CN112665910B - 一种石化液体储罐气囊式浮块采样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石化液体储罐气囊式浮块采样装置，包括真空罐、氮气压力罐、气控箱、单向阀、采样阀、气囊式浮块、管束、浮盘防旋转绳索，其中气控箱包括减压阀、采样置换控制阀、浮块控制阀、液面压力表；气囊式浮块设置在浮盘防旋转绳索上；真空罐、采样置换控制阀、采样阀连接组成采样控制线路；真空罐、浮块控制阀、气囊口连接组成浮块下移控制线路；氮气压力罐、减压阀、采样置换控制阀、单向阀、采样阀连接组成残留置换线路；氮气压力罐、浮块控制阀、气囊口连接组成浮块上移控制线路。通过设置真空罐、氮气压力罐、操作气动阀来控制气囊式浮块的上下移动，来完成不同液面的采样，通过设置真空罐、氮气压力罐、操作气动阀来实现采样的取出。

Description

一种石化液体储罐气囊式浮块采样装置

技术领域

本发明涉及石化设备技术领域，尤其涉及一种石化液体储罐气囊式浮块采样装置。

背景技术

石化储液罐人工采样需要爬梯登至罐顶，一般一个罐需要40分钟的时间，工作效率低；同时存在着高空作业的不安全隐患，如静电着火、因罐梯冬季结冰打滑、油罐腐蚀可能造成的人员高空坠落伤亡的危险。历史上曾多次发生过因采样静电引起的油罐着火爆炸的惨痛教训，不仅给企业造成重大损失，还造成人员的不安全事故。

随着采样技术和装备的完善，不断出现各式的罐下采样装置，如：浮筒式罐下采样器、浮球式罐下采样器、折臂式罐下采样器、伸缩式罐下采样器，这种情况改变了过去人工手段落后，劳动强度大、工作效率低的操作状况，但是，以上几种形式的采样器也存在一定使用局限：

1.折臂式、伸缩式采样器原理都是折叠原理，更适合于1000米3以下的立式浮顶或内浮盘储罐，因为过大的储罐需要采样折臂架或伸缩架的结构庞大，重量相应成倍增加也会给采样的准确度带来误差；机械联接数量增加，会加大机械故障率；在实际投入使用后，安装质量也是客户反馈的主要问题。

2.折臂式、伸缩式、浮筒式、浮球式采样器都存在固定架折弯处过多，取样软管固定在折叠架上也要折很多次弯。如果折弯不当，会随固定架折叠或伸缩出现软管被挤变形，出现管路堵塞，造成取样不准。

3.折臂式、伸缩式采样器在储罐内安装时,在长度方向上需要有足够的空间，这对于罐内有搅拌器和加热器的储罐要考虑如何避免干涉，带来施工上的不便和设备运行上的不安全。

发明内容

本发明提供一种石化液体储罐气囊式浮块采样装置，解决采样作业的安全、准确、可靠、寿命、效率的问题。

本发明的技术方案提供一种石化液体储罐气囊式浮块采样装置，包括真空罐、氮气压力罐、气控箱、单向阀、采样阀、气囊式浮块、管束、浮盘防旋转绳索，其中气控箱包括减压阀、采样置换阀、浮块控制阀、液面压力表，气囊式浮块设置在浮盘防旋转绳索上，真空罐、采样置换阀、采样阀连接组成采样控制线路，真空罐、浮块控制阀、气囊口连接组成浮块下移控制线路，氮气压力罐、减压阀、采样置换阀、单向阀、采样阀连接组成残留置换线路，氮气压力罐、浮块控制阀、气囊口连接组成浮块上移控制线路，液面压力表与测压口连接组成采样面液体压力测量线路，采样阀、单向阀及测压管、采样管末端固定于气囊式浮块上。

上述结构中，所述管束缠绕在浮盘防旋转绳索上。

上述结构中，所述采样阀为气控两位换向阀。

上述结构中，所述气囊式浮块由浮筒和气囊组成，气囊嵌入在浮筒中，浮盘防旋转绳索从气囊式浮块中间穿入。

上述结构中，所述采样控制线路上设有第一截止阀，浮块下移控制线路上设有第三截止阀，残留置换线路上设有第二截止阀，浮块上移控制线路上设有第三截止阀，液面压力表与测压口之间设有第四截止阀，采样阀与采样出口之间设有第五截止阀，所述第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、第五截止阀均设置在罐体外。

本发明还公开了一种石化液体储罐气囊式浮块采样装置的使用方法，包括：

步骤一，预将气囊式浮块移动至某个采样位置；

步骤二，观察气控箱里液面压力表显示数值与采样位置对应压力比较，调节气囊式浮块的高度位置，直至液面压力表显示数值等于采样位置对应压力；

步骤三，先操作采样置换阀打开储罐内的单向阀与氮气压力罐连通，采样阀处于关闭状态,再操作采样置换阀打开储罐内的单向阀与真空罐连通，清空采样管；

步骤四，先操作采样置换阀来打开罐内采样阀，采样管开始正常采样；

步骤五，调整采样置换阀手柄至中位，关闭采样阀；然后再将采样置换阀手柄调整下位，打开单向阀，单向阀与氮气压力罐连通，压力氮气将采样管残留的液体由采样出口排出，所获得液体为采样液体。

上述步骤中，所述氮气压力罐的气体、所述真空罐的气体为同一种气体，所述氮气压力罐的气源压力相对于大气压为0.7～0.9MPa，所述真空罐的气源真空负压相对于大气压为-0.2～-0.3MPa，即氮气压力罐的气源压力绝对压力为1.7～1.9MPa，真空罐的气源真空负压绝对压力为0.7～0.8MPa。

本发明的有益效果在于：通过设置真空罐、氮气压力罐来控制气囊式浮块的上下移动，来完成不同液面的采样，通过设置真空罐、氮气压力罐来实现采样的取出，有显著的效果：

1.适用范围更大(常规立式储罐的所有规格)。

2.采样器大小不随储罐变大而结构变大；其大小固定，不占用储罐内部过多空间；不影响罐内搅拌装置和拌热装置的安装和运转；不影响浮盘的运行和其它装置。

3.罐内所有软管制作成管束，以浮盘防旋转绳索为中心大半径缠绕，保证了软管上下移动的伸缩余量，沿绳索伸缩规范了管束的上下伸缩运动，避免了软管被折、挤压的问题而出现管路堵塞、破损状况。

4.储液罐内部采样结构简洁，施工简便，可以很方便的为在用的石化储液罐采样系进行改造升级。

5.操作简便，此操作系统为罐下采样系统，通过取样液面压力表显示监控取样位置，操作手柄控制浮块上下移动至要求位置。

6.采样准确，除满足GB4756-84《石油和液体石油新产品取样法》的规范中所要求的在油罐液位上部(液位高度的5/6处)，中部(即在储液高度的1/2处)，下部(即在储液高度的1/6处)采样，还可满足在油罐液位的任意指定位置高度采样。

7.使用安全、可靠，取样控制系统使用安全氮气介质进行气动控制，如，气囊的充气介质为氮气，用氮气置换残留液体样的操作。

8.使用寿命有保证，在保证罐内单套采样设备质量的前提下，备份一套罐内采样设备，以防意外损坏影响采样作业的进行。由于罐内采样设备结构紧凑，简洁，安装简单，大小固定不变，不影响罐内其它装置的使用，所以罐内配置为2套采样系统是比较合理的方案。

9.依据SH/T3414-2017《石油化工钢制立式储罐用采样器选用、检验及验收标准的》的要求，进行方案设计。该方案适用于液体储罐易挥发、易燃、易爆场所。

附图说明

图1为本发明的结构图。

图中，1-真空罐，2-氮气压力罐，3-气控箱，4-单向阀，5-采样阀，6-气囊式浮块，7-管束，8-浮盘防旋转绳索，9-测压口，10-采样出口，11-罐体，12-第一截止阀,13-第二截止阀,14-第三截止阀,15-第四截止阀,16-第五截止阀,17-气囊口，31-减压阀，32-采样置换阀，33-浮块控制阀，34-液面压力表，35-气控箱体。

具体实施方式

下面结合附图1和实施例对本发明作进一步的描述。

参照附图1所示，本发明为一种石化液体储罐气囊式浮块采样装置，包括真空罐1、氮气压力罐2、气控箱3、单向阀4、采样阀5、气囊式浮块6、管束7、浮盘防旋转绳索8、其中气控箱3包括减压阀31、采样置换阀32、浮块控制阀33、液面压力表34、气控箱体35，气囊式浮块6设置在浮盘防旋转绳索8上，真空罐1、采样置换阀32、采样阀5连接组成采样控制线路(图中的一和一两个接头气路连接成第一根管)，真空罐1、浮块控制阀33、气囊口17连接组成浮块下移控制线路(图中的三和三两个接头气路连接成第三根管)，氮气压力罐2、减压阀31、采样置换阀32、单向阀4、采样阀5连接组成残留置换线路(图中的二和二两个接头气路连接成第二根管)，氮气压力罐2、浮块控制阀33、气囊口17连接组成浮块上移控制线路(图中的三和三两个接头气路连接成第四根管)，液面压力表34与测压口9连接组成采样面液体压力测量线路(图中的四和四两个接头气路连接)，采样阀5、单向阀4及测压管、采样管末端固定于气囊式浮块6上，采样出口10与采样阀5气路连接(图中的五和五两个接头气路连接成第五根管)。

优选的，管束7缠绕在浮盘防旋转绳索8上。

优选的，管束7由五根管组成，即第二根管图中的二和二两个接头连接管子、第一根管中的一和一两个接头连接管子、第三根管中的三和三两个接头连接管子、第四根管中的四和四两个接头连接管子、第五根管中的五和五两个接头连接管子。

优选的，采样阀5为气控两位换向阀。

优选的，气囊式浮块6由浮筒和气囊组成，气囊嵌入在浮筒中，浮盘防旋转绳索8从气囊式浮块6的中间穿入。

优选的，气控箱3通过液面压力表34指示压力，控制储罐内的气囊式浮块6按所要求的取样位置上下移动；在准确的位置驻留，开始液体采样控制，采样结束时通过氮气置换出采样管内的残留液体，准备下次采样。

优选的，真空罐1是为控制系统提供负压功能，起促进系统动作反应灵敏的作用。氮气压力罐2是为气动系统提供驱动动力，使气囊式浮块6在正常的系统压力下工作。

优选的，氮气压力罐2内的气体为纯氮气，也可以为纯二氧化碳气体，或者两种气体混合。

优选的，采样阀5为气控两位换向阀，其固定于气囊式浮块6之上，其功能为：由罐外气控箱3发出的气控信号控制采样阀5的开启和关闭，“开启”使取样管路进入采样液体，“关闭”是停止采样液体的进入管路,当气控箱3打开气路时，氮气压力把弹簧顶回去，采样阀5开关就打开了，反之采样阀5关闭了。当气压第一次接入采样阀5时，采样阀5打开，气压消失，采样阀5关闭，当第二次气压接入采样阀5时，采样阀5与采样的管路接通，就可以把采样管路里的液体样本压出至采样出口10。

所述采样控制线路上设有第一截止阀12，浮块下移控制线路上设有第三截止阀14，残留置换线路上设有第二截止阀13，浮块上移控制线路上设有第三截止阀14，液面压力表34与测压口9之间设有第四截止阀15，采样阀5与采样出口10之间设有第五截止阀16。

单向阀4的作用是在取样过程接近完成时，采样阀5已关闭，此时经单向阀4充入氮气，将取样管路内的残留液体样排出。

气囊式浮块6由浮筒和气囊组成，气囊嵌入在浮筒中，其固定方式被浮盘防旋转绳索8穿入，通过控制气囊中的气体量的多少来改变其所受浮力的大小，从而使气囊式浮块6沿浮盘防旋转绳索8向上或向下移动。

管束7是为连接系统各功能器件的软管，所选用的管束7及所连接的开关阀、接头要保证不受罐内液体的腐蚀，连接可靠。

工作原理：通过设置真空罐1、氮气压力罐2来控制气囊式浮块6的上下移动来完成不同液面的采样，通过设置真空罐1、氮气压力罐2来实现采样的取出。

罐内安装：

1.在浮盘防旋转绳索8附近设置管束7的采样出口10及各软管接口；

2.了解储罐储满液体后的液面高度估算软管总长；

3.将浮盘防旋转绳索8穿入气囊式浮块6；

4.将各软管做成管束7，同时将管束7以浮盘防旋转绳索8为中心大直径緾绕若干圈；

5.将管束7连接于气囊式浮块6和罐底的截止阀；

6.检查连接是否可靠，管路是否畅通完好；

7.检查采样阀5、单向阀4及测压管、采样管末端是否牢靠的固定于气囊式浮块6本体上；

8.待罐外控制器件安装完毕进行整体调试。

罐外安装：

1.将已充入气体的氮气罐2和真空罐1，整齐布置于储罐下的采样出口10附近；

2.将气控箱3布置于便于操作的位置，将管线连接气控箱3和氮气压力罐2、真空罐1；

3.试操作气控箱3手柄，检查各控制阀是否工作正常，检查气密性；

4.将外部管路连接于储罐下部的截止阀，关闭控制管入口：第一截止阀12、第二截止阀13、第三截止阀14、第四截止阀15；

待罐外安装完毕，进行整体调试。

1,储液罐实施采样系统改造前，应先了解储液罐的类型；储存液体的性质；罐体11的大小和液面高度；浮盘防旋转装置绳索8的安装形式和浮盘防旋转绳索8规格；罐内其它一些装置对安装采样系统是否有影响。

2,实施方案要考虑到：气囊式浮块6与浮盘防旋转绳索8串接后，能否上下移动顺畅；罐内元器件选用耐腐蚀性能好的材料；计算出气囊式浮块6处于罐体11最上端时所需要的管束长度；设置必要的安全阀；配套与采样液体流出口相连接的器具；推荐备份一套采样系统。

3,现场安装要注意到：采样系统的元器件及配套产品要有合格证及相关资质；按图1将各元器件连接好后，检查气路各段是否畅通，阀动作是否正常；氮气压力罐2的气源压力相对于大气压为0.7～0.9MPa；真空罐1的气源真空负压相对于大气压为-0.2～-0.3MPa，即氮气压力罐2的气源压力绝对压力为1.7～1.9MPa；真空罐1的气源真空负压绝对压力为0.7～0.8MPa，遵守现场作业规章。

一种石化液体储罐气囊式浮块采样装置的使用方法，包括：

步骤一，打开第三截止阀14、第四截止阀15，预将气囊式浮块6移动至某个采样位置；

步骤二，观察观察气控箱3里液面压力表34显示数值与采样位置对应压力比较，调节气囊式浮块6的高度位置，直至液面压力表34显示数值等于采样位置对应压力；

步骤三，打开第二截止阀13、第五截止阀16，先操作采样置换阀32打开储罐内的单向阀4与氮气压力罐2连通，采样阀5处于关闭状态,再操作采样置换阀32打开储罐内的单向阀4与真空罐1连通，清空采样管，关闭第五截止阀16；

步骤四，打开第一截止阀12，先操作采样置换阀32来打开罐内采样阀5，采样管开始正常采样；

步骤五，调整采样置换阀32手柄至中位，关闭采样阀5；然后再将采样置换阀32手柄调整下位，打开单向阀4、第五截止阀16，单向阀4与氮气压力罐2连通，压力氮气将采样管残留的液体由采样出口10排出，所获得液体为采样液体，关闭第二截止阀13、第四截止阀15、第三截止阀14、第一截止阀12，至此所有截止阀关闭，可以拆除罐外部分装置，待下次使用时再安装。

优选的，所述氮气压力罐2内的气体、真空罐1的气体为同一种气体，氮气压力罐2的气源压力相对于大气压为0.7～0.9MPa；真空罐1的气源真空负压相对于大气压为-0.2～-0.3MPa，即氮气压力罐2的气源压力绝对压力为1.7～1.9MPa；真空罐1的气源真空负压绝对压力为0.7～0.8MPa。

待储罐内充满储液后，开始首次启用采样系统进行采样作业。

以下以采样位置为1/6L的步骤来说明：

a,打开第三截止阀14、第四截止阀15，预先将气囊式浮块6移动至标准采样位置1/6L，L：液面总高度；

b,观察观察气控箱3里液面压力表34显示数值，其数值大于5/6ρgL,ρ:液体密度；气囊式浮块6需要上浮，将浮块控制阀33手柄缓慢向上搬动，气囊进气，待进气达到一定量时，气囊体积变大，浮力也变大，气囊式浮块6开始上浮移动；当压力表读数接近P1＝5/6ρgL时，手柄在中位上下反复调整后，使液面压力表34读数稳定在P1,气囊式浮块6应停留在1/6L位置上；

c,如果液面压力表34显示数值小于5/6ρgL,气囊式浮块6需要下浮移动，将浮块控制阀33手柄过中位缓慢向下搬动，气囊排气，待排气达到一定量时，气囊式浮块6开始向下浮移动；当液面压力表34读数接近P1＝5/6ρgL时，手柄在中位上下反复调整后，使液面压力表34读数稳定在P1,气囊式浮块6应停留在1/6L位置上；

d,采样前，打开第二截止阀13、第五截止阀16,先操作采样置换阀32来打开储罐内的单向阀4来控制管段与储罐外部的氮气压力罐2连通，采样阀5处于关闭状态，采样管段为空，再操作采样置换阀32来打开储罐内的单向阀4控制管段与储罐外部的真空罐1连通，清空采样管，关闭第五截止阀16；

e,打开第一截止阀12，液体采样，将气控箱3里的采样置换阀32控制手柄向上搬动来打开罐内采样阀5，采样液体流入采样管，开始正常采样；

f,采样结束前，搬动气控箱3里的采样置换阀32手柄回中位，关闭采样阀5；然后再将气控箱3里的采样置换阀32手柄向下搬动来打开单向阀4，打开第五截止阀16，罐内单向阀4与氮气压力罐2连通，压力氮气将采样管残留的液体排出，使采样管内无残留液体，所获得液体为采样液体，关闭第二截止阀13、第四截止阀15，关闭第三截止阀14、第一截止阀12，至此所有截止阀关闭，可以拆除罐外部分装置，待下次安装使用。

另两处标准采样位置H2＝1/2L；H3＝1/6L，其H2对应的压力为1/2ρgL；H3对应的压力为5/6ρgL。

在一具体实施例中，如果所测量的液体为非可燃的液体，那么氮气压力罐2可以用空气压力罐代替，氮气压力罐2装空气成本低。

在一具体实施例中，采样出口10与第五截止阀16之间设有单向阀，以避免外面空气进入管道里。

在一具体实施例中，管束7缠绕在浮盘防旋转绳索8上，也可以是一起组成管束后再缠绕，也可以单根管分别缠绕。

在一具体实施例中，第一截止阀12、第二截止阀13、第三截止阀14、第四截止阀15、第五截止阀16也可以在取样前一起全部打开，再在取样完成再一起全部关闭。

以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制。在本发明的技术思想范畴内，可以出现各种变形及修改，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明所保护的范围。

Claims (7)

1.一种石化液体储罐气囊式浮块采样装置，其特征是：包括真空罐、氮气压力罐、气控箱、单向阀、采样阀、气囊式浮块、管束、浮盘防旋转绳索，其中气控箱包括减压阀、采样置换阀、浮块控制阀、液面压力表，气囊式浮块设置在浮盘防旋转绳索上，真空罐、采样置换阀、采样阀连接组成采样控制线路，真空罐、浮块控制阀、气囊口连接组成浮块下移控制线路，氮气压力罐、减压阀、采样置换阀、单向阀、采样阀连接组成残留置换线路，氮气压力罐、浮块控制阀、气囊口连接组成浮块上移控制线路，液面压力表与测压口连接组成采样面液体压力测量线路，采样阀、单向阀及测压管、采样管末端固定于气囊式浮块上。

2.根据权利要求1所述的一种石化液体储罐气囊式浮块采样装置，其特征是：所述气囊式浮块由浮筒和气囊组成，气囊嵌入在浮筒中，浮盘防旋转绳索从气囊式浮块中间穿入。

3.根据权利要求1所述的一种石化液体储罐气囊式浮块采样装置，其特征是：所述管束缠绕在浮盘防旋转绳索上。

4.根据权利要求1所述的一种石化液体储罐气囊式浮块采样装置，其特征在于：所述采样阀为气控两位换向阀。

5.根据权利要求1所述的一种石化液体储罐气囊式浮块采样装置，其特征在于：所述采样控制线路上设有第一截止阀，浮块下移控制线路上设有第三截止阀，残留置换线路上设有第二截止阀，浮块上移控制线路上设有第三截止阀，液面压力表与测压口之间设有第四截止阀，采样阀与采样出口之间设有第五截止阀，所述第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、第五截止阀均设置在罐体外。

6.根据权利要求1-5中任何一项权利要求所述的一种石化液体储罐气囊式浮块采样装置的使用方法，包括：

步骤一，预将气囊式浮块移动至某个采样位置；

步骤二，观察气控箱里液面压力表显示数值，并与采样位置的对应压力数值比较，调节气囊式浮块的高度位置，直至气控箱液面压力表显示数值等于采样位置的对应压力数值；

步骤三，先操作采样置换阀打开储罐内的单向阀与氮气压力罐连通，采样阀处于关闭状态,再操作采样置换阀打开储罐内的单向阀与真空罐连通，清空采样管；

步骤四，先操作采样置换阀来打开罐内采样阀，采样管开始正常采样；

步骤五，调整采样置换阀手柄至中位，关闭采样阀；然后再将采样置换阀手柄调整下位，打开单向阀，单向阀与氮气压力罐连通，压力氮气将采样管残留的液体由采样出口排出，所获得液体为采样液体。

7.根据权利要求6所述的一种石化液体储罐气囊式浮块采样装置的使用方法，其特征在于：所述氮气压力罐的气体、所述真空罐的气体为同一种气体，所述氮气压力罐的气源压力绝对压力为1.7～1.9MPa，所述真空罐的气源真空负压绝对压力为0.7～0.8MPa。