CN107656014A - 一种原油船氧含量的监控系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原油船氧含量的监控系统和方法，属于测量技术领域。监控系统包括电控箱和测试装置，测试装置包括第一切换阀、氧含量测试设备和显示设备；第一切换阀包括测试气体进气口、标定气体进气口和第一出气口；测试气体进气口用于通入待测量氧含量的测试气体，标定气体进气口用于通入已知氧含量的标定气体，第一出气口与氧含量测试设备连通，氧含量测试设备用于在通入标定气体时得到标定气体的含氧量测量值，根据含氧量测量值以及通入的标定气体的已知含氧量，确定含氧量测量值与已知含氧量之间的对应关系，并在通入测试气体时根据对应关系输出测试气体的含氧量；氧含量测试设备、显示设备、电控箱依次电连接。本发明测量结果准确率高。

Description

一种原油船氧含量的监控系统和方法

技术领域

本发明涉及测量技术领域，特别涉及一种原油船氧含量的监控系统和方法。

背景技术

原油船是专门用于载运原油的船舶，原油运量巨大，载重量可达50多万吨。为了防止油舱爆炸，目前最可靠的方法是使油舱惰性化，通过配备惰性气体系统将惰性气体用于油舱的覆盖气体，降低油舱内混合气体的氧含量，使混合气体处于不能燃爆状态，从而达到防火和防爆的目的。

惰性气体系统通常采用锅炉经过处理的烟道气体作为惰性气体充入油舱，因此充入油舱的惰性气体的氧含量是不确定的。而国际消防安全系统规则(英文：internationalrules for fire safety systems，简称：FSS)对充入油舱的惰性气体的氧含量进行了限定(不超过5％)，为了满足FSS的要求，目前由工作人员每隔一段时间手持氧含量检测仪器对充入油舱内的惰性气体的氧含量进行检测，以在其超标时能够发现并进行处理。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

氧含量检测仪器的检测结果可能存在一定的误差，直接按照检测结果进行处理，则存在安全隐患，可能无法保障达到防火和防爆的目的。

发明内容

为了解决现有技术检测结果存在误差的问题，本发明实施例提供了一种原油船氧含量的监控系统和方法。所述技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种原油船氧含量的监控系统，所述监控系统包括电控箱和至少一个测试装置，所述测试装置包括第一切换阀、氧含量测试设备和显示设备；所述第一切换阀包括测试气体进气口、标定气体进气口和第一出气口，所述第一切换阀用于将所述测试气体进气口和所述标定气体进气口中的一个与所述第一出气口连通；所述测试气体进气口用于通入待测量氧含量的测试气体，所述标定气体进气口用于通入已知氧含量的标定气体，所述第一出气口与所述氧含量测试设备连通；所述氧含量测试设备用于在通入所述标定气体时得到所述标定气体的含氧量测量值，根据所述含氧量测量值以及通入的所述标定气体的已知含氧量，确定所述含氧量测量值与所述已知含氧量之间的对应关系，并在通入所述测试气体时根据所述对应关系输出测试气体的含氧量；所述氧含量测试设备与所述显示设备电连接，所述显示设备用于输出所述氧含量测试设备的测量值；所述显示设备与所述电控箱电连接，所述电控箱用于为所述显示设备和所述氧含量测试设备供电，并获取所述氧含量测试设备的测量值。

可选地，所述测试装置还包括第二切换阀，所述第二切换阀包括上限标定进气口、下限标定进气口和第二出气口，所述第二切换阀用于将所述上限标定进气口和所述下限标定进气口中的一个与所述第二出气口连通，所述上限标定进气口与空气连通，所述下限标定进气口与装有已知含氧量的气体的气瓶连通，所述气瓶中气体的含氧量小于空气的含氧量，所述第二出气口与所述标定气体进气口连通。

优选地，所述测试装置还包括两个压力调节阀，所述两个压力调节阀中的一个设置在所述上限标定进气口和空气之间，所述两个压力调节阀中的另一个设置在所述下限标定进气口和所述气瓶之间。

可选地，所述测试气体进气口的数量为三个，所述第一切换阀还用于将三个所述测试气体进气口中的一个与所述第一出气口连通，三个所述测试气体进气口中的两个用于通入锅炉处理的烟道气体，三个所述测试气体进气口中的一个用于通入惰性气体。

可选地，所述测试装置还包括过滤器，所述过滤器设置在所述第一切换阀和所述氧含量测试设备之间，用于对进入所述氧含量测试设备的气体进行过滤。

优选地，所述测试装置还包括水封装置，所述水封装置包括盛有水的过滤瓶、以及插入所述过滤瓶的两个进气管和一个出气管，所述两个进气管的一端插在水中，所述两个进气管的另一端分别与所述氧含量测试设备的进气口和出气口连通，所述出气管的一端在水面的上方，所述出气管的另一端与空气连通。

优选地，所述测试装置还包括流量调节阀，所述流量调节阀设置所述过滤器和所述第一切换阀之间。

可选地，所述测试装置的数量为两个，两个所述测试装置的显示设备分别与所述电控箱电连接。

可选地，所述监控系统包括设置在机舱内的纸带记录仪，所述纸带记录仪与所述电控箱电连接。

第二方面，本发明实施例提供了一种原油船氧含量的监控方法，所述监控方法采用如第一方面提供的监控系统，所述监控方法包括：

控制第一切换阀的标定气体进气口和第一出气口连通，通过显示设备获取氧含量测试设备检测的标定气体的氧含量；

当所述氧含量测试设备检测的标定气体的氧含量与所述标定气体已知的氧含量之间的差值在设定范围内时，控制所述第一切换阀的测试气体进气口和第一出气口连通，通过所述显示设备获取所述氧含量测试设备检测的测试气体的氧含量；

当所述氧含量测试设备检测的测试气体的氧含量大于或等于设定值时，进行报警。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过将电控箱和至少一个测试装置组成监控系统，测试装置包括第一切换阀、氧含量测试设备和显示设备，第一切换阀的测试气体进气口通入待测量氧含量的测试气体，第一切换阀的标定气体进气口与氧含量已知的标定气体连通，第一切换阀的第一出气口与氧含量测试设备连通，第一切换阀先将标定气体进气口和第一出气口连通，氧含量测试设备得到标定气体的含氧量测量值，根据含氧量测量值以及通入的标定气体的已知含氧量，确定含氧量测量值与已知含氧量之间的对应关系，之后第一切换阀再将测试气体进气口和第一出气口连通，氧含量测试设备根据对应关系输出测试气体的含氧量，由于测试气体的含氧量是经过标定确定的对应关系校正之后输出的，因此检测的含氧量的准确率得到提高，可以保障惰性气体系统达到防火和防爆的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种原油船氧含量的监控系统的结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的一种原油船氧含量的监控方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种原油船氧含量的监控系统，参见图1，该监控系统包括电控箱10和至少一个测试装置20，测试装置20包括第一切换阀21、氧含量测试设备22和显示设备23。第一切换阀21包括测试气体进气口A、标定气体进气口B和第一出气口C，第一切换阀21用于将测试气体进气口A和标定气体进气口B中的一个与第一出气口C连通；测试气体进气口A用于通入待测量氧含量的测试气体，标定气体进气口B用于通入已知氧含量的标定气体，第一出气口C与氧含量测试设备22连通；氧含量测试设备22用于在通入标定气体时得到标定气体的含氧量测量值，根据含氧量测量值以及通入的标定气体的已知含氧量，确定含氧量测量值与已知含氧量之间的对应关系，并在通入测试气体时根据对应关系输出测试气体的含氧量；氧含量测试设备22与显示设备23电连接，显示设备23用于输出氧含量测试设备22的测量值；显示设备23与电控箱10电连接，电控箱10用于为显示设备23和氧含量测试设备22供电，并获取氧含量测试设备22的测量值。

本发明实施例通过将电控箱和至少一个测试装置组成监控系统，测试装置包括第一切换阀、氧含量测试设备和显示设备，第一切换阀的测试气体进气口通入待测量氧含量的测试气体，第一切换阀的标定气体进气口与氧含量已知的标定气体连通，第一切换阀的第一出气口与氧含量测试设备连通，第一切换阀先将标定气体进气口和第一出气口连通，氧含量测试设备得到标定气体的含氧量测量值，根据含氧量测量值以及通入的标定气体的已知含氧量，确定含氧量测量值与已知含氧量之间的对应关系，之后第一切换阀再将测试气体进气口和第一出气口连通，氧含量测试设备根据对应关系输出测试气体的含氧量，由于测试气体的含氧量是经过标定确定的对应关系校正之后输出的，因此检测的含氧量的准确率得到提高，可以保障惰性气体系统达到防火和防爆的目的。

在实际应用中，已知氧含量的标定气体可以选择氧含量为0.01％的氮气和氧含量为21％的空气。

具体地，电控箱10内可以设置可编程逻辑控制器(英文：Programmable LogicController，简称：PLC)，显示设备23可以包括处理器和显示器。

可选地，如图1所示，测试装置还可以包括第二切换阀24，第二切换阀24包括上限标定进气口D、下限标定进气口E和第二出气口F，第二切换阀24用于将上限标定进气口D和下限标定进气口E中的一个与第二出气口F连通，上限标定进气口D与空气连通，下限标定进气口E与装有已知含氧量的气体的气瓶连通，气瓶中气体的含氧量小于空气的含氧量，第二出气口F与标定气体进气口B连通。

通过设置上限标定进气口和下限标定进气口两个进气口，可以在氧含量测试设备上标定出两个准确值，进而可以根据两个准确值建立准确值和检测值之间的线性关系，实现对氧含量测试设备的校正。具体地，先将空气中氧含量21％输入氧含量测试设备22，并将上限标定进气口D和第二出气口F连通，氧含量为21％的空气通过标定气体进气口B注入氧含量测试设备22，氧含量测试设备22测量得到空气中氧含量a，并将空气中氧含量的测量值a和输入值21％对应；再将氧气瓶上标注的氮气中氧气含量0.01％输入氧含量测试设备22，并将下限标定进气口E和第二出气口F连通，氧气瓶中氧含量为0.01％的氮气通过标定气体进气口B注入氧含量测试设备22，氧含量测试设备22测量得到氮气中氧含量b，并将氮气中氧含量的测量值b和输入值0.01％对应；最后将空气中氧含量的测量值a和输入值21％、以及氮气中氧含量的测量值b和输入值0.01％分别带入氧含量的输出值和测量值之间的线性关系式y＝k*x+b中(测量值作为x带入，输入值作为y带入)，得到参数k和b的值。在标定之后，氧含量测试设备将测试值作为x带入上述参数值已确定的线性关系式中得到y并输出。

在具体实现中，第二切换阀上可以设置ZERO GAS和SPAN GAS两个档位。当调节到ZERO GAS档时，下限标定进气口E和第二出气口B连通；当调节到SPAN GAS档时，上限标定进气口D和第二出气口B连通。

具体地，第二切换阀可以为三通球阀。

优选地，如图1所示，测试装置还可以包括两个压力调节阀25，两个压力调节阀25中的一个设置在上限标定进气口D和空气之间，两个压力调节阀25中的另一个设置在下限标定进气口E和气瓶之间。

通过设置压力调节阀，可以限定标定气体的压力，避免标定过程中由于压力太大而产生误差，提高标定的准确性。

可选地，如图1所示，测试气体进气口A的数量可以为三个，第一切换阀21还用于将三个测试气体进气口A中的一个与第一出气口C连通，三个测试气体进气口中的两个用于通入锅炉处理的烟道气体，三个测试气体进气口中的一个用于通入惰性气体。

在具体实现中，第一切换阀上可以设置TEST GAS、SAMPLE GAS1、SAMPLE GAS2和SAMPLE GAS3四个档位。当调节到TEST GAS时，标定气体进气口B和第一出气口C连通；当调节到SAMPLE GAS1、SAMPLE GAS2或者SAMPLE GAS3时，测试气体进气口A和第一出气口C连通。具体地，三个测试气体进气口A分别为A1、A2和A3；当调节到SAMPLE GAS1时，测试气体进气口A1和第一出气口C连通；当调节到SAMPLE GAS2时，测试气体进气口A2和第一出气口C连通；当调节到SAMPLE GAS3时，测试气体进气口A3和第一出气口C连通。

通过设置两个通入锅炉处理的烟道气体的测试气体进气口，可以在一个测试气体进气口故障时起到备用的作用，也可以对两个不同位置的烟道气体进行氧含量检测，同时还设置一个通入单独制作的惰性气体的测试气体进气口，可以在锅炉故障时对备用的惰性气体进行氧含量检测。

具体地，第一切换阀可以为五通球阀。

可选地，氧含量测试设备22可以为氧传感器、氧分析仪或者气敏传感器。

可选地，如图1所示，测试装置还可以包括过滤器26，过滤器26设置在第一切换阀21和氧含量测试设备22之间，用于对进入氧含量测试设备22的气体进行过滤。具体地，过滤器26的进气口与第一切换阀21的第一出气口C连通，过滤器26的出气口与氧含量测试设备22的进气口连通。

通过设置过滤器，可以在烟道气体通入氧含量测试设备之前，去除其中的二氧化硫、粉尘等物质，避免对氧含量测试设备造成破坏。

优选地，如图1所示，测试装置还可以包括水封装置27，水封装置27包括盛有水的过滤瓶27a、以及插入过滤瓶的两个进气管27b和一个出气管27c，两个进气管27b的一端插在水中，两个进气管27b的另一端分别与氧含量测试设备22的进气口和出气口连通，出气管27c的一端在水面的上方，出气管27c的另一端与空气连通。

通过设置水封装置，可以避免在没有废弃排出时空气进入氧含量测试设备。

优选地，如图1所示，测试装置还可以包括流量调节阀28，流量调节阀28设置过滤器26和第一切换阀21之间。具体地，流量调节阀28的进气口与第一切换阀21的第一出气口C连通，流量调节阀28的出气口与过滤器26的进气口连通。

通过设置流量调节阀，可以避免流入氧含量测试设备的气体过多而影响检测效果。

可选地，如图1所示，测试装置20的数量可以为两个，两个测试装置20的显示设备23分别与电控箱10电连接。

通过设置两个测试装置，在一个测试装置故障时，可以使用另一个测试装置，提高了监控系统的安全性。

可选地，如图1所示，该监控系统可以包括纸带记录仪30，纸带记录仪30与电控箱10电连接。

通过设置纸带记录仪，可以对检测结果进行记录，方便工作人员查看。

在具体实现中，电控箱10将接收到的显示设备23以电流信号传输的氧含量测试设备22的测量值，同时传送到纸带记录仪30中，纸带记录仪30根据接收到的电流信号以图形的方式等比例打印出来，实现对氧含量的实时记录。

实施例二

本发明实施例提供了一种原油船氧含量的监控方法，本实施例提供的监控方法可以采用实施例一提供的监控系统，参见图2，该监控方法包括：

步骤201：控制第一切换阀的标定气体进气口和第一出气口连通，通过显示设备获取氧含量测试设备检测的标定气体的氧含量。

可选地，该步骤201可以包括：

控制第二切换阀的上限标定进气口和第二出气口连通，通过显示设备获取氧含量测试设备校正的上限值；

控制第二切换阀的下限标定进气口和第二出气口连通，通过显示设备获取氧含量测试设备校正的下限值；

根据上限值、下限制、空气中的氧含量、气瓶所标气体含量中的氧含量，对氧含量测试设备进行校正。

例如，先输入氧含量21％的空气测量氧含量，得到空气中氧含量a，即氧含量测试设备校正的上限值；再输入标注氧氧气含量0.01％的气瓶中的氮气测量氧含量，得到氮气中氧含量b；最后将上限值a和空气中的氧含量21％、以及下限制b和氮气中的氧含量0.01％分别带入线性关系式y＝k*x+b中(上限值和下限值作为x带入，21％和0.01％作为y带入)，得到参数k和b的值。在此以后，氧含量测试设备将测试值作为x带入上述参数值已确定的线性关系式中得到y并输出，实现对氧含量测试设备的校正。

步骤202：当氧含量测试设备检测的标定气体的氧含量与标定气体的已知氧含量之间的差值在设定范围内时，控制第一切换阀的测试气体进气口和第一出气口连通，通过显示设备获取氧含量测试设备检测的测试气体的氧含量。

步骤203：当氧含量测试设备检测的测试气体的氧含量大于或等于设定值时，进行报警。

在具体实现中，显示设备23将氧含量测试设备22的测量值以电流信号的形式传输到电控箱10中的PLC，PLC将测量值与用户预先设定的报警值进行比较。若测量值没有超过报警值，则不进行任何处理；若测量值超过报警值，则输出控制信号，告知工作人员进行处理。

可选地，该监控方法还可以包括：

通过纸带记录仪输出氧含量测试设备检测的测试气体的氧含量。

本发明实施例通过将电控箱和至少一个测试装置组成监控系统，测试装置包括第一切换阀、氧含量测试设备和显示设备，第一切换阀的测试气体进气口通入待测量氧含量的测试气体，第一切换阀的标定气体进气口与氧含量已知的标定气体连通，第一切换阀的第一出气口与氧含量测试设备连通，第一切换阀先将标定气体进气口和第一出气口连通，氧含量测试设备得到标定气体的含氧量测量值，根据含氧量测量值以及通入的标定气体的已知含氧量，确定含氧量测量值与已知含氧量之间的对应关系，之后第一切换阀再将测试气体进气口和第一出气口连通，氧含量测试设备根据对应关系输出测试气体的含氧量，由于测试气体的含氧量是经过标定确定的对应关系校正之后输出的，因此检测的含氧量的准确率得到提高，可以保障惰性气体系统达到防火和防爆的目的。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种原油船氧含量的监控系统，其特征在于，所述监控系统包括电控箱和至少一个测试装置，所述测试装置包括第一切换阀、氧含量测试设备和显示设备；所述第一切换阀包括测试气体进气口、标定气体进气口和第一出气口，所述第一切换阀用于将所述测试气体进气口和所述标定气体进气口中的一个与所述第一出气口连通；所述测试气体进气口用于通入待测量氧含量的测试气体，所述标定气体进气口用于通入已知氧含量的标定气体，所述第一出气口与所述氧含量测试设备连通；所述氧含量测试设备用于在通入所述标定气体时得到所述标定气体的含氧量测量值，根据所述含氧量测量值以及通入的所述标定气体的已知含氧量，确定所述含氧量测量值与所述已知含氧量之间的对应关系，并在通入所述测试气体时根据所述对应关系输出测试气体的含氧量；所述氧含量测试设备与所述显示设备电连接，所述显示设备用于输出所述氧含量测试设备的测量值；所述显示设备与所述电控箱电连接，所述电控箱用于为所述显示设备和所述氧含量测试设备供电，并获取所述氧含量测试设备的测量值。

2.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，所述测试装置还包括第二切换阀，所述第二切换阀包括上限标定进气口、下限标定进气口和第二出气口，所述第二切换阀用于将所述上限标定进气口和所述下限标定进气口中的一个与所述第二出气口连通，所述上限标定进气口与空气连通，所述下限标定进气口与装有已知含氧量的气体的气瓶连通，所述气瓶中气体的含氧量小于空气的含氧量，所述第二出气口与所述标定气体进气口连通。

3.根据权利要求2所述的监控系统，其特征在于，所述测试装置还包括两个压力调节阀，所述两个压力调节阀中的一个设置在所述上限标定进气口和空气之间，所述两个压力调节阀中的另一个设置在所述下限标定进气口和所述气瓶之间。

4.根据权利要求1～3任一项所述的监控系统，其特征在于，所述测试气体进气口的数量为三个，所述第一切换阀还用于选择三个所述测试气体进气口中的一个与所述第一出气口连通，三个所述测试气体进气口中的两个用于通入锅炉处理的烟道气体，三个所述测试气体进气口中的一个用于通入惰性气体。

5.根据权利要求1～3任一项所述的监控系统，其特征在于，所述测试装置还包括过滤器，所述过滤器设置在所述第一切换阀和所述氧含量测试设备之间，用于对进入所述氧含量测试设备的气体进行过滤。

6.根据权利要求5所述的监控系统，其特征在于，所述测试装置还包括水封装置，所述水封装置包括盛有水的过滤瓶、以及插入所述过滤瓶的两个进气管和一个出气管，所述两个进气管的一端插在水中，所述两个进气管的另一端分别与所述氧含量测试设备的进气口和出气口连通，所述出气管的一端在水面的上方，所述出气管的另一端与空气连通。

7.根据权利要求5所述的监控系统，其特征在于，所述测试装置还包括流量调节阀，所述流量调节阀设置所述过滤器和所述第一切换阀之间。

8.根据权利要求1～3任一项所述的监控系统，其特征在于，所述测试装置的数量为两个，两个所述测试装置的显示设备分别与所述电控箱电连接。

9.根据权利要求1～3任一项所述的监控系统，其特征在于，所述监控系统包括纸带记录仪，所述纸带记录仪与所述电控箱电连接。

10.一种原油船氧含量的监控方法，其特征在于，所述监控方法采用如权利要求1～9任一项所述的监控系统，所述监控方法包括：

控制第一切换阀的标定气体进气口和第一出气口连通，通过显示设备获取氧含量测试设备检测的标定气体的氧含量；

当所述氧含量测试设备检测的标定气体的氧含量与所述标定气体的已知氧含量之间的差值在设定范围内时，控制所述第一切换阀的测试气体进气口和第一出气口连通，通过所述显示设备获取所述氧含量测试设备检测的测试气体的氧含量；

当所述氧含量测试设备检测的测试气体的氧含量大于或等于设定值时，进行报警。