CN109716091A - 罐测试装置和方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于测试罐(12)的完整性的测试装置(20)。该装置包括控制管(22)，该控制管(22)配置为至少部分地浸没在罐(12)内。控制管(22)受控为打开和关闭以允许从罐(12)导入和捕获燃料到控制管(22)中。第一气体管(29)可连接到远程气体源(40)，并配置为将气体输送到控制管(22)的外表面的预定位置处。第二气体管(29)可连接到远程气体源(40)，并配置为将气体输送到控制管(22)的内表面的预定位置处。计量单元(30)与第一气体管(29)和第二气体管(29)流体连通，并具有一个或多个压力传感器(32)，用于测量控制管(22)内的燃料质量和控制管(22)外的燃料质量，并用于比较两个测量值以确定控制管(22)外的燃料质量的变化。控制管(22)外的燃料质量的变化指示罐(12)的完整性损失。

Description

罐测试装置和方法
相关申请
本申请要求于2016年9月13日提交的澳大利亚临时专利申请NO.2016903681的优先权，其整体内容通过引用而并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及一种用于测试燃料储罐的完整性的装置和方法，并且特别涉及一种用于通过使用相对于受控环境的其中包含的燃料质量测量值来测试燃料储罐存在泄漏的装置和方法。
背景技术
诸如汽油、柴油等的燃料仍然是用于为机动车、航空器和船只提供动力的发动机的重要能源，尤其是内燃机等的重要能源。在这方面，燃料分配出口以各种形式存在，以提供用于将燃料分配到这种发动机以进行操作的装置。这种分配出口可以包括供公众使用的服务站以购买燃料，该燃料直接存放在供其机动车和其他发动机使用的燃料罐中，以及存放在用于服务车队或车辆或例如机场等的航空器的大型加油站。
不管燃料分配出口的类型如何，为了存储用于分配的大量燃料，通常提供燃料储罐。这种储罐可以设置在地上、半埋在地下或完全埋在地下。为了提高储罐的安全性，各种权威机构制定的各种法律法规规定了这种储罐的配置方式以及与这种储罐一起使用的设备类型，以满足环境和公众健康及安全方面的顾虑。
与地下燃料储罐一起使用的一个这种要求是需要以快速和高效的方式检测来自罐的燃料泄漏，使得可以容易地采取适当的措施来纠正这种潜在危险事件的起因。出于这个原因，已经开发了各种不同的探针和传感器，以使用各种不同的方法帮助检测罐中泄漏的存在。
通常，即使在检测到罐中的泄漏已经导致罐被更换或修复之后，也难以准确地执行仅仅证明泄漏已被纠正的检查。大多数现有的泄漏检测系统要么有太多缺陷，要么不够准确以提供可靠的测量。在许多情况下，现有的检测装置只能在储罐空的时候使用，例如“真空箱测试”系统。其他系统依赖于液位传感器，并且在许多泄漏情况下，大体积变化可能仅产生小液位变化，使得难以获得可靠的测量。
已经提出了质量测量系统，但是通常缺乏泄漏检测应用所需的精度，尤其是在壳体形状和结构可能不同的较大罐中缺乏泄漏检测应用所需的精度。
因此，需要提供一种用于检测罐中存在泄漏的改进的装置和方法，其克服或至少改善现有技术的至少一些缺陷。
以上对先前提议或产品的引用和描述并非旨在且不应解释为对本领域中的公知常识的陈述或承认。特别地，上述现有技术的讨论不涉及本领域技术人员通常或熟知的内容，而是有助于理解本发明的创造性，相关的现有技术提议的识别仅是其一部分。
发明内容
根据一个或多个方面的本发明如独立权利要求中所限定的。在从属权利要求中限定了本发明的一些可选和/或优选特征。
因此，在本发明的一个方面，提供了一种用于测试罐的完整性的测试装置，包括：
控制管，配置为至少部分地浸没在罐内，控制管受控为打开和关闭以允许燃料从罐导入和捕获到控制管中；
第一气体管，可连接到远程气体源，并配置为在预定位置处将气体输送到控制管远端的外表面；
第二气体管，配置为远程气体源，并配置为在预定位置处将气体输送到控制管远端的内表面；以及
计量单元，与第一气体管和第二气体管流体连通，并具有一个或多个压力传感器，用于测量控制管内的燃料质量和控制管外的燃料质量，并用于比较两个测量值以确定控制管外燃料质量的变化，控制管外燃料质量的变化指示罐的完整性损失。
在一个实施例中，控制管包括具有远端，该远端被控制为打开和关闭以允许燃料导入和捕获其中。控制管可包括通过所述罐中的开口插入的材料的圆柱形主体，使得所述圆柱形主体的远端与所述罐的底部接触，并且所述圆柱形主体的开口延伸出罐的开口。
圆柱形主体的远端可以具有安装在其上的探针部分。探针部分可以配置为邻接罐的底部并且具有安装在其中的受控流体导入构件，以便于流体从罐导入圆柱形主体中。
在一个实施例中，受控流体导入构件是Shrader阀，其可远程致动以打开和关闭以允许燃料从罐导入和捕获到控制管中。Shrader阀可以通过阀杆而可远程致动，其中阀杆在远端处附接到Shrader阀并在圆柱形主体内延伸，以通过将重物施加到其近端来致动，从而打开Shrader阀以允许流体导入圆柱形主体。Shrader阀可以偏置到关闭位置，使得在从阀杆的近端移除所述重物时，Shrader阀返回到其偏置的关闭位置。
在另一个实施例中，受控流体导入构件可以是压力释放阀，其可远程致动以打开和关闭以允许燃料从罐导入和捕获到控制管中。压力释放阀可以通过电缆可远程致动，其中电缆在远端处附接到压力释放阀并在圆柱形主体内延伸，使得其近端从圆柱形主体的开口延伸。压力释放阀可以被偏置到关闭位置，并且在向电缆的近端施加力时，压力释放阀可移动到打开位置以允许燃料从罐导入和捕获到控制管中。
第一气体管和第二气体管都可以连接到以预定压力供应气体的相同气体源。气体源可以是氮气源。用于从第一气体管输送气体的预定位置可以与控制管的开口相距一段距离，该距离与用于从第二气体管输送气体的预定位置的距控制管的开口的距离基本相同。
因此，在本发明的另一方面，提供了一种测试罐的完整性的方法，包括：
在罐内部创造一个代表罐内部的封闭环境；
通过一对喷管向罐和封闭环境输送受控气体供应，喷管的一个位于封闭环境内，另一个位于封闭环境外；
测量每个喷管处的压力；
比较在封闭环境外的喷管处测量的压力与在受控环境内的喷管处测量的压力，使得在封闭环境外的喷射处测量的压力的任何变化代表罐缺乏完整性。
附图说明
从以下优选实施例的非限制性描述可以更好地理解本发明，其中：
图1显示了适于用本装置测试的地下罐；
图2描绘了根据一实施例的本发明的装置；
图3单独地描绘了图2装置的探针部分；
图4描绘了处于第一使用阶段的图2的装置；以及
图5描绘了处于第二使用阶段的图2的装置，用于测量罐中存在的燃料的质量。
具体实施方式
下面将具体参照附图对本发明的优选特征进行描述。然而，应该理解，参考附图说明和描述的特征不应解释为限制本发明的范围。
下面将结合其在检测地下燃料储罐中泄漏的存在的应用来描述本发明。然而，应当理解，本发明同样可以应用于检测存在于地上或部分埋在地下的任何存储容器中泄漏的存在，如本领域技术人员所理解的。
参照图1，描绘了地下储罐12，其位于地面5下方并且可通过立管出口6进入。储罐12配置为储存一定量的燃料(F)，用于通过与燃料(F)流体连通的分配器单元(未示出)分配。在使用过程中，罐12的完整性可能会受到损害，导致燃料从其中泄漏，这是非常不希望的。最初，燃料泄漏可能以非常慢的速率发生，由于罐12中存在大量燃料，以及燃料体积的变化对燃料液位的变化的影响非常小的事实，而难以容易地检测到燃料泄漏。
为了检测罐12中的这种泄漏，使用如图2所示的装置20。装置2配置为通过立管出口6插入罐12中，使得它基本上浸没在燃料F中，如下面将更详细地讨论的。
装置20通常包括控制管22，并且可以由碳纤维、PVC、铝或适用于这种环境的任何其他类似材料制成。控制管22的直径约为25mm，长度约为2000mm。然而，还可以设想其它的尺寸，这取决于被测试的罐12的类型和该罐的尺寸。
控制管22在其远端处装配有受控流体导入构件24，该受控流体导入构件24是可控制的，以允许流体(通常是存在于罐12中的燃料)进入控制管22中。
在一个实施例中，受控流体导入构件24包括安装在控制管22远端的施克拉德(Schrader)阀，如图2所示。Schrader阀可以装配在密封件内以确保流体只能经由Schrader阀流入控制构件22。设置在控制管22内延伸的呈细杆形式的阀杆23，以从地面上控制Schrader阀的打开/关闭。在阀杆的端部上设置重物(大约2Kg)以提供将Schrader阀的柱塞推到打开位置以打开导入构件24的力。为了关闭Schrader阀，将重物从阀杆23移除，这导致Schrader阀的柱塞在偏置的弹簧作用下关闭。
在可替代实施例中，受控流体导入构件24可以是压力安全/释放阀(PSV/PRV)的形式。电缆可以在控制管22的长度内延伸，以便在远端连接到PSV/PRV。可以通过向电缆施加力来打开PRV/PSV，以打开阀以使燃料进入控制管22。通过释放电缆上的力，PRV/PSV将返回其偏置的关闭位置。
如在图3中更清楚地示出的，控制管22的远端具有安装在其上的探针部分25。在一个实施例中，探针部分25螺纹地接合到控制管22的远端。探针部分25可以由与控制管22类似的材料制成，或者可以由诸如钢的金属制成，探针部分25具有拥有基板26的开口端，基板26在开口上横向延伸，其中形成有中心孔或凹口50。受控流体导入构件24安装在基板上的中央凹口内，使得当受控流体导入构件24打开时，燃料能够通过受控流体导入构件24进入控制管22。
参照图2，如图所示，一对喷管27安装在探针部分25的外表面上。喷管27优选地由外径为3mm且内径为2mm的铜管形成。喷管27可以通过钎焊或胶水固定到探针部分25的外表面，并且可以具有连接到其上的连接器构件28，以便于每个喷管27与相应的柔性管29连接。连接器构件28基本上是套环，其与柔性管29形成密封接合。柔性管29沿控制管的外表面延伸，以连接到位于罐12外部的气体源，如下面将更详细描述的那样。
图3单独地描绘了探针部分。在该描绘中，更详细地示出了喷管27的端部。端部27a描绘了外喷管27的端部，其邻近探针部分25的外表面终止。另一个喷管27穿过探针部分25的壁中的孔，使得端部27b在基板26上方与端部27a基本上相同的高度处邻近探针部分25的内壁定位。
为了使用本发明的装置20，该装置以图4所示的方式下降到罐中，直到探针部分25的端部接触罐12的底部。此时阀杆23启动以打开受控流体导入构件24阀，使得燃料可以进入控制管22。受控流体导入构件保持打开，直到控制管22内的燃料液位与控制管22之外的罐12中的燃料液位相等。在这些液位相等时，受控流体导入构件24关闭，如图5所示。
如图5所示，柔性管29的分别连接到内喷管27b和外喷管27a的每个端部连接到计量装置30，计量设备30又连接到气体源40，即氮气源。计量设备30包括一对质量传感器32(Mo(0-35kPa)和Mi(0-50kPa))和差压传感器(MdP)34(敏感低压传感器(250Pa-1000Pa))，并且其中的每一个与内喷管27b和外喷管27a连接。差压传感器34能够提供用于确定测量值的漂移的装置，并且质量传感器32有助于提供用于分别检测N2/燃料界面在控制管和罐中何处的装置。设置球阀35以使装置的每一侧相等，并且氮气供应40提供气体供应以产生质量压力。
为了使用装置20进行测试，首先如上所述地设置该装置，控制管22下降到罐12中。将重物施加到阀杆23的顶部以打开导入构件24以允许燃料将控制管22填充到静止液位。柔性管29的每个端部Mo和Mi连接到氮气供应，并且计量设备能够在图表上监测质量传感器Mo和Mi的活动。然后由调节器设定氮气供应，以比系统的理论质量读数高5kPa来供应。然后监测Mo和Mi的质量图，以确保它们都朝着理论质量读数上升，在理论质量读数点处，Mo和Mi图应该是扁平线并且开始鼓泡。然后将阀重物从阀杆上移除，使得受控流体导入构件24关闭，密封控制管22。设置在计量设备上的平衡阀也是关闭的。
内喷管27b和外喷管27a分别沿控制管22的内侧和控制管22的外侧释放气泡。气泡继续以每2-5秒的速率从喷管27a和27b输出，以使质量传感器32能够确定控制管22内的质量(Mi)和控制管22外的质量(Mo)。测试的时间可以是大约1小时，并且在这段时间内，质量传感器Mo和Mi将一直读取连续质量读数并且记录。
使用差压传感器34测量内喷管27b和外喷管27a之间的压力差MdP。当密封控制管22时，Mi读数应保持稳定，Mo用来确定罐中的燃料质量。然后，通过Mo相对于Mi的连续比较，能够检测到由于泄漏而可能发生的罐中燃料质量的任何微小变化。可以单独监测Mo读数，并通过对待测系统尺寸的了解，例如燃料高度、罐底深度、倾角立管高度、罐水位，可以计算罐中存在的燃料质量是否相对于控制管22中存在的燃料质量增加或减少。这样就可以精确并准确地描述罐的结构完整性以及是否存在任何泄漏。
应当理解，通过建立一种系统，其中在罐内保持受控体积的燃料以获得这种封闭区域的燃料质量测量值，以与罐的非受控区域进行比较，可以确定燃料质量的小变化，来以更高的准确度评估罐的完整性。在这方面，本发明的装置和操作方法提供了一种用于确定罐内燃料质量变化的简单而准确的装置，即使在通过小的或慢的泄漏发生非常小的变化的情况下也是如此。这是通过将受控的燃料管与罐的其余部分进行比较并识别其间的任何变化来实现的。
在整个说明书和权利要求书中，词语“包括”及其衍生词旨在具有包含性而非排它性含义，除非有明确的相反说明或上下文另有要求。也就是说，词语“包括”及其衍生词将用来表示不仅包括其直接提及的所列出的部件、步骤或特征，还包括未明确列出的其他部件、步骤或特征，除非有明确的相反说明或上下文另有要求。
在说明书和权利要求中使用的方位术语，例如垂直、水平、顶部、底部、上部和下部，应被解释为相对性的，并且基于通常将以特定取向(通常装置在最上面)考虑部件、物品、制品、装置、设备或仪器的前提。
本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本文所述的本发明的方法进行许多修改和变化。

Claims (17)

1.一种用于测试罐的完整性的测试装置，包括：
控制管，配置为至少部分地浸没在罐内，控制管受控为打开和关闭以允许从罐导入和捕获燃料到控制管中；
第一气体管，可连接到远程气体源，并配置为将气体输送到控制管的外表面的预定位置处；
第二气体管，可连接到远程气体源，并配置为将气体输送到控制管的内表面的预定位置处；以及
计量单元，与第一气体管和第二气体管流体连通，并具有一个或多个压力传感器，用于测量控制管内的燃料质量和控制管外的燃料质量，并用于比较两个测量值以确定控制管外的燃料质量的变化，控制管外的燃料质量的变化指示罐的完整性损失。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其中，控制管包括远端，远端受控为打开和关闭以允许从罐导入和捕获燃料到控制管中。
3.根据权利要求2所述的测试装置，其中，控制管包括通过所述罐中的开口插入的材料的圆柱形主体，使得所述圆柱形主体的远端与所述罐的底部接触，以及所述圆柱形主体的开口延伸出罐的开口。
4.根据权利要求2所述的测试装置，其中，圆柱形主体的远端具有安装到其上的探针部分。
5.根据权利要求3所述的测试装置，其中，探针部分配置为邻接罐的底部并且具有安装在其中的受控流体导入构件，以便于流体从罐导入圆柱形主体中。
6.根据权利要求4所述的测试装置，其中，受控流体导入构件是Shrader阀，Shrader阀可远程致动以打开和关闭来允许燃料从罐导入和捕获到控制管中。
7.根据权利要求5所述的测试装置，其中，Shrader阀通过阀杆而可远程致动，其中阀杆在远端处附接到Shrader阀并在圆柱形主体内延伸，以通过将重物施加到其近端来致动，从而打开Shrader阀以允许流体导入圆柱形主体。
8.根据权利要求6所述的测试装置，其中，Shrader阀偏置到关闭位置，使得在从阀杆的近端移除所述重物时，Shrader阀返回到其偏置的关闭位置。
9.根据权利要求4所述的测试装置，其中，受控流体导入构件是压力释放阀，压力释放阀可远程致动以打开和关闭以允许从罐导入和捕获燃料到控制管中。
10.根据权利要求8所述的测试装置，其中，压力释放阀通过电缆可远程致动，其中电缆在远端处附接到压力释放阀并在圆柱形主体内延伸，使得其近端从圆柱形主体的开口延伸。
11.根据权利要求9所述的测试装置，其中，压力释放阀被偏置到关闭位置，并且在向电缆的近端施加力时，压力释放阀可移动到打开位置以允许从罐导入和捕获燃料到控制管中。
12.根据权利要求1所述的测试装置，其中，第一气体管和第二气体管都连接到相同气体源，所述相同气体源以预定压力供应气体。
13.根据权利要求11所述的测试装置，其中，气体源是氮气源。
14.根据权利要求11所述的测试装置，其中，用于从第一气体管输送气体的预定位置与控制管的开口相距一段距离，所述距离与用于从第二气体管输送气体的预定位置的控制管的开口的距离基本相同。
15.根据权利要求14所述的测试装置，其中，计量单元包括一对质量压力传感器，用于测量控制管内的燃料质量和控制管外的燃料质量，并用于绘制随时间获得的测量值。
16.根据权利要求17所述的测试装置，其中，计量单元进一步包括质量压力差传感器，用于确定从控制管内和外获得的质量压力测量值的差异。
17.一种测试罐的完整性的方法，包括：
在罐内部创造一个代表罐内部的封闭环境；
通过一对管向罐和封闭环境输送受控的气体供应，管的一个位于封闭环境内，另一个位于封闭环境外；
测量每个管处的压力；
比较在封闭环境外的管处测量的压力与在受控环境内的管处测量的压力，使得在封闭环境外的管处测量的压力的任何变化指示罐缺乏完整性。
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