CN109954240A - 一种防消一体化油罐安全装备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防消一体化油罐安全装备及方法，属于消防设备技术领域，储罐用于储存压力在设定区间的气液两相二氧化碳灭火介质；所述火灾探测器用于监测火灾信号，二氧化碳从储罐先后经主管路、分管路、环管至油罐密封圈等分点，进行密封圈全覆盖灭火；所述样气检测装置用于监测油罐第一次密封圈和第二次密封圈之间的氧气、可燃气体浓度超标信号，氮气从氮气罐先后经氮气主管路、氮气分管路、分管路、环管至油罐密封圈等分点，对危险气体进行置换。解决大型石油储罐灭火速度慢、污染原油、长距离输送灭火介质压损大、容易冰堵、灭火剂储量小、主动防护失效等问题。

Description

一种防消一体化油罐安全装备及方法

技术领域

本发明属于消防设备技术领域，具体地说涉及一种防消一体化油罐安全装备及方法。

背景技术

石油及其液体产品是易燃易爆危险品，石油储罐的大型化必然带来石油储运消防安全的巨大挑战。石油储罐多采用外浮顶结构，根据美国石油协会（API）对81起火灾事故的统计，储罐发生的火灾中近72.8%的始于外浮顶结构一二次密封圈。雷击是造成密封圈火灾的主要原因。这类火灾，首先会出现“闪爆”，此时，部分二次密封及泡沫堰板受损，形成一个局部开口的三面受限燃烧空间；紧接着密封圈完全起火；最终储罐坍塌。

从大型石油储罐的消防保护情况来看，多采用密封圈泡沫灭火系统进行保护，然而伴随着储罐的大型化，传统泡沫灭火系统越来越难以满足实际火灾扑救的需求。究其原因，主要原因有以下三点：一是传统的密封圈泡沫灭火系统从系统启动到覆盖整个液面需要的时间过长，兼且储罐大型化后其火灾载荷极大，一旦错过火灾初期的扑救时机就难以对其进行处置；二是泡沫灭火剂对原油存在较大的污染，一旦发生误喷或者泄露，其中储存原油均只能作废，经济损失严重；三是火势发展迅速且常伴随爆炸，可能对二次密封、泡沫堰板、泡沫产生器或泡沫灭火管网造成破坏，造成灭火系统完全或部分失效。

气体灭火系统均具有“打早、灭小”的特点和对油品无污染的特点，但除了二氧化碳灭火系统，其他气体灭火系统均只能用作全淹没保护，一旦二次密封或挡雨板因爆炸而破损，密封圈内密闭环境被破坏，将严重影响除二氧化碳灭火系统以外所有其他气体灭火系统的灭火效果，换言之，只有具备局部灭火能力的二氧化碳灭火系统能解决爆炸抗御能力的可靠性问题。现有的灭火系统只关注灭火，相比灭火来说，做好提前预防更重要，提前消除火灾原因，有助于火灾防御。

有鉴于此，针对大型石油储罐的消防保护，亟需一种兼具提前防御、快速响应、高效灭火、安全环保、性能可靠的灭火系统。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足之处提供一种防消一体化油罐安全装备及方法，针对大型石油储罐的消防保护，亟需一种事前主动防护，使油罐处于打不燃、点不爆的惰性安全运行状态，实现本质安全的保护目标。当遇到不确定因素，主动防护措施失效，未达到上述保护目标时，再进行灭火步骤；大型石油储罐灭火速度慢、污染原油、长距离输送灭火介质压损大、容易冰堵、灭火剂储量小、主动防护失效等问题，为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

一种防消一体化油罐安全装备，包括控制器、储罐1、主管路2、至少一个的分管路3、设于主管路2的主控阀15、设于分管路3的选择阀16、固定在油罐5浮顶上的环管4、氮气罐7、氮气主管路72、与分管路3一一对应连通的氮气分管路74、设于氮气主管路72的氮气主控阀73、设于氮气分管路74的氮气选择阀75、火灾探测器和样气检测装置；所述储罐1用于储存压力在设定区间的气液两相二氧化碳灭火介质；所述火灾探测器用于监测火灾信号，并将信号传递给控制器，所述控制器控制主控阀15和对应的选择阀16开启，二氧化碳从储罐1先后经主管路2、分管路3、环管4至油罐5密封圈等分点；所述样气检测装置用于监测油罐5第一次密封圈和第二次密封圈之间的氧气、可燃气体浓度超标信号，并将信号传递给控制器，所述控制器控制氮气主控阀73和对应的氮气选择阀75开启，氮气从氮气罐7先后经氮气主管路72、氮气分管路74、分管路3、环管4至油罐5密封圈等分点。由上述结构可知，所述储罐1用于储存压力在设定区间的二氧化碳灭火介质，所述二氧化碳灭火介质包括气相二氧化碳和液相二氧化碳；即二氧化碳灭火介质保持在设定压力区间，随时保持待喷放状态，如果储存压力低于设定区间，即温度设定较低时，二氧化碳灭火介质储量能力增多，但喷放压力变小，如果储存压力高于设定区间，即温度设定较高时，二氧化碳灭火介质储量能力减小，但喷放压力变大，这需要根据油罐5的大小进行配合设定；例如对于500米以上的长传输距离，经对末端喷放压力试验和储罐储量的测定，可将储罐1压力保持在5.0MPa～5.3MPa，即保证大储量的二氧化碳灭火介质，又保持高压力的待喷放状态，高压力的待喷放状态可避免管路出现冰堵问题；所述主管路2分出至少一个的分管路3，每个分管路3对应一个油罐5，且主管路2用于将储罐1二氧化碳灭火介质输送到分管路3；所述分管路3的一端连通有环管4；所述环管4固定在油罐5浮顶上，用于向油罐5密封圈等分点方向均匀输送二氧化碳或氮气。主管路2伸入储罐1内的底部，与液相二氧化碳接触；一旦发生火灾，主管路2释放二氧化碳，外部压力小，液相二氧化碳瞬间变成气相二氧化碳，即油罐进行快速灭火又达到降温油罐的目的；所述主管路2分出至少一个的分管路3，当一个储罐1只负责一个油罐5时，则只有一个分管路3；一般一个储罐1负责四个油罐5，则有四个分管路3，主管路2用于将储罐1二氧化碳灭火介质输送到分管路3；每个分管路3的一端连通有环管4；环管4固定在油罐5浮顶上，可随油罐5浮顶移动而移动，可知分管路3有部分为柔性管路，方便环管4随油罐5浮顶移动而移动；分管路3的一端连通有环管4，可以直接连通也可以间接连通；环管4向油罐5密封圈等分点方向均匀输送二氧化碳或氮气，环管4是个形成闭环的管，相比分级管路的一分二、二再分四、四再分八进行扩展喷放口的管路，环管4压力损失小，不会出现分级管路的气流阻碍造成较大的压力损失和阻碍造成的流量减小形成二氧化碳冰堵，而影响灭火介质的喷放；向油罐5密封圈等分点方向均匀输送二氧化碳，根据油罐5的结构，选择适当的位置，大致为密封圈等分点附近喷放二氧化碳，等分点可以为12个等分点，也可以为多个数量的等分点，对密封圈附近的着火位置进行全面覆盖；所述氮气主管路72分出至少一个的氮气分管路74，当一组氮气罐7只负责一个油罐5时，则只有一个氮气分管路74；一般一组氮气罐7负责四个油罐5，则有四个氮气分管路74，氮气主管路72用于将氮气罐7内氮气输送到氮气分管路74；每个氮气分管路74连通一个分管路3，与分管路3一一对应，这样可以共用选择阀16后部分的分管路3及环管4，共用管网，节约造价，火灾探测器设于油罐5上，采用光栅光线进行火灾探测；所述主管路2上设有控制其开闭的主控阀15，所述每个分管路3上设有控制其开闭的选择阀16；氮气主管路72上设有控制其开闭的氮气主控阀73，每个氮气分管路74上设有控制其开闭的氮气选择阀75；所述主控阀15打开时间迟于选择阀16，所述氮气主控阀73打开时间迟于氮气选择阀75；由于选择阀16承受压力能力小于主控阀15，通过先开启选择阀16，再开启主控阀15，有利于保护承压能力低的选择阀16；控制器控制对应的选择阀16、主控阀15、氮气主控阀73、氮气选择阀75开启或关闭，可以直接控制也可以采用间接通过气动控制。供氮机组71用于给氮气罐7提供氮气。

进一步的，还包括制冷组件13、加热组件14、压力传感器和控制器；所述压力传感器用于测定储罐1压力，并将压力信息传递给控制器；所述控制器用于控制制冷组件13或加热组件14工作，使储罐1内二氧化碳灭火介质的压力控制在一定区间内。由上述结构可知，定压步骤为：当压力传感器监测到储罐1内二氧化碳灭火介质压力低于设定最小值时，控制器控制加热组件14工作，对储罐1内二氧化碳灭火介质加热升压，直至压力符合设定区间，控制器控制加热组件14停止工作；当压力传感器监测到储罐1内二氧化碳灭火介质压力高于设定最大值时，控制器控制制冷组件13工作，对储罐1内二氧化碳灭火介质降温降压，直至压力符合设定区间，控制器控制制冷组件13停止工作；使储罐1内二氧化碳灭火介质压力始终在设定区间；制冷组件13包括制冷机组、蒸发盘管，蒸发盘管与制冷机组形成闭环回路；蒸发盘管与气相空间和液相空间接触；加热组件包括套管和加热器；加热器穿设于套管内；套管与气相空间和液相空间接触。

进一步的，所述样气检测装置包括至少一个的设于油罐5第一次密封圈和第二次密封圈之间的样气采集头9、与样气采集头9对应的样气采集管91、设于样气采集管91的采样电磁阀92、采样泵93、可燃气体检测仪94和氧气检测仪95；所述采样泵93用于从样气采集头9抽取样气，经样气采集管91至可燃气体检测仪94和氧气检测仪95，进行可燃气体和氧气浓度分析；所述可燃气体检测仪94和氧气检测仪95监测氧气、可燃气体浓度超标信号，并将信号传递给控制器，所述控制器控制氮气主控阀73和对应的氮气选择阀75开启。

进一步的，所述环管4上均匀连通有与油罐5密封圈等分点相同数量的径向管6；所述径向管6以环管4为起点向油罐5密封圈等分点延伸，用于将环管4内的二氧化碳或氮气均匀输送至油罐5密封圈灭火或降低氧气和可燃气体浓度。由上述结构可知，径向管6始于环管4，径向管6终于密封圈等分点附近，对着火位置进行全面覆盖，同时方便冲入氮气置换危险气体。

进一步的，所述油罐5密封圈等分点为十二个。由上述结构可知，密封圈等分点越多，即设置的径向管6越多，工程难度及成本越大，密封圈等分点越少，即设置的径向管6越少，则影响二氧化碳的喷放流量，可能会造成冰堵；油罐5密封圈等分点为十二个是成本和喷放流量的协调，达到最佳灭火效果、均压喷放效果和成本低的效果。

进一步的，所述样气采集头9为八个，且均匀间隔分布。由上述结构可知，通过八个样气采集头9，可以全面覆盖采集整个油罐5密封圈内的危险气体情况。

进一步的，所述环管4上设有与环管4直径重叠的直管8；所述直管8两端与环管4连通；所述分管路3的一端通过直管8连通环管4。由上述结构可知，分管路3的一端通过直管8连通环管4，可快速将环管4充满二氧化碳，并将二氧化碳传输至灭火点。

进一步的，所述储罐1内二氧化碳灭火介质温度保持在14.2℃～16.7℃，压力保持在5.0MPa～5.3MPa。由上述结构可知，由于储罐1需要用电，不能放置在油罐5浮顶上，只能放置在油罐5的围堰外，对于目前常见的大型油罐，急需解决的就是要500米以上的长传输距离灭火，经对末端喷放压力试验和储罐储量的测定，可将压力保持在5.0MPa～5.3MPa，即保证大储量的二氧化碳灭火介质，又保持高压力的待喷放状态，高压力的待喷放状态可避免管路出现冰堵问题。

一种防消一体化油罐安全的方法，采用如第一项所述的一种防消一体化油罐安全装备，包括安全步骤、防御步骤和灭火步骤；

安全步骤为：当火灾探测器没有探测到油罐5发生火灾时，所有选择阀16关闭，所有分管路3不与主管路2导通；主控阀15关闭，主管路2不导通；当样气检测装置没有监测到油罐5第一次密封圈和第二次密封圈之间的氧气、可燃气体浓度超标时，所有氮气选择阀75关闭，所有氮气分管路74不与氮气主管路72导通；氮气主控阀73关闭，氮气主管路72不导通；

防御步骤为：当样气检测装置监测到油罐5第一次密封圈和第二次密封圈之间的氧气、可燃气体浓度超标时，样气检测装置将监测信息传递给控制器；所述控制器控制对应的氮气选择阀75开启，对应的氮气分管路74与氮气主管路72导通；再控制氮气主控阀73开启，氮气主管路72导通；氮气罐7内的氮气先后经氮气主管路72、氮气分管路74、分管路3、环管4至油罐5密封圈等分点，进行气体置换；当样气检测装置监测到油罐5第一次密封圈和第二次密封圈之间的氧气、可燃气体浓度不超标时，控制器控制氮气主控阀73关闭，氮气主管路72不导通；控制器控制对应的氮气选择阀75关闭，对应的氮气分管路74不与氮气主管路72导通；

灭火步骤为：当火灾探测器探测到油罐5发生火灾时，火灾探测器将探测的油罐5信息传递给控制器；若此时防御步骤正在进行，控制器控制氮气主控阀73关闭、氮气选择阀75关闭，停止防御步骤；所述控制器控制对应的选择阀16开启，对应的分管路3与主管路2导通；再控制主控阀15开启，主管路2导通；储罐1内的二氧化碳灭火介质先后经过主管路2、分管路3、环管4至油罐5密封圈等分点，进行油罐5密封圈全覆盖灭火；当火灾探测器探测到油罐5无火灾时，控制器控制主控阀15关闭，主管路2不导通；控制器控制对应的选择阀16关闭，对应的分管路3不与主管路2导通。

本发明的有益效果是：

本发明公开了一种防消一体化油罐安全装备及方法，储罐用于储存压力在设定区间的气液两相二氧化碳灭火介质；所述火灾探测器用于监测火灾信号，二氧化碳从储罐先后经主管路、分管路、环管至油罐密封圈等分点，进行密封圈全覆盖灭火；所述样气检测装置用于监测油罐第一次密封圈和第二次密封圈之间的氧气、可燃气体浓度超标信号，氮气从氮气罐先后经氮气主管路、氮气分管路、分管路、环管至油罐密封圈等分点，对危险气体进行置换。解决大型石油储罐灭火速度慢、污染原油、长距离输送灭火介质压损大、容易冰堵、灭火剂储量小、无防消一体综合功能等问题。

附图说明

图1是本发明储罐结构示意图；

图2是本发明整体结构示意图；

图3是本发明样气检测装置结构示意图；

附图中：1-储罐、2-主管路、3-分管路、4-环管、5-油罐、6-径向管、8-直管、13-制冷组件、14-加热组件、15-主控阀、16-选择阀、7-氮气罐、71-供氮机组、72-氮气主管路、73-氮气主控阀、74-氮气分管路、75-氮气选择阀、9-样气采集头、91-样气采集管、92-采样电磁阀、93-采样泵、94-可燃气体检测仪、95-氧气检测仪。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式，对本发明进一步详细说明，但是本发明不局限于以下实施例。

实施例一：

见附图1~3。一种防消一体化油罐安全装备，包括控制器、储罐1、主管路2、至少一个的分管路3、设于主管路2的主控阀15、设于分管路3的选择阀16、固定在油罐5浮顶上的环管4、氮气罐7、氮气主管路72、与分管路3一一对应连通的氮气分管路74、设于氮气主管路72的氮气主控阀73、设于氮气分管路74的氮气选择阀75、火灾探测器和样气检测装置；所述储罐1用于储存压力在设定区间的气液两相二氧化碳灭火介质；所述火灾探测器用于监测火灾信号，并将信号传递给控制器，所述控制器控制主控阀15和对应的选择阀16开启，二氧化碳从储罐1先后经主管路2、分管路3、环管4至油罐5密封圈等分点；所述样气检测装置用于监测油罐5第一次密封圈和第二次密封圈之间的氧气、可燃气体浓度超标信号，并将信号传递给控制器，所述控制器控制氮气主控阀73和对应的氮气选择阀75开启，氮气从氮气罐7先后经氮气主管路72、氮气分管路74、分管路3、环管4至油罐5密封圈等分点。由上述结构可知，所述储罐1用于储存压力在设定区间的二氧化碳灭火介质，所述二氧化碳灭火介质包括气相二氧化碳和液相二氧化碳；即二氧化碳灭火介质保持在设定压力区间，随时保持待喷放状态，如果储存压力低于设定区间，即温度设定较低时，二氧化碳灭火介质储量能力增多，但喷放压力变小，如果储存压力高于设定区间，即温度设定较高时，二氧化碳灭火介质储量能力减小，但喷放压力变大，这需要根据油罐5的大小进行配合设定；例如对于500米以上的长传输距离，经对末端喷放压力试验和储罐储量的测定，可将储罐1压力保持在5.0MPa～5.3MPa，即保证大储量的二氧化碳灭火介质，又保持高压力的待喷放状态，高压力的待喷放状态可避免管路出现冰堵问题；所述主管路2分出至少一个的分管路3，每个分管路3对应一个油罐5，且主管路2用于将储罐1二氧化碳灭火介质输送到分管路3；所述分管路3的一端连通有环管4；所述环管4固定在油罐5浮顶上，用于向油罐5密封圈等分点方向均匀输送二氧化碳或氮气。主管路2伸入储罐1内的底部，与液相二氧化碳接触；一旦发生火灾，主管路2释放二氧化碳，外部压力小，液相二氧化碳瞬间变成气相二氧化碳，即油罐进行快速灭火又达到降温油罐的目的；所述主管路2分出至少一个的分管路3，当一个储罐1只负责一个油罐5时，则只有一个分管路3；一般一个储罐1负责四个油罐5，则有四个分管路3，主管路2用于将储罐1二氧化碳灭火介质输送到分管路3；每个分管路3的一端连通有环管4；环管4固定在油罐5浮顶上，可随油罐5浮顶移动而移动，可知分管路3有部分为柔性管路，方便环管4随油罐5浮顶移动而移动；分管路3的一端连通有环管4，可以直接连通也可以间接连通；环管4向油罐5密封圈等分点方向均匀输送二氧化碳或氮气，环管4是个形成闭环的管，相比分级管路的一分二、二再分四、四再分八进行扩展喷放口的管路，环管4压力损失小，不会出现分级管路的气流阻碍造成较大的压力损失和阻碍造成的流量减小形成二氧化碳冰堵，而影响灭火介质的喷放；向油罐5密封圈等分点方向均匀输送二氧化碳，根据油罐5的结构，选择适当的位置，大致为密封圈等分点附近喷放二氧化碳，等分点可以为12个等分点，也可以为多个数量的等分点，对密封圈附近的着火位置进行全面覆盖；所述氮气主管路72分出至少一个的氮气分管路74，当一组氮气罐7只负责一个油罐5时，则只有一个氮气分管路74；一般一组氮气罐7负责四个油罐5，则有四个氮气分管路74，氮气主管路72用于将氮气罐7内氮气输送到氮气分管路74；每个氮气分管路74连通一个分管路3，与分管路3一一对应，这样可以共用选择阀16后部分的分管路3及环管4，共用管网，节约造价，火灾探测器设于油罐5上，采用光栅光线进行火灾探测；所述主管路2上设有控制其开闭的主控阀15，所述每个分管路3上设有控制其开闭的选择阀16；氮气主管路72上设有控制其开闭的氮气主控阀73，每个氮气分管路74上设有控制其开闭的氮气选择阀75；所述主控阀15打开时间迟于选择阀16，所述氮气主控阀73打开时间迟于氮气选择阀75；由于选择阀16承受压力能力小于主控阀15，通过先开启选择阀16，再开启主控阀15，有利于保护承压能力低的选择阀16；控制器控制对应的选择阀16、主控阀15、氮气主控阀73、氮气选择阀75开启或关闭，可以直接控制也可以采用间接通过气动控制。供氮机组71用于给氮气罐7提供氮气。

实施例二：

见附图1~3。在实施例一的基础上，还包括制冷组件13、加热组件14、压力传感器和控制器；所述压力传感器用于测定储罐1压力，并将压力信息传递给控制器；所述控制器用于控制制冷组件13或加热组件14工作，使储罐1内二氧化碳灭火介质的压力控制在一定区间内。由上述结构可知，定压步骤为：当压力传感器监测到储罐1内二氧化碳灭火介质压力低于设定最小值时，控制器控制加热组件14工作，对储罐1内二氧化碳灭火介质加热升压，直至压力符合设定区间，控制器控制加热组件14停止工作；当压力传感器监测到储罐1内二氧化碳灭火介质压力高于设定最大值时，控制器控制制冷组件13工作，对储罐1内二氧化碳灭火介质降温降压，直至压力符合设定区间，控制器控制制冷组件13停止工作；使储罐1内二氧化碳灭火介质压力始终在设定区间；制冷组件13包括制冷机组、蒸发盘管，蒸发盘管与制冷机组形成闭环回路；蒸发盘管与气相空间和液相空间接触；加热组件包括套管和加热器；加热器穿设于套管内；套管与气相空间和液相空间接触。

所述样气检测装置包括至少一个的设于油罐5第一次密封圈和第二次密封圈之间的样气采集头9、与样气采集头9对应的样气采集管91、设于样气采集管91的采样电磁阀92、采样泵93、可燃气体检测仪94和氧气检测仪95；所述采样泵93用于从样气采集头9抽取样气，经样气采集管91至可燃气体检测仪94和氧气检测仪95，进行可燃气体和氧气浓度分析；所述可燃气体检测仪94和氧气检测仪95监测氧气、可燃气体浓度超标信号，并将信号传递给控制器，所述控制器控制氮气主控阀73和对应的氮气选择阀75开启。

所述环管4上均匀连通有与油罐5密封圈等分点相同数量的径向管6；所述径向管6以环管4为起点向油罐5密封圈等分点延伸，用于将环管4内的二氧化碳或氮气均匀输送至油罐5密封圈灭火或降低氧气和可燃气体浓度。由上述结构可知，径向管6始于环管4，径向管6终于密封圈等分点附近，对着火位置进行全面覆盖，同时方便冲入氮气置换危险气体。

所述油罐5密封圈等分点为十二个。由上述结构可知，密封圈等分点越多，即设置的径向管6越多，工程难度及成本越大，密封圈等分点越少，即设置的径向管6越少，则影响二氧化碳的喷放流量，可能会造成冰堵；油罐5密封圈等分点为十二个是成本和喷放流量的协调，达到最佳灭火效果、均压喷放效果和成本低的效果。

所述样气采集头9为八个，且均匀间隔分布。由上述结构可知，通过八个样气采集头9，可以全面覆盖采集整个油罐5密封圈内的危险气体情况。

所述环管4上设有与环管4直径重叠的直管8；所述直管8两端与环管4连通；所述分管路3的一端通过直管8连通环管4。由上述结构可知，分管路3的一端通过直管8连通环管4，可快速将环管4充满二氧化碳，并将二氧化碳传输至灭火点。

所述储罐1内二氧化碳灭火介质温度保持在14.2℃～16.7℃，压力保持在5.0MPa～5.3MPa。由上述结构可知，由于储罐1需要用电，不能放置在油罐5浮顶上，只能放置在油罐5的围堰外，对于目前常见的大型油罐，急需解决的就是要500米以上的长传输距离灭火，经对末端喷放压力试验和储罐储量的测定，可将压力保持在5.0MPa～5.3MPa，即保证大储量的二氧化碳灭火介质，又保持高压力的待喷放状态，高压力的待喷放状态可避免管路出现冰堵问题。

实施例三：

见附图1~3。一种防消一体化油罐安全的方法，采用如第一项所述的一种防消一体化油罐安全装备，包括安全步骤、防御步骤和灭火步骤；

安全步骤为：当火灾探测器没有探测到油罐5发生火灾时，所有选择阀16关闭，所有分管路3不与主管路2导通；主控阀15关闭，主管路2不导通；当样气检测装置没有监测到油罐5第一次密封圈和第二次密封圈之间的氧气、可燃气体浓度超标时，所有氮气选择阀75关闭，所有氮气分管路74不与氮气主管路72导通；氮气主控阀73关闭，氮气主管路72不导通；

防御步骤为：当样气检测装置监测到油罐5第一次密封圈和第二次密封圈之间的氧气、可燃气体浓度超标时，样气检测装置将监测信息传递给控制器；所述控制器控制对应的氮气选择阀75开启，对应的氮气分管路74与氮气主管路72导通；再控制氮气主控阀73开启，氮气主管路72导通；氮气罐7内的氮气先后经氮气主管路72、氮气分管路74、分管路3、环管4至油罐5密封圈等分点，进行气体置换；当样气检测装置监测到油罐5第一次密封圈和第二次密封圈之间的氧气、可燃气体浓度不超标时，控制器控制氮气主控阀73关闭，氮气主管路72不导通；控制器控制对应的氮气选择阀75关闭，对应的氮气分管路74不与氮气主管路72导通；

灭火步骤为：当火灾探测器探测到油罐5发生火灾时，火灾探测器将探测的油罐5信息传递给控制器；若此时防御步骤正在进行，控制器控制氮气主控阀73关闭、氮气选择阀75关闭，停止防御步骤；所述控制器控制对应的选择阀16开启，对应的分管路3与主管路2导通；再控制主控阀15开启，主管路2导通；储罐1内的二氧化碳灭火介质先后经过主管路2、分管路3、环管4至油罐5密封圈等分点，进行油罐5密封圈全覆盖灭火；当火灾探测器探测到油罐5无火灾时，控制器控制主控阀15关闭，主管路2不导通；控制器控制对应的选择阀16关闭，对应的分管路3不与主管路2导通。

防御步骤和灭火步骤不同时进行，且灭火步骤优先级高于防御步骤。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种防消一体化油罐安全装备，其特征在于：包括控制器、储罐（1）、主管路（2）、至少一个的分管路（3）、设于主管路（2）的主控阀（15）、设于分管路（3）的选择阀（16）、固定在油罐（5）浮顶上的环管（4）、氮气罐（7）、氮气主管路（72）、与分管路（3）一一对应连通的氮气分管路（74）、设于氮气主管路（72）的氮气主控阀（73）、设于氮气分管路（74）的氮气选择阀（75）、火灾探测器和样气检测装置；所述储罐（1）用于储存压力在设定区间的气液两相二氧化碳灭火介质；所述火灾探测器用于监测火灾信号，并将信号传递给控制器，所述控制器控制主控阀（15）和对应的选择阀（16）开启，二氧化碳从储罐（1）先后经主管路（2）、分管路（3）、环管（4）至油罐（5）密封圈等分点；所述样气检测装置用于监测油罐（5）第一次密封圈和第二次密封圈之间的氧气、可燃气体浓度超标信号，并将信号传递给控制器，所述控制器控制氮气主控阀（73）和对应的氮气选择阀（75）开启，氮气从氮气罐（7）先后经氮气主管路（72）、氮气分管路（74）、分管路（3）、环管（4）至油罐（5）密封圈等分点。

2.根据权利要求1所述的一种防消一体化油罐安全装备，其特征在于：还包括制冷组件（13）、加热组件（14）、压力传感器和控制器；所述压力传感器用于测定储罐（1）压力，并将压力信息传递给控制器；所述控制器用于控制制冷组件（13）或加热组件（14）工作，使储罐（1）内二氧化碳灭火介质的压力控制在一定区间内。

3.根据权利要求2所述的一种防消一体化油罐安全装备，其特征在于：所述样气检测装置包括至少一个的设于油罐（5）第一次密封圈和第二次密封圈之间的样气采集头（9）、与样气采集头（9）对应的样气采集管（91）、设于样气采集管（91）的采样电磁阀（92）、采样泵（93）、可燃气体检测仪（94）和氧气检测仪（95）；所述采样泵（93）用于从样气采集头（9）抽取样气，经样气采集管（91）至可燃气体检测仪（94）和氧气检测仪（95），进行可燃气体和氧气浓度分析；所述可燃气体检测仪（94）和氧气检测仪（95）监测氧气、可燃气体浓度超标信号，并将信号传递给控制器，所述控制器控制氮气主控阀（73）和对应的氮气选择阀（75）开启。

4.根据权利要求3所述的一种防消一体化油罐安全装备，其特征在于：所述环管（4）上均匀连通有与油罐（5）密封圈等分点相同数量的径向管（6）；所述径向管（6）以环管（4）为起点向油罐（5）密封圈等分点延伸，用于将环管（4）内的二氧化碳或氮气均匀输送至油罐（5）密封圈进行灭火或降低氧气和可燃气体浓度。

5.根据权利要求4所述的一种防消一体化油罐安全装备，其特征在于：所述油罐（5）密封圈等分点为十二个。

6.根据权利要求5所述的一种防消一体化油罐安全装备，其特征在于：所述样气采集头（9）为八个，且均匀间隔分布。

7.根据权利要求6所述的一种防消一体化油罐安全装备，其特征在于：所述环管（4）上设有与环管（4）直径重叠的直管（8）；所述直管（8）两端与环管（4）连通；所述分管路（3）的一端通过直管（8）连通环管（4）。

8.根据权利要求1~7之一所述的一种防消一体化油罐安全装备，其特征在于：所述储罐（1）内二氧化碳灭火介质温度保持在14.2℃～16.7℃，压力保持在5.0MPa～5.3MPa。

9.一种防消一体化油罐安全的方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的一种防消一体化油罐安全装备，包括安全步骤、防御步骤和灭火步骤；

安全步骤为：当火灾探测器没有探测到油罐（5）发生火灾时，所有选择阀（16）关闭，所有分管路（3）不与主管路（2）导通；主控阀（15）关闭，主管路（2）不导通；当样气检测装置没有监测到油罐（5）第一次密封圈和第二次密封圈之间的氧气、可燃气体浓度超标时，所有氮气选择阀（75）关闭，所有氮气分管路（74）不与氮气主管路（72）导通；氮气主控阀（73）关闭，氮气主管路（72）不导通；

防御步骤为：当样气检测装置监测到油罐（5）第一次密封圈和第二次密封圈之间的氧气、可燃气体浓度超标时，样气检测装置将监测信息传递给控制器；所述控制器控制对应的氮气选择阀（75）开启，对应的氮气分管路（74）与氮气主管路（72）导通；再控制氮气主控阀（73）开启，氮气主管路（72）导通；氮气罐（7）内的氮气先后经氮气主管路（72）、氮气分管路（74）、分管路（3）、环管（4）至油罐（5）密封圈等分点，进行气体置换；当样气检测装置监测到油罐（5）第一次密封圈和第二次密封圈之间的氧气、可燃气体浓度不超标时，控制器控制氮气主控阀（73）关闭，氮气主管路（72）不导通；控制器控制对应的氮气选择阀（75）关闭，对应的氮气分管路（74）不与氮气主管路（72）导通；

灭火步骤为：当火灾探测器探测到油罐（5）发生火灾时，火灾探测器将探测的油罐（5）信息传递给控制器；若此时防御步骤正在进行，控制器控制氮气主控阀（73）关闭、氮气选择阀（75）关闭，停止防御步骤；所述控制器控制对应的选择阀（16）开启，对应的分管路（3）与主管路（2）导通；再控制主控阀（15）开启，主管路（2）导通；储罐（1）内的二氧化碳灭火介质先后经过主管路（2）、分管路（3）、环管（4）至油罐（5）密封圈等分点，进行油罐（5）密封圈全覆盖灭火；当火灾探测器探测到油罐（5）无火灾时，控制器控制主控阀（15）关闭，主管路（2）不导通；控制器控制对应的选择阀（16）关闭，对应的分管路（3）不与主管路（2）导通。