CN104698148A - 一种受限空间内油气安全监测控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于消防技术领域，并具体公开了一种受限空间内油气监测控制方法，其通过检测受限空间内的混合气体中的油气浓度和氧气浓度，最后根据油气浓度和氧气浓度的关系进行安全管控。本发明从燃料和氧气两个要素入手，建立油气和氧气控制模型，确定了防火防爆的油气和氧气浓度临界参数，通过控制受限空间内的油气和氧气浓度从而实现受限空间内的主动防护。

Description

一种受限空间内油气安全监测控制方法

技术领域

本发明属于消防技术领域，特别涉及一种受限空间内油气安全监测控制方法。

背景技术

由于油料的易燃易爆性而导致的油气事故不断发生，研究油气安全防护具有重要意义。燃烧理论认为：氧气、可燃物质和足够的点火能量作为燃烧的三要素，三者缺一不可。油气爆炸的基本条件是必须存在油气和氧气，油气是指从油料挥发或逸出而生成的气体，主要是气态的C1-C6等烃类碳氢化合物，具体组分与油料品种、环境温度有关。当油罐内油气与空气或氧气在一定浓度范围内均匀混合时遇到火源发生爆炸的浓度范围称为爆炸浓度极限，简称为爆炸极限，包括爆炸下限（LEL）和爆炸上限，爆炸极限受临界氧气含量影响，即在爆炸范围边缘发生爆炸的混合气体所需要氧浓度的临界值。

主动安全防护技术主要是针对氧气和可燃物质进行检测分析、安全判定和主动防护。目前，国内的标准、规范没有对安全判定规则进行统一规定，无法支撑主动防护技术的应用。

中国专利CN201210413394.4公布了一种油气爆炸临界参数分析方法，利用油气爆炸临界状态下测试出的相关数据，分别建立预警曲线、安全曲线以及停止曲线，通过三条控制曲线的分布，由当前实测的油气体积浓度和氧气体积浓度与三条控制曲线的位置关系，能够准确的知道当前系统处于的状态。而爆炸临界参数中油气体积浓度值与混合物组分密切相关，因此该方法只能针对固定组分的油气混合物，如果组分改变，需要重新测试爆炸临界参数并进行分析，缺乏通用性。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种根据受限空间内混合气体中的油气浓度以及氧气浓度的监测结果建立安全控制模型进行主动防护控制的方法。

本发明采用的技术方案是这样的：一种受限空间内油气安全监测控制方法，具体为：首先，通过气体分析设备检测受限空间内的混合气体的油气爆炸下限浓度（LEL）和氧气体积浓度（VOL），然后建立安全控制模型，其特征在于：

当所述混合气体中，氧气浓度≤8%VOL时，不论油气浓度为多少，所述受限空间内的混合气体处于不燃爆状态的安全状态；

当所述混合气体中，油气浓度≤10%LEL时，不论氧气浓度为多少，所述受限空间内的混合气体处于不燃爆状态的安全状态；

当所述混合气体中，氧气浓度＞8%VOL，油气浓度＞10%LEL且≤25%LEL时，所述受限空间内的混合气体处于一级预警状态；

当所述混合气体中，氧气浓度＞8%VOL，油气浓度＞25%LEL且≤50%LEL时，所述受限空间内的混合气体处于二级预警状态；

当所述混合气体中，氧气浓度＞8%VOL且油气浓度＞50%LEL时，所述受限空间内的混合气体处于三级预警状态。

本发明所述的一种受限空间内油气安全监测控制方法，根据安全控制模型控制惰化设备自动对受限空间进行主动防护，其特征在于：

当所述受限空间内的混合气体处于三级预警状态时，发出三级报警信号并强制启动惰化设备，对受限空间内的混合气体进行惰化保护；

当所述受限空间内的混合气体处于二级预警状态时，发出二级预警信号，如果惰化设备已启动，则继续保持运行状态；

当所述受限空间内的混合气体处于一级预警状态时，发出一级预警信号，如果惰化设备已启动，则继续保持运行状态；

当所述受限空间内的混合气体处于安全作业状态时，不发出信号，如果惰化设备已启动，则停止运行。

本发明从燃料和氧气两个要素入手，建立油气和氧气控制模型，确定了防火防爆的油气和氧气浓度临界参数，通过控制受限空间内的油气和氧气浓度从而实现受限空间内的主动防护。

具体实施方式

    下面对本发明作详细的说明。

    为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种受限空间内油气安全监测控制方法，所述受限空间以大型石油储罐的一、二次密封空间为例，在所述石油储罐的一、二次密封空间内设置气体喷头和取样器，在罐区防火堤外设置有防护装置，防护装置为不锈钢箱形房屋构造，整体撬装。装置内安装有取样泵、预处理模块、氧气分析仪、可燃气体分析仪、废气处理器、惰气控制组件、标定组件、电控装置及安全监控组件。气体喷头通过惰气管网与防护装置惰气控制组件接通，取样器通过取样管网与防护装置取样泵接通，外接惰气源通过管网与防护装置惰气控制组件接通。其中，取样器的安装位置处于一、二次密封中部，提高了气体分析的精准度；惰气喷头的喷射口均朝同一侧密封圈圆周切线方向均匀分布安装，使密封空间内形成气流循环，从而缩短惰化完成时间；另外，气体分析仪安装在防火堤外的防护装置内，在恒温恒湿的环境下工作，标定和维护也非常便捷，气体分析仪的可靠性和检测数据的精确性得到了充分保障。

其具体的油气安全监测控制方法为：首先，系统启动自动防护程序，在电控装置的指令下，取样泵、气体分析仪和样气预处理装置处于实时运行状态；取样设备通过电磁阀切换依次抽取各取样点处储罐密封空间内的混合气体，然后，样气经预处理装置进行过滤、脱液、限流处理后进入气体分析设备，气体分析设备内电化学检测模块对从密封空间抽取的样气进行氧气浓度分析，红外光学检测模块对样气进行油气浓度分析，检测数据经处理后输出至电控装置。

当所述混合气体中，氧气浓度＞8%VOL且油气浓度＞50%LEL时，所述受限空间内的混合气体处于三级预警状态，系统发出三级报警信号，惰化设备强制启动，对受限空间内的混合气体进行惰化保护。

当所述混合气体中，氧气浓度＞8%VOL，油气浓度＞25%LEL且≤50%LEL时，所述受限空间内的混合气体处于二级预警状态，系统发出二级预警信号，惰化设备保持对受限空间内混合气体的惰化保护。

当所述混合气体中，氧气浓度＞8%VOL，油气浓度＞10%LEL且≤25%LEL时，所述受限空间内的混合气体处于一级预警状态，系统发出一级预警信号，惰化设备保持对受限空间内混合气体的惰化保护。

当所述混合气体中，氧气浓度≤8%VOL时，不论油气浓度为多少，所述受限空间内的混合气体处于不燃爆状态，惰化设备停止对受限空间内的混合气体进行惰化保护。

当所述混合气体中，油气浓度≤10%LEL时，不论氧气浓度为多少，所述受限空间内的混合气体处于不燃爆状态，惰化设备停止对受限空间内的混合气体进行惰化保护。

其中，LEL表示油气爆炸下限浓度，VOL表示氧气体积浓度。

在未接收到雷电预警的工况下，当任一个取样点的判定结果为危险作业时，系统自动向整个储罐密封圈环形空间注入惰性气体，直到判定结果为安全后才结束注氮，确保储罐密封圈内的油气浓度不高于50%LEL；在接收到雷电预警信号的工况下，当判定结果为二级预警时，系统即自动向储罐密封圈注入惰性气体，确保储罐密封圈内的油气浓度不高于25%LEL。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1. 一种受限空间内油气安全监测控制方法，具体为：首先，通过气体分析设备检测受限空间内混合气体中的油气爆炸下限浓度（LEL）和氧气体积浓度（VOL），然后，根据检测结果建立安全控制模型，其特征在于：

当所述混合气体中，氧气浓度≤8%VOL时，不论油气浓度为多少，所述受限空间内的混合气体处于不燃爆状态的安全状态；

当所述混合气体中，油气浓度≤10%LEL时，不论氧气浓度为多少，所述受限空间内的混合气体处于不燃爆状态的安全状态；

当所述混合气体中，氧气浓度＞8%VOL，油气浓度＞10%LEL且≤25%LEL时，所述受限空间内的混合气体处于一级预警状态；

当所述混合气体中，氧气浓度＞8%VOL，油气浓度＞25%LEL且≤50%LEL时，所述受限空间内的混合气体处于二级预警状态；

当所述混合气体中，氧气浓度＞8%VOL且油气浓度＞50%LEL时，所述受限空间内的混合气体处于三级预警状态。

2. 根据权利要求1所述的受限空间内油气安全监测控制方法，其特征在于：

惰化设备在安全控制模型的控制下自动进行主动防护，当所述受限空间内的混合气体处于三级预警状态时，发出三级报警信号并强制启动惰化设备，对受限空间内的混合气体进行惰化保护；

当所述受限空间内的混合气体处于二级预警状态时，发出二级预警信号，如果惰化设备已启动，则继续保持运行状态；

当所述受限空间内的混合气体处于一级预警状态时，发出一级预警信号，如果惰化设备已启动，则继续保持运行状态；

当所述受限空间内的混合气体处于安全作业状态时，不发出信号，如果惰化设备已启动，则停止运行。