CN112539894A - 船舶用软管的流体泄漏感测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无需监视电池的消耗状况，实现更可靠地感测流体泄漏，使流体泄漏的确认作业的劳动量减轻的船舶用软管的流体泄漏感测系统。当在流路(1a)流动的流体(L)流入夹在内周侧增强层(4)与外周侧增强层(5)之间的流体滞留层(7)时，该流体(L)经过连通管(10)和止回阀(17)而使壳体(18)的保压室(20b)的压力(P)升高，该压力(P)由止回阀(17)保持，并且由压力传感器部(15)感测，响应于从配置于船舶用软管(1)的外侧的电波发射部(21a)发送的发射电波(W1)，从无源型的IC标签(12)发送回复电波(W2)，通过回复电波(W2)发送的基于压力传感器部(15)的感测压力数据由电波接收部(21b)接收，基于接收到的感测压力数据判断有无流体(L)的泄漏。
Description
技术领域
本发明涉及一种船舶用软管的流体泄漏感测系统，更详细而言，涉及一种无需监视电池的消耗状况，能更可靠地感测船舶用软管的流体泄漏，并且能谋求使流体泄漏的确认作业的劳动量减轻的船舶用软管的流体泄漏感测系统。
背景技术
在船舶用软管中，通过在增强层之间设置流体滞留层，能使漏出的输送流体暂时贮存于流体滞留层从而防止向软管外部的漏出。为了感测漏出至该流体滞留层的输送流体，例如，已知一种利用了油罐(oil pod)的流体泄漏感测器(参照专利文献1)。在该流体泄漏感测器中，当输送流体漏出至流体滞留层时，从连通管经过而进入油罐，容纳于油罐的内部的检测体变形，或被输送流体润湿。因此，通过油罐的窗口部目视确认检测体有无变形、有无润湿等，由此掌握有无流体泄漏的产生。
然而，难以从外部准确地目视确认容纳于油罐的内部的检测体的状态(变化状况)。若在油罐的窗口部附着有藤壶、海藻类等海生物(marine growth)等，则目视确认变得更加困难，需要追加去除它们的作业。此外，在该水上的目视确认作业中还存在需要大量劳力的问题。
还提出了一种感测系统，该感测系统通过压力传感器经由连通管感测流体滞留层内部的气压的变化，将基于该压力传感器的感测信号发送至船舶用软管的外侧的接收器(专利文献2)。在该感测系统中需要将用于发送感测信号的电池设置于软管侧，此外，需要始终监视电池的消耗状况。感测的气压还会根据船舶用软管的动作而变动，因此为了精度良好地感测流体泄漏，需要提高感测信号的发送频率(频繁地发送感测信号)，但是，伴随于此，电池的消耗变快。另一方面，当发送频率低时，不利于精度良好地感测流体泄漏。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-2045号公报
专利文献2：日本特开2007-177847号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的目的在于，提供一种无需监视电池的消耗状况，能更可靠地感测船舶用软管的流体泄漏，并且能谋求是流体泄漏的确认作业的劳动量减轻的船舶用软管的流体泄漏感测系统。
技术方案
为了实现上述目的，本发明的船舶用软管的流体泄漏感测系统感测在船舶用软管的流路中流动的流体的泄漏，所述船舶用软管具备：内周侧增强层和外周侧增强层，层叠于所述流路的外周侧；流体滞留层，夹在所述内周侧增强层与所述外周侧增强层之间；以及浮力层，层叠于所述流体滞留层的外周侧，所述船舶用软管的流体泄漏感测系统的特征在于，具备：连通管，连通于所述流体滞留层，在软管表面延伸；感测器，具有与该连通管连通地配置于所述软管表面的壳体；以及电波发射部和电波接收部，配置于所述船舶用软管的外侧，其中，所述感测器具有：保压室；止回阀，夹在所述连通管与所述保压室之间，仅允许从所述连通管侧向所述保压室侧的流动；以及容纳于所述保压室的压力传感器部和无源型的IC标签，所述IC标签连接于所述压力传感器部，所述系统构成为：响应于从所述电波发射部发送的发射电波，从所述IC标签发送回复电波，通过所述回复电波发送基于所述压力传感器部的感测压力数据，由所述电波接收部接收，所述系统基于由所述电波接收部接收的所述感测压力数据，判断有无所述流体的泄漏。
发明效果
根据本发明，当在流路中流动的流体流入流体滞留层时，该流体经过连通管和止回阀而使壳体的保压室的压力升高，该压力由止回阀保持，并且由压力传感器部感测。在流体泄漏的确认作业时，当从配置于船舶用软管的外侧的电波发射部朝向感测器发送发射电波时，响应于发射电波而从无源型的IC标签发送回复电波，通过该回复电波发送的基于压力传感器部的感测压力数据由电波接收部接收。使用了无源型的IC，因此无需监视电池的消耗状况。
并且，作为感测压力数据，保压室的压力最高时的数据由电波接收部接收，因此能基于该感测压力数据(感测压力的大小)判断有无流体的泄漏。在流路中流动的水泄漏并流入保压室而使IC标签被水淹没的情况下，电波发射部与IC标签之间的电波通信被切断，因此由电波接收部接收的感测压力数据变为零(无法接收感测压力数据)。因此，在该情况下也能基于感测压力数据(感测压力的大小)判断有无流体的泄漏。
像这样利用止回阀来保持保压室的压力，将由电波接收部接收到的基于压力传感器部的感测压力数据设为指标，由此，能够更可靠地判断有无流体从流路泄漏。此外，能基于该感测压力数据判断有无流体泄漏，因此不需要水上的目视确认作业等，能谋求是流体泄漏的确认作业的劳动量减轻。
附图说明
图1是举例示出设置有本发明的船舶用软管的流体泄漏感测系统的船舶用软管的说明图。
图2是以将船舶用软管的一部分放大后的纵剖面视角举例示出流体泄漏感测系统的说明图。
图3是以纵剖面视角举例示出图2的感测器的说明图。
图4是以俯视视角举例示出图3的感测器的说明图。
图5是以纵剖面视角举例示出与通信机通信的感测器的说明图。
具体实施方式
以下，基于图中所示的实施方式对本发明的船舶用软管的流体泄漏感测系统(以下，称为感测系统)进行说明。
本发明的感测系统应用于图1所举例示出的漂浮式的船舶用软管1。该船舶用软管1在其长尺寸方向两端具备用于连结其他船舶用软管1的连结端部2。连结端部2具有：管接头2b，在船舶用软管1的长尺寸方向延伸；以及法兰2a，接合于管接头2b的长尺寸方向一端。一般而言，八根以上且十根以下左右的船舶用软管1连结而使用。
在船舶用软管1的两端的管接头2b之间，如图2所举例示出，在流路1a的外周侧从船舶用软管1的内周侧朝向外周侧按顺序层叠有：内表面橡胶层3、内周侧增强层4、主体线层5、流体滞留层7、外周侧增强层6、浮力层8、外皮层9。内表面橡胶层3的内周侧为流体L的流路1a。作为流体L，可举例示出原油、重油、汽油、LPG(Liquefied Petroleum Gas：液化石油气)、水、海水、化学品(由汽油精制得到的醇类)等。
浮力层8由海绵橡胶、发泡聚氨酯等发挥使船舶用软管1浮在海上的浮力的材料构成。外皮层9由橡胶等非透水性材料构成，并且在其表面附加有视觉确认性优异的线花纹等。
内表面橡胶层3根据流体L的种类选择适当的材质，在流体L为原油的情况下，由耐油性优异的丁腈橡胶等构成。内周侧增强层4、外周侧增强层6分别将由橡胶包覆增强帘线而成的多个增强帘线层进行层叠而构成。主体线层5将金属线隔开规定间隔地呈螺旋状卷绕于内周侧增强层4的外周橡胶而构成。内周侧增强层4、主体线层5、外周侧增强层6通过各自的一端部的管接头线4a、5a、6a和突出设置于管接头2b的外周面的固定环2c等而固定于管接头2b。夹在内周侧增强层4与外周侧增强层6之间的流体滞留层7为贮存从流路1a漏出的流体L的空间。
该感测系统如图2所举例示出的那样，具备：连通管10，在连通于流体滞留层的软管表面延伸；感测器11，具有与连通管10连通地配置于软管表面的壳体18；以及电波发射部21a和电波接收部21b。从电波发射部21a对感测器11发送发射电波W1，从感测器11对电波接收部21b发送回复电波W2。
电波发射部21a和电波接收部21b与船舶用软管1分离地配置于船舶用软管1的外侧。在该实施方式中，使用电波发射部21a、电波接收器21b以及运算部21c一体化而成的通信机21，但也可以采用将它们分离独立的构成。在通信机21中附属设置有监控器等。
如图3、图4所举例示出的感测器11具有：壳体18、保压室20b、止回阀17以及容纳于保压室20b的压力传感器部15和无源型的IC标签12。壳体18具有具备气密性和水密性的内部空间(导入室20a和保压室20b)。在本实施方式中，壳体18具有：金属制的筒状的基部18a，固定于软管表面(管接头2b的外周侧)；金属制的筒状的固定盖部18b，螺合于基部18a；以及树脂制的电波透过部18c。
固定盖部18b在上表面具有上下延伸的贯通孔18h，以覆盖基部18a的上侧的外周面的方式螺合于基部18a。电波透过部18c在嵌合于贯通孔18h的状态下，被螺合于基部18a的固定盖部18b固定于基部18a。即，电波透过部18c以被螺合于基部18a的固定盖部18b从上方压住的状态固定。
该电波透过部18c成为从贯通孔18h向上方突出的圆顶状(半球形状)。电波透过部18c不限于圆顶状，也可以为平板状，但通过设为圆顶状，电波W1、W2容易从电波透过部18c的前后左右和上方的全部方位透过，能消除通信的电波W1、W2的方向性。
为了使发射电波W1和回复电波W2容易透过，电波通过部18c的相对介电常数设定为5.0以下，例如设定为2.5以上且3.0以下左右。考虑耐久性、耐冲击性等，作为电波透过部18c的材质，例如可采用聚碳酸酯、聚酰胺、环氧树脂。
在形成于基部18a的下侧的导入室20a中，配置有连通管10的一端开口。在基部18a的上侧形成有被电波透过部18c覆盖的保压室20b。在基部18a与电波透过部18c的抵接部处夹存有O形圈等密封件19，确保了保压室20b的气密性和水密性。
在导入室20a与保压室20b之间设置有止回阀17。止回阀17仅允许流体从导入室20a侧向保压室20b侧的流动，限制(切断)从保压室20b侧向导入室20a侧的流动。即，夹在连通管10与保压室20b之间的止回阀17仅允许流体从连通管10侧向保压室20侧的流动，限制从保压室20侧向连通管10侧的流动。因此，当保压室20b的压力P上升时，其压力状态得到保持。
IC(Integrated Circuit，集成电路)标签12具有IC芯片13和连接于IC芯片13的天线部14。IC芯片13的尺寸非常小，例如，纵向尺寸和横向尺寸分别为30mm以下(按外径计为30mm以下)，厚度为5mm以下。天线部14的尺寸也非常小，例如，纵向尺寸和横向尺寸分别为50mm以下(按外径计为50mm以下)，厚度为10mm以下。在本实施方式中，作为天线部14采用了陶瓷天线，因此变得非常紧凑。
在天线部14的下表面，与天线部14的下表面接触地配置有板状的金属制的接地部16。该接地部16的腿部被电波透过部18c与基部18a夹持，成为接触于金属制的基部18a的状态。如此，通过组合陶瓷天线14、能经受高压(例如7MPa以上且8MPa以下)的小型止回阀17以及接地部16，非常有助于使感测器11紧凑。
压力传感器部15感测保压室20b的压力P。压力传感器部15连接于IC标签12(IC芯片13)。压力传感器部15的尺寸与IC芯片13为同等程度。
本发明的感测系统构成为：当从电波发射部21a发送发射电波W1时，响应于该发射电波W1而从IC标签12发送回复电波W2，该回复电波W2由电波接收部21b接收。即，由IC标签12和通信机21构成了RFID(Radio Frequency IDentification：射频识别)系统。相互通信的电波W1、W2的频率、输出可以适当设定，使用无源型的IC标签12，因此IC标签12与通信机21之间的电波W1、W2的相互通信距离例如为几十cm以上且几m以下左右。
在本发明中，利用回复电波W2来发送由压力传感器部15感测的保压室20b的感测压力数据，并由电波接收部21b接收。由电波接收部21b接收到的感测压力数据被输入至运算部21c。
在运算部21c中，存储有用于判断是否从流路1a产生流体L的泄漏的保压室20b的压力P的基准值Pc。当基准值Pc过低时，即使未产生流体L的泄漏也容易误感测为产生泄漏。当基准值Pc过高时，即使产生流体L的泄漏也容易误感测为未产生泄漏。因此，考虑船舶用软管1的规格、使用条件等，预先进行实验、模拟试验来掌握适当范围，在该适当范围内设定基准值Pc并存储于运算部21c。
在本实施方式中，在IC芯片13中存储有确定该IC标签12在船舶用软管1中的设置位置的位置确定信息。然后，通过回复电波W2将该位置确定信息发送至电波接收部21b。也可以在IC芯片13中预先存储其他信息，并通过回复电波W2进行发送。例如，也可以将该船舶用软管1的规格信息、制造信息、该IC标签12向船舶用软管1的设置时期等信息预先存储于IC芯片13，并将这些信息发送至电波接收部21b。
以下，对使用该感测系统来判断是否从流路1a发生了流体L的泄漏的步骤的一个例子进行说明。
为了流体L的泄漏确认作业，操作者定期地或在必要的时期乘作业船等接近船舶用软管1。然后，使通信机21工作，如图5所举例示出的那样，从电波发射部21a朝向感测器11发送发射电波W1，利用该发射电波W1使IC标签12产生电力。IC标签12通过该电力发送回复电波W2，电波接收部21b接收该回复电波W2。此时，通过回复电波W2发送基于压力传感器部15的感测压力数据，将电波接收部21b接收的感测压力数据输入至运算部21c。在通信机21中，也可以采用显示接收到的感测压力数据的压力值的构成。
运算部21c对输入的感测压力数据的压力值和基准值Pc进行比较。
在流体L未流入流体滞留层7内的情况下，保压室20b的压力P无特别大的变动，因此感测压力数据的压力值小于基准值Pc。因此，运算部21c判断为流体L未从流路1a泄漏，通过监控器显示、声音来通知该结果。
另一方面，当内表面橡胶3、内周侧增强层4等破损，流体L从流路1a流入流体滞留层7时，伴随于此，流体L经过连通管10、导入室20a以及止回阀17而使保压室20b的压力P升高。该升高的压力P由止回阀17保持，并且由压力传感器部15感测。因此，当在流体L的泄漏确认作业时从电波发射部21a朝向感测器11发送发射电波W1时，作为基于压力传感器部15的感测压力数据，迄今为止的最高的压力P的压力值被电波接收部21b接收而输入至运算部21c。
运算部21c对输入的感测压力数据的压力值和基准值Pc进行比较。其结果是，如果感测压力数据的压力值为基准值Pc以上，则判断为流体L从流路1a泄漏，通过监控器显示、声音来通知该结果。如果感测压力数据的压力值小于基准值Pc，则判断为流体L未从流路1a泄漏，通过监控器显示、声音来通知该结果。像这样，基于由电波接收部21b接收的感测压力数据(感测压力的大小)，能判断有无流体L的泄漏。
在流路1a流动的流体L为水的情况下，当该水泄漏并流入保压室20b而使IC标签12(天线部14)被水淹没时，电波发射部20a与IC标签12之间的电波通信被切断。因此，即使从电波发射部20a发射了发射电波W1，由电波接收部21b接收的感测压力数据也为零(无法接收感测压力数据)。因此，在流体L为水的情况下，例如，预先设定为：若即使发送了发射电波W1也无法接收到回复电波W2，则判断为流体L从流路1a泄漏。需要说明的是，即使IC标签12(天线部14)被油浸没，电波发射部20a与IC标签12之间的电波通信也不会被切断，但在预先掌握使电波通信切断的流体L的种类、流体L使通信切断的情况下，设定为与水的情况同样地对有无泄漏进行判断。
如上所述，该感测系统使用无源型的IC标签12，因此无需监视电池的消耗状况的作业。此外，利用止回阀17保持保压室20b的压力，通过将由电波接收部21b接收的基于压力传感器部15的感测压力数据设为指标，能够更可靠地判断有无流体L从流路1a泄漏。
即，使用无源型的IC标签12，因此无法依次掌握基于压力传感器部15的感测压力数据，但能掌握在流体泄漏的确认作业前产生的保压室20b中的最高的压力P。如果产生流体L从流路1a的泄漏，则在压力P的履历中存在过大的值。并且，即使产生流体L的泄漏，例如流体L从流体滞留层7流出，有时确认作业时刻的压力P降低。在这样的情况下，即使是使用无源型的IC标签12的感测系统，同时也能够可靠地判断有无流体L的泄漏。
在本实施方式中，通过运算部21c自动地判断有无流体L从流路1a漏出。其他，例如也可以通过操作者比较设定的基准值Pc与由电波接收部21b接收的感测压力数据的压力值来判断有无流体L的漏出。
就流体泄漏的确认作业而言，可以是操作者持有轻便型的通信机21来进行，也可以将通信机21搭载于无人机来进行。当使用无人机时，在确认作业时操作者无需接近船舶用软管1。
在本实施方式中，通过螺合于在软管表面固定的金属制的基部18a的金属制的固定盖部18b，电波透过部18c以嵌合于贯通孔18h的状态固定于基部18a。因此，即使使用树脂制的电波透过部18c，同时即使在保压室20b的压力P变得过大的情况下，也能够保持该压力P。
通过接触于天线部14的下表面而配置接地部16，容易提高发送的回复电波W2的电波强度。而且，像本实施方式一样通过使接地部16为接触于基部18a的状态，壳体18的金属部分也能作为天线部14发挥功能。伴随于此，有利于在通信机21与感测器11之间稳定地进行通信。
相对于具备以往的油罐的船舶用软管，只要准备了IC标签12、压力传感器部15、止回阀17、通信机21等，就能构筑本发明的感测系统。因此，无需改造船舶用软管本身，可以直接利用。
在本实施方式中，通过从IC标签12发送的回复电波W2来发送确定该IC标签10在船舶用软管1中的设置位置的位置确定信息。因此，通过对由电波接收部21b接收到的回复电波W2(位置确定信息)进行分析，容易更可靠地确定发生了流体L的泄漏的位置。
需要说明的是，也可以将为了感测流入流体滞留层7内的流体L而设置于管接头2b的外周面的公知的油罐(oil pot)与上述的感测系统一并使用。例如，在船舶用软管1的长尺寸一方的端部应用本发明的感测系统，在长尺寸方向另一方的端部设置公知的油罐。
与本发明的感测系统相同的构成不限于船舶用软管，也可以应用于对其他软管类、配管等中的流体泄漏进行感测时。
附图标记说明
1 船舶用软管
1a 流路
2 连结端部
2a 法兰
2b 管接头
2c 固定环
3 内表面橡胶层
4 内周侧增强层
4a 管接头线
5 主体线层
5a 管接头线
6 外周侧增强层
6a 管接头线
7 流体滞留层
8 浮力层
9 外皮层
10 连通管
11 感测器
12 IC标签
13 IC芯片
14 天线部
15 压力传感器部
16 接地部
17 止回阀
18 壳体
18a 基部
18b 固定盖部
18c 电波透过部
18h 贯通孔
19 密封件
20a 导入室
20b 保压室
21 通信机
21a 电波发射部
21b 电波接收部
21c 运算部
Claims (6)
1.一种船舶用软管的流体泄漏感测系统，感测在船舶用软管的流路中流动的流体的泄漏，
所述船舶用软管具备：内周侧增强层和外周侧增强层，层叠于所述流路的外周侧；流体滞留层，夹在所述内周侧增强层与所述外周侧增强层之间；以及浮力层，层叠于所述流体滞留层的外周侧，
所述船舶用软管的流体泄漏感测系统的特征在于，
具备：连通管，连通于所述流体滞留层，在软管表面延伸；感测器，具有与所述连通管连通地配置于所述软管表面的壳体；以及电波发射部和电波接收部，配置于所述船舶用软管的外侧，
其中，所述感测器具有：保压室；止回阀，夹在所述连通管与所述保压室之间，仅允许从所述连通管侧向所述保压室侧的流动；以及容纳于所述保压室的压力传感器部和无源型的IC标签，所述IC标签连接于所述压力传感器部，
所述系统构成为：响应于从所述电波发射部发送的发射电波，从所述IC标签发送回复电波，通过所述回复电波发送基于所述压力传感器部的感测压力数据，由所述电波接收部接收，所述系统基于由所述电波接收部接收的所述感测压力数据，判断有无所述流体的泄漏。
2.根据权利要求1所述的船舶用软管的流体泄漏感测系统，其中，
所述壳体具有：金属制的筒状的基部，固定于所述软管表面；金属制的固定盖部，具有上下延伸的贯通孔，螺合于所述基部；以及树脂制的电波透过部，在嵌合于所述贯通孔的状态下，被螺合于所述基部的所述固定盖部固定于所述基部。
3.根据权利要求2所述的船舶用软管的流体泄漏感测系统，其中，
所述电波透过部为从所述贯通孔向上方突出的圆顶状。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的船舶用软管的流体泄漏感测系统，具有：
板状的金属制的接地部，被配置为接触于所述IC标签的天线部的下表面。
5.根据权利要求4所述的船舶用软管的流体泄漏感测系统，其中，
所述接地部成为接触于所述壳体的金属部分的状态。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的船舶用软管的流体泄漏感测系统，其中，
所述IC标签的天线部为陶瓷天线。
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