在不同程度的腐蚀现象，是泄漏高发区域。罐底的腐蚀状况成为评价整个储罐使用寿命的依据。长期以来，罐底的缺陷一直采用定期开罐的离线方法进行检测，包括漏磁、涡流、超声、磁粉等，检测需要进行停产、倒空、清洗、除锈等工序，费时费力，且停产造成的经济损失巨大。且这些方法都是一种事后检测方法，只能进行定期检测，无法发现运行中正在发生的泄漏，而这对于储罐的安全运行至关重要。 

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种配置双层罐底板结构的立式储罐泄漏监测系统，实现对立式储罐罐底板泄漏状况的实时监测。

本发明提供的技术方案如下：

具有双层罐底板结构的立式储罐泄漏监测系统，包括由罐体和罐底组成的立式储罐和用于监测泄漏气体的泄漏监测系统；其特征在于所述的罐底包括上层底板、下层底板以及上层底板与下层底板之间的密闭空腔，所述泄漏监测系统包括通过装有循环泵且连通所述空腔的循环管路、接通所述循环管路的惰性气体源以及通过数据线分别接通安装在循环管路中的红外气体变送器、压力变送器、温湿度变送器以及循环泵的PLC控制中心。

所述的密闭空腔通过在上层底板与下层底板之间设置支撑结构后形成；该支撑结构包括一钢质圆环以及在圆环外侧呈放射状排列的若干根支撑条，所述圆环以及支撑条上均开制有若干利于两侧空腔气体流通的气流孔。

所述泄漏监测系统还配置声光报警器以及无线监控模块，并通过无线通讯模块与外界保持信息联系。

所述红外气体变送器、压力变送器、温湿度变送器、惰性气体源以及循环泵分别一一配置着通断气流用的电磁阀。

本发明的工作原理是（参见图4）：日常运行时，打开电磁阀v4，循环泵将惰性气体源输出的惰性气体（通常是氮气），鼓入上层底板与下层底板之间的密闭空腔内进行惰性气体保护。当罐底发生泄漏时，循环泵的吹扫可将泄漏介质携带至循环管路（循环管路内气体运行方向用箭头表示）；而红外气体变送器、温湿度变送器则对气体内可燃气体成分、温湿度进行检测，并将检测的模拟信号转化为数字信号，由PLC控制系统对数字信号进行分析处理，然后与所设置的阈值进行比较；若可燃气体成分超出阈值说明上底板发生泄漏，若湿度超出阈值则说明下底板发生泄漏。进而，人机操作界面将发出文字警告，声光报警器发出红色声光报警，同时无线通讯模块发出短信通知相关操作人，以便于及时采取补救措施，避免泄漏事故的发生。

本发明的积极效果是：

（1）双层罐底板结构能有效地避免罐底板的双面腐蚀；定期向上下底板夹层空间内充氮气，使上底板下表面和下底板上表面处于惰性气体的氛围中，可减缓腐蚀，减少泄漏发生的可能，延长立式储罐的寿命及检验周期。

（2）上层底板与下层底板之间的支撑结构不但可满足一定强度和刚度要求，而且在支撑结构上优化选择开制的多个气流孔，能够消除流动死区，确保罐底夹层空腔内气体的流通，以实现罐底板结构的有效监控。

（3）通过设置检测周期对罐底板进行周期性自动监测，可检测到微小的泄漏并及时采取补救措施，避免泄漏事故的发生。

而当罐底发生泄漏时，泄漏检测系统将通过文字警告、声光报警器以及无线通讯模块短信等多种方式通知相关操作人，使不在现场的工作人员也能立即获知储罐泄漏信息，节省了人力。

（4）采用PLC与无线监控模块相连接，实现系统远程监控功能，可远程激活和监控系统，并具有远程数据保存功能。

附图说明

图1是本发明的罐底结构的主视结构示意图。

图2是图1中的A部放大结构示意图。

图3是图1中B-B剖视结构示意图。

图4是本发明的泄漏检测系统的结构示意图。

图5是PLC控制中心的系统结构框图。

图6是包括多个立式储罐的泄漏检测系统的又一实施例结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例进一步说明。

如图所示，本发明提供的具有双层罐底板结构的立式储罐泄漏监测系统，其立式储罐（6）罐底结构包括上层底板（4）、下层底板（3）以及处于上层底板与下层底板之间的密闭空腔8。上下两层底板由多块钢板拼接而成，底板的拼接采用对接结构，焊后检测焊缝内部及外部质量，以确保所形成夹层内空腔的密封性；而且下层底板直径比上层底板直径略大，以方便上下板间四周的焊接。所述的密闭空腔通过在上层底板与下层底板之间设置支撑结构后形成；该支撑结构能够满足一定强度和刚度要求，并且通过流体力学CFD方法对罐底结构进行优化计算确定；具体包括设置在罐底板中心的钢质圆环2，圆环外侧又采用放射状布置的支撑条1，将密闭空腔分隔成多个分区；为使这些分区的气体流通，圆环的周向按角度均布了多个气流孔2-1，支撑条也同样开有通气孔1-1。

图4所示的泄漏检测系统中：罐底夹层内的空腔还通过导管5与外部的循环管路相连通，循环管路上设有循环泵11，并配有惰性气体源（通常是氮气瓶），通过循环泵的作用使夹层空间及管路内的气体循环流动，实现对夹层内气体介质的检测；循环管路中还安装着红外气体变送器8、压力变送器9、温湿度变送器7（由图可知：红外气体变送器与压力变送器并联接入循环管路；并且通过扩径管接入循环管路中），PLC控制中心10则通过数据线分别接通红外气体变送器、压力变送器、温湿度变送器以及循环泵。为方便操作，PLC控制中心还可配置触摸屏。

所述红外气体变送器、压力变送器、温湿度变送器、惰性气体源以及循环泵分别一一配置着通断气流用的电磁阀v1- v5。

图6所示实施例中，循环管路上还安装截止阀（图中省略截止阀），通过截止阀的开关，实现对不同立式储罐的巡检。

针对汽油、柴油等可燃介质的检测，系统选用了非接触式红外气体变送器，其允许工作压力范围为±6kPa，检测范围0~2%（0~20000ppm），分辨率高于0.01%（100ppm）。当压力变送器测得系统内压力高于工作压力时，系统采取过压保护（通知PLC控制中心关闭相关的电磁阀），以保护红外气体变送器。鉴于过高或者过低的温度会影响检测仪器、泵等运行，同时零度以下回路内可能存在结霜的情况，因此所设置的温度变送器可监测循环回路的内部温度，并设置温度上限和下限，超出时向操作者发出警告，其温度检测范围为-40~+60℃，精度高于±0.3℃。由于罐底接触地基，存在外部侵蚀，甚至因腐蚀导致穿孔进水；因此配置的湿度变送器可监测回路内气体湿度判断是否进水，其湿度检测范围为10~90%相对湿度，精度高于±0.5%。该系统中采用一体化的温湿度变速器。

此外，PLC控制中心还接通一黑匣子（外购获得），对运行数据进行如实记录。

当罐底发生泄漏时，泄漏检测系统的主要工作步骤如下：

（1）在PLC控制中心控制下，打开电磁阀v1、v2、v3、v5，启动循环泵，将泄漏介质携带至泄漏检测系统。

（2）红外气体变送器、温湿度变送器对气体内可燃气体成分、温湿度进行检测，并将检测的模拟信号转化为数字信号返回给PLC控制中心，人机界面实时显示监控曲线。

（3）PLC控制中心对返回的信号分析处理，若压力超出红外传感器的工作压力，采取过压保护，关闭电磁阀v3和循环泵，PLC控制中心根据压力情况调节电磁阀v5开度，并再次运行系统。

（4）PLC控制中心对返回的信号进一步分析处理，与所设置的阈值进行比较，若可燃气体成分超出阈值说明上底板发生泄漏，若温湿度超出阈值则说明下底板发生泄漏。进而人机操作界面将发出文字警告，声光报警器发出红色声光报警，同时无线通讯模块发出短信通知相关操作人。

（5）远程记录每个变送器的输出值及对应的时间信息到存储器上。异常数据或正常数据溢出后，则覆盖最早的记录。数据存储条件：当循环泵开启时，开始记录；否则，停止记录。

通过事先设置检测周期对罐底板进行周期性自动监测，可检测到微小的泄漏并及时采取补救措施，避免泄漏事故的发生。图6所示的又一实施例中，泄漏检测系统的循环管路连通多个立式储罐（即现场储罐群），各储罐通过管路并联连接，通过PLC控制中心（PLC控制中心设置在控制室的控制柜中）对储罐进行巡检，仅需一套泄漏检测系统便可实现对多个立式储罐的监测，既方便又经济。且通过PLC控制中心与无线监控模块、无线通讯模块相连接，实现系统远程监控功能，可远程激活和监控系统，并具有远程数据保存及远程报警功能，使得所述监测系统可以设置在离储罐群很近的安全区域，操作人员可在控制室内接受、查看相关监测数据。当泄漏发生时，泄漏检测系统可迅速找出泄漏储罐的位置及相关信息，因而可避免介质外漏引起的环境污染和所可能导致的各种后果。同时，通过PLC控制中心控制电磁阀v4定期向上下底板夹层空间内充氮气，使上底板下表面和下底板上表面处于惰性气体的氛围中，可减轻腐蚀，延长立式储罐的寿命及检验周期。

此外，所述系统配有过压保护程序，PLC控制中心对压力变送器返回的信号进行处理时，若压力超出红外气体浓度变送器允许工作压力范围时，PLC控制中心关闭相关阀及泵，对系统进行过压保护，并打开泄压阀，调节可调式电磁阀开度后再继续运行系统。

PLC控制中心对红外气体变送器、温湿度变送器返回的信号进行处理时，还设定：只有当返回的信号值连续三次超出所设置的阈值时，才通过声光报警器及人机界面报警，以保证系统的可靠性。

各相关变送器与数据储存器通过PLC控制中心相连接，数据储存器对变送器输出值进行实时记录。 

Claims (4)

1.具有双层罐底板结构的立式储罐泄漏监测系统，包括由罐体和罐底组成的立式储罐（6）和用于监测泄漏气体的泄漏监测系统；其特征在于所述的罐底包括上层底板（4）、下层底板（3）以及上层底板与下层底板之间的密闭空腔（8），所述泄漏监测系统包括通过装有循环泵（11）且连通所述空腔的循环管路、接通所述循环管路的惰性气体源以及通过数据线分别接通安装在循环管路中的红外气体变送器（8）、压力变送器（9）、温湿度变送器（7）以及循环泵的PLC控制中心（10）。

2.根据权利要求1所述的具有双层罐底板结构的立式储罐泄漏监测系统，其特征在于：所述的密闭空腔通过在上层底板与下层底板之间设置支撑结构后形成；该支撑结构包括一钢质圆环（2）以及在圆环外侧呈放射状排列的若干根支撑条（1），所述圆环以及支撑条上均开制有若干利于两侧空腔气体流通的气流孔。

3.根据权利要求2所述的具有双层罐底板结构的立式储罐泄漏监测系统，其特征在于：所述泄漏监测系统还配置声光报警器以及无线监控模块，并通过无线通讯模块与外界保持信息联系。

4.根据权利要求3所述的具有双层罐底板结构的立式储罐泄漏监测系统，其特征在于：所述红外气体变送器、压力变送器、温湿度变送器、惰性气体源以及循环泵分别一一配置着通断气流用的电磁阀。

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