CN110342129A - 一种开式油料储罐惰化运行防护系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种开式油料储罐惰化运行防护系统及方法，本发明的目的是提供一种无需对油罐封闭、无需控制罐内惰气浓度、改造成本较低的油料储罐惰化运行防护方法，为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的：先检测油料储罐的状态，当油料储罐收油或温度升高时，油料储罐内油气和空气的混合气体经呼吸管路排出油料储罐过程中，向呼吸管路中充入惰气，油气、空气和惰气混合后排入大气；当油料储罐发油或温度降低时，向呼吸管路中充入大量的惰气，一部分惰气沿呼吸管路进入油料储罐，另一部分惰气沿呼吸管路排入大气。使大气中的空气始终无法进入油罐，而吸气过程吸入的就全是惰气，从而降低罐内氧气含量，实现有效的防护。
Description
技术领域
本发明涉及一种油料储罐安全防护系统及方法。
背景技术
众所周知，油料特别是成品油料(气油、柴油、航煤等)是易燃易爆易挥发的液体。油料储罐中储存着大量的油料，上部空间存在大量油料蒸汽，其与空气混合时，就会形成可燃气体环境，若遇点火源就可能发生爆炸，带来灾难性后果。利用惰气(如氮气、二氧化碳等不支持燃烧的气体)对油罐进行惰化防护是一种很好的防护方式，也产生了很多研究和专利。现有惰化防护技术均是将储罐封闭起来，对此密闭空间进行惰化。这种方式可以将油气和空气完全隔离，但是油罐内部对压强变化要求很高，罐内压强过大、过小都会破坏储罐，所以全封闭惰化技术就要求对罐内压强控制得非常精准，长期运行过程中精密的压强检测、控制难度都很大，技术实施中存在很大的风险。
因此，亟需发明一种成本低廉、能解决现有惰化防护技术缺点的油料储罐防护系统及其使用方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种无需对油罐封闭、无需控制罐内惰气浓度、改造成本较低的油料储罐惰化运行防护系统及方法。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种开式油料储罐惰化运行防护方法，包括以下步骤：
1)检测所述油料储罐中油料的状态，当所述油料储罐收油或温度升高时，转入步骤2)。当所述油料储罐发油或温度降低时，转入步骤3)。其中，所述油料储罐通过呼吸管路与大气连通。
2)所述油料储罐中的油气通过呼吸管路排出的过程中，向所述呼吸管路中充入惰气，油气、惰气和管路中的空气混合后排入大气。
3)向所述呼吸管路中充入惰气，使充入惰气的量大于所述油料储罐的吸气量。一部分惰气沿所述呼吸管路进入油料储罐，另一部分惰气沿呼吸管路排入大气。
一种开式油料储罐惰化运行防护系统，应用于所述的一种开式油料储罐惰化运行防护方法，包括油料储罐、呼吸管路、阻火器、惰气发生装置、惰气流量自适应调节装置和喷嘴。
所述油料储罐的上端连接有呼吸管路，所述呼吸管路的出口端安装有阻火器，所述呼吸管路设置有贯穿其内外侧的喷嘴通孔。
所述惰气发生装置的下端连接有出气管，所述出气管的下端连接有喷嘴。所述喷嘴穿过呼吸管路上的喷嘴通孔后伸入呼吸管路内部，所述喷嘴的出气量通过惰气流量自适应调节装置进行调节。
进一步，所述惰气流量自适应调节装置为机械式惰气流量自适应调节装置或电磁式惰气流量自适应调节装置。
本发明的有益效果在于：
1.本发明结构及使用步骤简单；不需要对油罐进行封闭，也不需要监测和控制罐内压强、惰气浓度，就能够实现油罐内的惰化运行防护；
2.本发明对现有油罐的改造成本低、改造难度小；改造时只需要在呼吸管路出口附近旁路加装惰化防护系统，惰气就会随着呼吸过程逐渐置换罐内氧气，无需额外置换作业，也无需罐体密封；当罐内氧气浓度低于10％以后，油料储罐进入不爆状态，可有效防止储罐爆炸；
3.本发明的防护效果好、安全性强；油罐无论是放气还是吸气，呼吸管路出口处的气体流向始终向外，罐外空气始终无法进入油罐；即使惰化系统出现故障导致惰气量过大或惰气量过小，也不会影响罐体和安全。
附图说明
图1为开式油料储罐惰化运行防护系统示意图；
图2为呼吸管路局部放大图；
图3为U型管段中机械式惰气流量自适应调节装置安装示意图；
图4为U型管段中电磁式惰气流量自适应调节装置安装示意图；
图5为直管段中机械式惰气流量自适应调节装置安装示意图；
图6为直管段中电磁式惰气流量自适应调节装置安装示意图。
图中：油料储罐1、呼吸管路2、U型管段201、近似水平段2011、竖直段2012、阻火器3、惰气发生装置4、出气管401、惰气流量自适应调节装置5、拉簧501、阀芯502、拉线503、风速开关504、固定点505、压力传感器506、数据采集控制器507、电磁阀508、滑轮509和喷嘴6。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
本实施例公开了一种开式油料储罐惰化运行防护系统，包括油料储罐1、呼吸管路2、阻火器3、惰气发生装置4、惰气流量自适应调节装置5和喷嘴6。
参见图1，所述油料储罐1的上端连接有呼吸管路2，所述油料储罐1设置有出料口和进料口。所述呼吸管路2的出口端安装有阻火器3。
参见图1或2，所述呼吸管路2上存在开口朝上的U型管段201，所述惰气发生装置4位于U型管段201的正上方。参见图3或4，所述U型管段201包括近似水平段2011和两个竖直段2012，所述近似水平段2011的一端与一个竖直段2012的下端连接，另一端与另一个竖直段2012的下端连接。一个所述竖直段2012面向另个一竖直段2012的管壁上设置有喷嘴通孔。
所述惰气发生装置4的下端连接有出气管401，所述出气管401的下端连接有喷嘴6。所述喷嘴6为水平设置的通气管，所述喷嘴6的出气端为渐变孔，所述喷嘴6的出气端穿过竖直段2012上的喷嘴通孔后伸入呼吸管路2内部。所述喷嘴6的出气量通过惰气流量自适应调节装置5进行调节。
在本实施例中，所述惰气流量自适应调节装置5为机械式惰气流量自适应调节装置。
参见图3，所述机械式惰气流量自适应调节装置包括拉簧501、阀芯502、拉线503和风速开关504。所述近似水平段2011的管壁上设置有贯穿其内外的拉线孔Ⅰ，所述近似水平段2011的内部设置有风速开关504。所述风速开关504铰接到近似水平段2011的上管壁。所述喷嘴6的内部设置有阀芯502，所述喷嘴6的管壁上设置有拉簧孔和拉线孔Ⅱ，所述拉簧孔位于拉线孔Ⅱ的正上方，所述拉线孔Ⅰ、拉簧孔和拉线孔Ⅱ在同一纵线上，所述拉簧孔的正上方设置有固定点505。所述拉簧501的上端与固定点505连接，下端穿过所述拉簧孔后与阀芯502的上端连接。所述拉线503的上端穿过拉线孔Ⅱ后与阀芯502的下端连接，下端穿过拉线孔Ⅰ后与风速开关504连接。
所述风速开关504由矩形板Ⅰ和矩形板Ⅱ拼接而成，所述矩形板Ⅰ的一端与矩形板Ⅱ的一端垂直连接，另一端与拉线503的下端连接。所述矩形板Ⅰ和矩形板Ⅱ的连接处铰接在近似水平段2011的上管壁内侧。
静止状态时，所述矩形板Ⅰ受拉簧501和拉线503向上的拉力，所述矩形板Ⅰ与近似水平段2011的上管壁贴合，所述矩形板Ⅱ呈竖直状态。此时，所述阀芯502处于最大开启状态。
参见图3，当所述气流沿箭头方向流动时，所述矩形板受气流影响绕铰接点转动，所述矩形板Ⅰ与拉线503连接的一端向下转动，所述拉簧501伸长，所述拉线503向下拉动阀芯502，从而减小所述喷嘴6的出气量。气流的速度越大，所述阀芯502调整量越大，即所述喷嘴6的出气量越小。
当所述气流沿箭头反方向流动时，所述矩形板Ⅰ与近似水平段2011的上管壁相抵，所述风速开关504将始终处于静止状态。即此时所述阀芯502处于最大开启状态，确保充入惰气的量大于所述油料储罐1的吸气量，一部分惰气沿所述呼吸管路2进入油料储罐1，另一部分惰气通过所述阻火器3排入大气。
实施例2：
本实施例公开了一种开式油料储罐惰化运行防护系统的使用方法，基于实施例1所述的一种开式油料储罐惰化运行防护系统，包括以下步骤：
1.检测所述油料储罐1中油料的状态，当所述油料储罐1的进料口收油或温度升高时，转入步骤2。当所述油料储罐1出料口发油或温度降低时，转入步骤3。
2.参见图3，所述油料储罐1内油气和空气的混合气体经呼吸管路排出油料储罐1过程中，油气沿箭头方向流动，所述矩形板受气流影响绕铰接点转动，所述矩形板Ⅰ与拉线503连接的一端向下转动，所述拉簧501伸长，所述拉线503向下拉动阀芯502，从而减小所述喷嘴6的出气量。气流的速度越大，所述阀芯502调整量越大，即所述喷嘴6的出气量越小。油气、空气和惰气混合后经过所述阻火器3排入大气。
3.所述气流沿箭头反方向流动，所述矩形板Ⅰ与近似水平段2011的上管壁相抵，所述风速开关504将始终处于静止状态。即此时所述阀芯502处于最大开启状态，确保充入惰气的量大于所述油料储罐1的吸气量，一部分惰气沿所述呼吸管路2进入油料储罐1，另一部分惰气通过所述阻火器3排入大气。
实施例3：
本实施例公开了一种开式油料储罐惰化运行防护系统，包括油料储罐1、呼吸管路2、阻火器3、惰气发生装置4、惰气流量自适应调节装置5和喷嘴6。
参见图1，所述油料储罐1的上端连接有呼吸管路2，所述油料储罐1设置有出料口和进料口。所述呼吸管路2的出口端安装有阻火器3。
参见图1或2，所述呼吸管路2上存在开口朝上的U型管段201，所述惰气发生装置4位于U型管段201的正上方。参见图3或4，所述U型管段201包括近似水平段2011和两个竖直段2012，所述近似水平段2011的一端与一个竖直段2012的下端连接，另一端与另一个竖直段2012的下端连接。一个所述竖直段2012面向另个一竖直段2012的管壁上设置有喷嘴通孔。
所述惰气发生装置4的下端连接有出气管401，所述出气管401的下端连接有喷嘴6。所述喷嘴6为水平设置的通气管，所述喷嘴6的出气端为渐变孔，所述喷嘴6的出气端穿过竖直段2012上的喷嘴通孔后伸入呼吸管路2内部。所述喷嘴6的出气量通过惰气流量自适应调节装置5进行调节。
在本实施例中，所述惰气流量自适应调节装置5为电磁式惰气流量自适应调节装置。
参见图4，所述电磁式惰气流量自适应调节装置包括压力传感器506、数据采集控制器507和电磁阀508，所述呼吸管路2在油料储罐1和喷嘴6之间的管路上设置有传感器通孔。所述压力传感器506穿过传感器通孔伸入呼吸管路2内部，所述压力传感器506通过连接线与数据采集控制器507连接，所述数据采集控制器507通过连接线与电磁阀508连接。所述电磁阀508位于喷嘴6内部。
参见图4，所述压力传感器506检测出呼吸管路2中的气体沿箭头方向流动时，所述压力传感器506通过连接线将检测结果传递给数据采集控制器507。所述数据采集控制器507通过预设程序调小电磁阀508，从而所述电磁阀508控制喷嘴6的惰气流量，使较少的惰气从所述喷嘴6流入U型管段201，油气、空气和惰气混合后经过所述阻火器3排入大气。
所述压力传感器506检测出呼吸管路2中的气体沿箭头反方向流动时，所述压力传感器506通过连接线将检测结果传递给数据采集控制器507。所述数据采集控制器507通过预设程序调大电磁阀508，从而所述电磁阀508控制喷嘴6的惰气流量，使较多的惰气从所述喷嘴6流入U型管段201。确保充入惰气的量大于所述油料储罐1的吸气量，一部分惰气沿所述呼吸管路2进入油料储罐1，另一部分惰气通过所述阻火器3排入大气。
实施例4：
本实施例公开了一种开式油料储罐惰化运行防护系统的使用方法，基于实施例3所述的一种开式油料储罐惰化运行防护系统，包括以下步骤：
1.检测所述油料储罐1中油料的状态，当所述油料储罐1的进料口收油或温度升高时，转入步骤2。当所述油料储罐1出料口发油或温度降低时，转入步骤3。
2.参见图4，所述油料储罐1内油气和空气的混合气体经呼吸管路排出油料储罐1过程中，所述压力传感器506检测出呼吸管路2中的气体沿箭头方向流动，所述压力传感器506通过连接线将检测结果传递给数据采集控制器507。所述数据采集控制器507通过预设程序调小电磁阀508，从而所述电磁阀508控制喷嘴6的惰气流量，使较少的惰气从所述喷嘴6流入U型管段201，油气、空气和惰气混合后经过所述阻火器3排入大气。
3.所述压力传感器506检测出呼吸管路2中的气体沿箭头反方向流动，所述压力传感器506通过连接线将检测结果传递给数据采集控制器507。所述数据采集控制器507通过预设程序调大电磁阀508，从而所述电磁阀508控制喷嘴6的惰气流量，使较多的惰气从所述喷嘴6流入U型管段201。确保充入惰气的量大于所述油料储罐1的吸气量，一部分惰气沿所述呼吸管路2进入油料储罐1，另一部分惰气通过所述阻火器3排入大气。
实施例5：
本实施例公开了一种开式油料储罐惰化运行防护系统，包括油料储罐1、呼吸管路2、阻火器3、惰气发生装置4、惰气流量自适应调节装置5和喷嘴6。
参见图1，所述油料储罐1的上端连接有呼吸管路2，所述油料储罐1设置有出料口和进料口。所述呼吸管路2的出口端安装有阻火器3。
参见图5，所述呼吸管路2设置有贯穿其内外侧的喷嘴通孔，所述喷嘴6的出气端穿过喷嘴通孔后伸入呼吸管路2内部，所述喷嘴6的出气端为渐变孔。
所述惰气发生装置4位于喷嘴6的正上方，所述惰气发生装置4通过出气管401与喷嘴6连接。
参见图2，所述喷嘴6的出气量通过惰气流量自适应调节装置5进行调节。
参见图5，在本实施例中，所述惰气流量自适应调节装置5为机械式惰气流量自适应调节装置。
参见图5，所述机械式惰气流量自适应调节装置包括拉簧501、阀芯502、拉线503、风速开关504和滑轮509。所述喷嘴6面向油料储罐1的管壁上设置有拉簧孔，所述喷嘴6面向阻火器3的管壁上设置有拉线孔Ⅱ，所述喷嘴6面向油料储罐1的一侧设置有固定点505，所述喷嘴6面向阻火器3的一侧设置有滑轮509，所述喷嘴6的内部设置有阀芯502。所述固定点505、拉簧孔、阀芯502、拉线孔Ⅱ和滑轮509的连线与呼吸管路2平行。所述呼吸管路2在滑轮509正下方的管壁上设置有拉线孔Ⅰ。
所述拉簧501的一端与固定点505连接，另一端穿过所述拉簧孔后与阀芯502连接。所述拉线503的一端穿过拉线孔Ⅱ与阀芯502连接，另一端穿过所述滑轮509和拉线孔Ⅰ后与风速开关504连接。
所述风速开关504由矩形板Ⅰ和矩形板Ⅱ拼接而成，所述矩形板Ⅰ的一端与矩形板Ⅱ的一端垂直连接，另一端与拉线503的下端连接。所述矩形板Ⅰ和矩形板Ⅱ的连接处铰接在呼吸管路2的上管壁内侧。
静止状态时，所述矩形板Ⅰ受拉簧501和拉线503的拉力，所述矩形板Ⅰ与呼吸管路2的上管壁贴合，所述矩形板Ⅱ呈竖直状态。此时，所述阀芯502处于最大开启状态。
参见图5，当所述气流沿箭头方向流动时，所述矩形板受气流影响绕铰接点转动，所述矩形板Ⅰ与拉线503连接的一端向下转动，所述拉簧501伸长，所述拉线503拉动阀芯502，从而减小所述喷嘴6的出气量。气流的速度越大，所述阀芯502调整量越大，即所述喷嘴6的出气量越小。
当所述气流沿箭头反方向流动时，所述矩形板Ⅰ与呼吸管路2的上管壁相抵，所述风速开关504将始终处于静止状态。即此时所述阀芯502处于最大开启状态，确保充入惰气的量大于所述油料储罐1的吸气量，一部分惰气沿所述呼吸管路2进入油料储罐1，另一部分惰气通过所述阻火器3排入大气。
实施例6：
本实施例公开了一种开式油料储罐惰化运行防护系统的使用方法，基于实施例5所述的一种开式油料储罐惰化运行防护系统，包括以下步骤：
1.检测所述油料储罐1中油料的状态，当所述油料储罐1的进料口收油或温度升高时，转入步骤2。当所述油料储罐1出料口发油或温度降低时，转入步骤3。
2.参见图5，所述油料储罐1内油气和空气的混合气体经呼吸管路排出油料储罐1过程中，油气沿箭头方向流动，所述矩形板受气流影响绕铰接点转动，所述矩形板Ⅰ与拉线503连接的一端向下转动，所述拉簧501伸长，所述拉线503拉动阀芯502，从而减小所述喷嘴6的出气量。气流的速度越大，所述阀芯502调整量越大，即所述喷嘴6的出气量越小。油气、空气和惰气混合后经过所述阻火器3排入大气。
3.所述气流沿箭头反方向流动，所述矩形板Ⅰ与呼吸管路2的上管壁相抵，所述风速开关504将始终处于静止状态。即此时所述阀芯502处于最大开启状态，确保充入惰气的量大于所述油料储罐1的吸气量，一部分惰气沿所述呼吸管路2进入油料储罐1，另一部分惰气通过所述阻火器3排入大气。
实施例7：
本实施例公开了一种开式油料储罐惰化运行防护系统，包括油料储罐1、呼吸管路2、阻火器3、惰气发生装置4、惰气流量自适应调节装置5和喷嘴6。
参见图1，所述油料储罐1的上端连接有呼吸管路2，所述油料储罐1设置有出料口和进料口。所述呼吸管路2的出口端安装有阻火器3。
参见图6，所述呼吸管路2设置有贯穿其内外侧的喷嘴通孔，所述喷嘴6的出气端穿过喷嘴通孔后伸入呼吸管路2内部，所述喷嘴6的出气端为渐变孔。
所述惰气发生装置4位于喷嘴6的正上方，所述惰气发生装置4通过出气管401与喷嘴6连接。
参见图2，所述喷嘴6的出气量通过惰气流量自适应调节装置5进行调节。
参见图6，在本实施例中，所述惰气流量自适应调节装置5为电磁式惰气流量自适应调节装置。
参见图6，所述电磁式惰气流量自适应调节装置包括压力传感器506、数据采集控制器507和电磁阀508，所述呼吸管路2在油料储罐1和喷嘴6之间的管路上设置有传感器通孔。所述压力传感器506穿过传感器通孔伸入呼吸管路2内部，所述压力传感器506通过连接线与数据采集控制器507连接，所述数据采集控制器507通过连接线与电磁阀508连接。所述电磁阀508位于喷嘴6内部。
参见图6，所述压力传感器506检测出呼吸管路2中的气体沿箭头方向流动时，所述压力传感器506通过连接线将检测结果传递给数据采集控制器507。所述数据采集控制器507通过预设程序调小电磁阀508，从而所述电磁阀508控制喷嘴6的惰气流量，使较少的惰气从所述喷嘴6流入呼吸管路2，油气、空气和惰气混合后经过所述阻火器3排入大气。
所述压力传感器506检测出呼吸管路2中的气体沿箭头反方向流动时，所述压力传感器506通过连接线将检测结果传递给数据采集控制器507。所述数据采集控制器507通过预设程序调大电磁阀508，从而所述电磁阀508控制喷嘴6的惰气流量，使较多的惰气从所述喷嘴6流入呼吸管路2。确保充入惰气的量大于所述油料储罐1的吸气量，一部分惰气沿所述呼吸管路2进入油料储罐1，另一部分惰气通过所述阻火器3排入大气。
实施例8：
本实施例公开了一种开式油料储罐惰化运行防护系统的使用方法，基于实施例7所述的一种开式油料储罐惰化运行防护系统，包括以下步骤：
1.检测所述油料储罐1中油料的状态，当所述油料储罐1的进料口收油或温度升高时，转入步骤2。当所述油料储罐1出料口发油或温度降低时，转入步骤3。
2.参见图6，所述油料储罐1内油气和空气的混合气体经呼吸管路排出油料储罐1过程中，所述压力传感器506检测出呼吸管路2中的气体沿箭头方向流动，所述压力传感器506通过连接线将检测结果传递给数据采集控制器507。所述数据采集控制器507通过预设程序调小电磁阀508，从而所述电磁阀508控制喷嘴6的惰气流量，使较少的惰气从所述喷嘴6流入呼吸管路2，油气、空气和惰气混合后经过所述阻火器3排入大气。
3.所述压力传感器506检测出呼吸管路2中的气体沿箭头反方向流动，所述压力传感器506通过连接线将检测结果传递给数据采集控制器507。所述数据采集控制器507通过预设程序调大电磁阀508，从而所述电磁阀508控制喷嘴6的惰气流量，使较多的惰气从所述喷嘴6流入呼吸管路2。确保充入惰气的量大于所述油料储罐1的吸气量，一部分惰气沿所述呼吸管路2进入油料储罐1，另一部分惰气通过所述阻火器3排入大气。
Claims (3)
1.一种开式油料储罐惰化运行防护方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)检测所述油料储罐中油料的状态，当所述油料储罐收油或温度升高时，转入步骤2)；当所述油料储罐发油或温度降低时，转入步骤3)；其中，所述油料储罐通过呼吸管路与大气连通；
2)所述油料储罐中的油气通过呼吸管路排出的过程中，向所述呼吸管路中充入惰气，油气、惰气和管路中的空气混合后排入大气；
3)向所述呼吸管路中充入惰气，使充入惰气的量大于所述油料储罐的吸气量；一部分惰气沿所述呼吸管路进入油料储罐，另一部分惰气沿呼吸管路排入大气。
2.一种开式油料储罐惰化运行防护系统，应用于权利要求1所述的一种开式油料储罐惰化运行防护方法，其特征在于：包括油料储罐(1)、呼吸管路(2)、阻火器(3)、惰气发生装置(4)、惰气流量自适应调节装置(5)和喷嘴(6)；
所述油料储罐(1)的上端连接有呼吸管路(2)，所述呼吸管路(2)的出口端安装有阻火器(3)，所述呼吸管路(2)设置有贯穿其内外侧的喷嘴通孔；
所述惰气发生装置(4)的下端连接有出气管(401)，所述出气管(401)的下端连接有喷嘴(6)；所述喷嘴(6)穿过呼吸管路(2)上的喷嘴通孔后伸入呼吸管路(2)内部，所述喷嘴(6)的出气量通过惰气流量自适应调节装置(5)进行调节。
3.根据权利要求2所述的一种开式油料储罐惰化运行防护系统，其特征在于：所述惰气流量自适应调节装置(5)为机械式惰气流量自适应调节装置或电磁式惰气流量自适应调节装置。
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