CN105667391A - 一种液化天然气槽车行驶控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液化天然气槽车的行驶控制装置和方法，该装置包括设置在槽罐内容器两端的低温液面传感器，用于采集槽罐内液化天然气的液面信息；设置在牵引车后部的水平方将加速度传感器，用于监测车辆的实时行驶车况；设置在牵引车车头内驾驶座旁边的数据处理器，所述数据处理器的输入端连接低温液面传感器的输出端和加速度传感器的输出端。本发明有效降低液体惯性对槽罐固定结构的冲击损伤，以及低温液体翻滚引起的更为剧烈的液化天然气气化，从而实现液化天然气槽车的安全、合理驾驶。

Description

一种液化天然气槽车行驶控制装置和方法

技术领域

本发明涉及液化天然气运输领域，尤其涉及对液化天然气槽车行驶过程的控制方法和装置。

背景技术

液化天然气运输是天然气产业在下游应用领域的关键过程，连接着液化天然气储存站和城市液化天然气加气站，通常采用槽车进行陆地运输，具有灵活快捷的特点。然而，由于液化天然气的存储环境为-162℃、常压储罐存储，在运输过程中由壁面换热、震动等因素引起的气化现象不可忽略，气化后的天然气必须进行排放，否则会造成槽罐压力过大。因此如何降低液化天然气槽车运输过程的气化量，减少资源浪费，同时提高槽车的行驶安全系数，成为液化天然气槽车研究领域中的重要课题。

液化天然气在槽罐内呈液体状态，粘度较低，当槽车处于加速或减速状态时，由于惯性会在罐体两端产生较大液位差，甚至造成液体在罐内翻滚，加快液化天然气的气化；同时液体会对槽罐产生与行驶方向相反的作用力，对槽罐固定结构产生应力冲击。因此需要对驾驶人员提供其在加速或减速行驶时的参考信息，辅助其控制车辆的变速过程，对液化天然气槽车的安全、合理驾驶具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有技术不能对驾驶人员提供与槽罐内液体相关联的驾驶辅助信息。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种液化天然气槽车行驶控制装置，所述液化天然气槽车包括牵引车、连接在牵引车后部并由牵引车带动行驶的拖车，所述天然气槽罐卧倒平放在拖车上，包括：设置在槽罐内容器两端的低温液面传感器，用于采集槽罐内液化天然气的液面信息；设置在牵引车后部的水平方将加速度传感器，用于监测车辆的实时行驶车况；设置在牵引车车头内驾驶座旁边的数据处理器，所述数据处理器的输入端连接低温液面传感器的输出端和加速度传感器的输出端。

一种液化天然气槽车行驶控制方法，包括以下步骤：步骤1：求得槽罐内液化天然气发生翻滚的最大加速度/减速度绝对值，以及槽罐对槽罐固定结构造成应力冲击损伤的最大加速度/减速度绝对值；步骤2：当加速度传感器采集到的槽车当前加速度/减速度绝对值小于槽罐内液体发生翻滚的最大加速度/减速度绝对值时，输出信号1；当加速度传感器采集到的槽车当前加速度/减速度绝对值大于槽罐内液体发生翻滚的最大加速度/减速度绝对值且小于对槽罐固定结构造成应力冲击损伤的加速度/减速度绝对值时，输出信号2；当加速度传感器采集到的槽车当前加速度/减速度绝对值大于对槽罐固定结构造成应力冲击损伤的加速度/减速度绝对值时，输出信号3；步骤3：LED显示单元接收并显示三种信号，当接受信号为1时，表示槽车行驶正常；当接受信号为2时，表示槽车行驶预警；当接受信号为3时，表示槽车行驶警报。

进一步，槽罐内液体发生翻滚的最大加速度/减速度绝对值的计算方法为：槽车在启动/停止时，使槽罐内液化天然气在槽罐两端位置的液面刚好达到顶部时的加速度/减速度绝对值；槽罐对槽罐固定结构造成应力冲击损伤的加速度/减速度绝对值的计算方法为：

液面横截面面积： $S_h=\frac{{\mathrm{\πR}}^2\×arccos(R-h/h)}{180}-\frac{(R-h)\sqrt{2Rh-h^2}}{2}$

h为液面平均高度，从存储器中读取离当前时刻最近的两个液位计测量值相同时刻的值；R为槽罐内容器的半径；

液化天然气体积：

V₀为槽罐容积

最大加/减速度绝对值：

τ_max为固定槽罐所用材料的剪切强度极限，A为固定结构横截面积，k为安全系数，可根据车辆情况进行调整；ρ为液化天然气密度。

本发明的优点是：本发明结构简单，利用低温液体液位传感器对槽罐内液化天然气余量进行监控，利用水平加速度传感器采集槽车行驶的加速、减速信息，并将采集到的数据上传至中央处理器，通过预先设定在数据处理器中的程序计算出当前液位条件下的最大加速度/减速度绝对值；当实际行驶数据超出该计算结果时，通过LED显示设备对司机进行提醒，修正车辆车况，有效降低液体惯性对槽罐固定结构的冲击损伤，以及低温液体翻滚引起的更为剧烈的液化天然气气化，从而实现液化天然气槽车的安全、合理驾驶。

附图说明：

图1为本发明液化天然气槽车行驶控制装置示意图。

图2为本发明液化天然气槽车行驶控制装置电路图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1-2所示，本发明液化天然气槽车行驶控制装置具体包括：设置在槽罐内容器两端的低温液面传感器1，用于采集槽罐内液化天然气的液面信息，并将采集到的液面高度数据上传至数据处理器3；设置在牵引车后部的水平方将加速度传感器2，用于监测车辆的实时行驶车况，并将采集到的车况数据上传至数据处理器3；数据处理器3为集成的数据收集、处理、显示模块，包括数据处理器、LED信号显示、数据存储器，以及数据线、电源。

数据处理模块的计算策略为：

槽罐内液体发生翻滚的最大加速度/减速度绝对值的计算方法为：槽车在启动/停止时，使槽罐内液化天然气在槽罐两端位置的液面刚好达到顶部时的加速度/减速度绝对值；

槽罐对槽罐固定结构造成应力冲击损伤的加速度/减速度绝对值的计算方法为：

液面横截面面积： $S_h=\frac{{\mathrm{\πR}}^2\×arccos(R-h/h)}{180}-\frac{(R-h)\sqrt{2Rh-h^2}}{2}$

h为液面平均高度，从存储器中读取离当前时刻最近的两个液位计测量值相同时刻的值；R为槽罐内容器的半径；

液化天然气体积：

V₀为槽罐容积

最大加/减速度绝对值：

τ_max为固定槽罐所用材料的剪切强度极限，A为固定结构横截面积，k为安全系数，可根据车辆情况进行调整；ρ为液化天然气密度。

通常情况下，方法一计算所得的值小于方法二求得的加速度，判断结果为：当加速度传感器采集到的槽车当前加速度/减速度绝对值小于槽罐内液体发生翻滚的最大加速度/减速度绝对值时，输出信号1；当加速度传感器采集到的槽车当前加速度/减速度绝对值大于槽罐内液体发生翻滚的最大加速度/减速度绝对值且小于对槽罐固定结构造成应力冲击损伤的加速度/减速度绝对值时，输出信号2；当加速度传感器采集到的槽车当前加速度/减速度绝对值大于对槽罐固定结构造成应力冲击损伤的加速度/减速度绝对值时，输出信号3。

LED显示单元可接收及显示三种信号，分别表示槽车行驶正常、预警、警报。当接受信号为1时，显示绿色；当接受信号为2时，显示黄色；当接受信号为3时，显示红色。

当驾驶人员看到LED显示器显示绿色信号时，表示当前行驶正常，可继续按当前车况行驶；当LED显示器显示黄色信号时，表示当前所执行的启动、加速、制动、减速等变速过程已造成液面翻滚，可在路况条件允许的情况下适当放缓变速过程，使液面恢复平稳；当LED显示器显示红色信号时，表示当前的变速过程不仅已造成液面翻滚，且液体对槽罐施加的惯性作用力过大，以威胁到槽罐固定结构的安全性，驾驶人员需要及时放缓变速过程，以保证槽罐的安全。

传感器采集的信号及处理器输出信号最终均存储在数据存储器中，以便后期进行数据分析或实现实时数据的上传。

Claims (3)

1.一种液化天然气槽车行驶控制装置，所述液化天然气槽车包括牵引车、连接在牵引车后部并由牵引车带动行驶的拖车，所述天然气槽罐卧倒平放在拖车上，其特征在于，包括：

设置在槽罐内容器两端的低温液面传感器，用于采集槽罐内液化天然气的液面信息；

设置在牵引车后部的水平方将加速度传感器，用于监测车辆的实时行驶车况；

设置在牵引车车头内驾驶座旁边的数据处理器，所述数据处理器的输入端连接低温液面传感器的输出端和加速度传感器的输出端。

2.一种液化天然气槽车行驶控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：求得槽罐内液化天然气发生翻滚的最大加速度/减速度绝对值，以及槽罐对槽罐固定结构造成应力冲击损伤的最大加速度/减速度绝对值；

步骤2：当加速度传感器采集到的槽车当前加速度/减速度绝对值小于槽罐内液体发生翻滚的最大加速度/减速度绝对值时，输出信号1；当加速度传感器采集到的槽车当前加速度/减速度绝对值大于槽罐内液体发生翻滚的最大加速度/减速度绝对值且小于对槽罐固定结构造成应力冲击损伤的加速度/减速度绝对值时，输出信号2；当加速度传感器采集到的槽车当前加速度/减速度绝对值大于对槽罐固定结构造成应力冲击损伤的加速度/减速度绝对值时，输出信号3；

步骤3：LED显示单元接收并显示三种信号，当接受信号为1时，表示槽车行驶正常；当接受信号为2时，表示槽车行驶预警；当接受信号为3时，表示槽车行驶警报。

3.根据权利要求2所述的一种液化天然气槽车行驶控制方法，其特征在于：槽罐内液体发生翻滚的最大加速度/减速度绝对值的计算方法为：槽车在启动/停止时，使槽罐内液化天然气在槽罐两端位置的液面刚好达到顶部时的加速度/减速度绝对值；

槽罐对槽罐固定结构造成应力冲击损伤的加速度/减速度绝对值的计算方法为：

液面横截面面积： $S_h=\frac{{\mathrm{\πR}}^2\×\arccos (R-h/h)}{180}-\frac{(R-h)\sqrt{2Rh-h^2}}{2}$

h为液面平均高度，从存储器中读取离当前时刻最近的两个液位计测量值相同时刻的值；R为槽罐内容器的半径；

液化天然气体积：

V₀为槽罐容积

最大加/减速度绝对值：

τ_max为固定槽罐所用材料的剪切强度极限，A为固定结构横截面积，k为安全系数，可根据车辆情况进行调整；ρ为液化天然气密度。