CN113374946B - 一种液化天然气输送软管安全处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液化天然气输送软管安全处理系统，涉及液化天然气输送领域，包括监测集成单元以及船舶响应单元，监测集成单元根据真空绝热层内温度、压力和可燃气体浓度的数值确定报警等级，船舶响应单元根据报警等级确定相应的响应措施，解决了利用液化天然输送软管进行液化天然气输送过程中无法对其泄露进行有效感知和应急响应的问题；根据报警等级实现声光报警提示、ESD应急切断系统和应急释放系统的联动功能，响应迅速，有效降低液化天然气泄露安全风险。

Description

一种液化天然气输送软管安全处理系统

技术领域

本发明涉及液化天然气输送领域，尤其涉及一种液化天然气输送软管安全处理系统。

背景技术

液化天然气是天然气经过压缩、冷却至其沸点-162℃后变成的液体，体积约为同量气态天然气的1/625,主要成分为甲烷。近年来随着我国对天然气需求量的迅速增长，2017年已经成为全球第二大进口国。液化天然气输送软管作为液化天然气输送的重要装备，随着国家对环保的重视，清洁能源使用比重越来越大，液化天然气输送软管作为液化天然气船岸传输、液化天然气船对船过驳作业、FSRU过驳传输作业、液化天然气加注船STS加注作业、FLNG外输作业等关键设备其使用量也越来越大。液化天然气输送软管具有柔软性好、重量轻、耐腐蚀、操作简单安全、通用性好、两船间运动补偿高等优点，在液化天然气装卸、加注、过驳和外输作业中得到了广泛应用。

液化天然气软管用途非常广泛，由于软管具有柔软性好、重量轻、两船之间运动补偿高的优点，成为液化天然气外输系统最核心的装备,考虑到液化天然气的低温和可燃性，一旦发生泄漏，事故后果难以预测。目前，液化天然气输送软管有加强型波纹软管、复合软管和真空绝热软管三种类型，这三种类型的液化天然气输送软管在使用过程中都没有有效的泄露检测和响应处理手段，其中真空绝热软管的使用量较多；

申请人之前申请了一件涉及原油输送的专利，公开号是CN107101089A，其公开了一种输送常温原油的外输软管无线报警装置,包括外输软管端无线发射报警装置和中控室无线信号接收端装置；所述外输软管端无线发射报警装置包括第一微处理单元，与第一微处理单元相连接的射频发射系统和压力传感器，与射频发射系统相连接的发射天线，以及供电电源；所述中控室无线信号接收端装置包括第二微处理单元，与第二微处理单元相连接的射频接收系统、声音报警装置和显示屏，以及与射频接收系统相连接的接收天线；申请人公司作为行业的头部企业，持续引导输送软管的发展进程，发明人发现目前天然气输送软管一般通过人员目视监测或者根据输送软管内压力变化判断是否存在泄露，再由人工采取停止输送和检测等安全措施，其存在不准确和滞后的问题，导致安全风险大，且由于海浪影响，天然气输送软管轻微弯折极易影响其内部压力变化，造成压力传感系统噪音干扰较多，工作人员不得不频繁停机检查,影响输送进度，鉴于液化天然气存在无色无味且易挥发的特性，具有泄露不易发现和高浓度区域易爆炸的特点，其相较于原油更加危险，因此发明人积极探索如何能够及时发现输送软管泄漏并自动采取正确、有效的应急手段，进而有效降低液化天然气输送作业安全风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种液化天然气输送软管安全处理系统，其能够有效降低液化天然气输送过程中泄露的安全风险。

本发明是通过以下技术方案予以实现：一种液化天然气输送软管安全处理系统，液化天然气输送软管从内至外依次包括内层波纹管、真空绝热层、外层波纹管以及铠装层，包括监测集成单元以及船舶响应单元，监测集成单元安装在液化天然气输送软管的法兰短节上，而监测集成单元用于检测真空绝热层的温度、压力和可燃气体浓度的数值，当真空绝热层内温度、压力和可燃气体浓度的任意一项数值超过设定阈值时触发一级报警信号，任意两项数值超过设定阈值时触发二级报警信号，三项数值均超过设定阈值时触发三级报警信号，报警信号发送至船舶响应单元，船舶响应单元根据报警信号确定异常的液化天然气输送软管，并根据报警信号的等级自动启动分级响应措施。

根据上述技术方案，优选地，船舶响应单元包括三级联动子系统，三级联动子系统包括声光设备、ESD应急切断系统以及应急释放系统，当船舶响应单元接收一级报警信号时，通过声光设备实现声光报警提示；当船舶响应单元接收二级报警信号时， ESD应急切断系统关断；当船舶响应单元接收三级报警信号时，通过应急释放系统实现液化天然气输送软管的一端紧急脱离。

根据上述技术方案，优选地，监测集成单元包括电连接的温度、压力和可燃气体浓度三合一的集成传感器、第一MCU芯片以及射频无线发射器，集成传感器检测真空绝热层内温度、压力和可燃气体浓度的数值，第一MCU芯片用于接收并处理集成传感器的数值，而射频无线发射器将分级的报警信号进行发送。

根据上述技术方案，优选地，船舶响应单元还包括无线信号接收器和第二MCU芯片，无线信号接收器用于接收射频无线发射器发送的分级的报警信号，第二MCU芯片对报警信号降噪处理，并与声光设备、ESD应急切断系统以及应急释放系统通信连接。

根据上述技术方案，优选地，监测集成单元螺纹连接在液化天然气输送软管上，液化天然气输送软管上设有与监测集成单元相适配的安装座，并且监测集成单元的检测端口位于真空绝热层内。

根据上述技术方案，优选地，监测集成单元的外侧密封有不锈钢外壳。

根据上述技术方案，优选地，船舶响应单元还包括信号接收装置显示屏，用于显示异常液化天然气输送软管的位置编号。

根据上述技术方案，优选地，射频无线发射器是RF模块。

本发明的有益效果是：

（1）本发明解决了利用液化天然输送软管进行液化天然气输送过程中无法对其泄露进行有效感知和应急响应的问题；

（2）监测集成单元具备出色的耐低温性能和耐腐蚀性能，故障率低、易于制造、能耗低、安全可靠等特点；

（3）船舶响应单元具备良好的人机交互显示功能，方便人员观察读取数据；

（4）监测集成单元包括温度、压力和可燃气体浓度三合一的集成传感器，并根据数据变化判断报警信号的等级，根据报警等级启动不同的应急响应动作，准确度高且可靠性强，有效降低液化天然气输送作业安全风险。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例应用的液化天然气输送软管结构示意图。

图2示出了根据本发明的实施例的工作原理结构示意图。

图3示出了根据本发明的实施例中监测集成单元的结构示意图。

图4示出了根据本发明的实施例中船舶响应单元的结构示意图。

图中：1、监测集成单元；2、船舶响应单元；3、内层波纹管；4、真空绝热层；5、外层波纹管；6、铠装层；7、锂电池电源；8、集成传感器；9、第一MCU芯片；10、射频无线发射器；11、无线信号接收器；12、第二MCU芯片；13、信号接收装置显示屏；14、三级联动子系统；15、安装座。

具体实施方式

下面将结合附图对发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

如图所示，本发明提供了一种液化天然气输送软管安全处理系统，包括监测集成单元1以及船舶响应单元2，监测集成单元1安装在液化天然气输送软管的法兰短节上，而液化天然气输送软管从内至外依次包括内层波纹管3、真空绝热层4、外层波纹管5以及铠装层6，监测集成单元1用于检测真空绝热层4内温度、压力以及可燃气体浓度的数值，当真空绝热层4内温度、压力和可燃气体浓度的任意一项数值超过设定相对应的阈值时触发一级报警信号，任意两项数值超过设定阈值时触发二级报警信号，三项数值均超过设定阈值时触发三级报警信号，报警信号发送至船舶响应单元，船舶响应单元根据报警信号确定异常的液化天然气输送软管，并根据报警信号的等级自动启动分级响应措施，其中，

监测集成单元1包括锂电池电源7、集成传感器8、第一MCU芯片9以及射频无线发射器10，锂电池电源7用于供电，集成传感器8检测真空绝热层4内温度、压力和可燃气体浓度的数值，第一MCU芯片9分别与集成传感器8和射频无线发射器10电连接，第一MCU芯片9处理集成传感器8的温度、压力和可燃气体浓度的数值，确定报警信号是一级报警信号、二级级报警信号还是三级报警信号，而射频无线发射器10发送报警信号；

船舶响应单元2包括无线信号接收器11、第二MCU芯片12、信号接收装置显示屏13以及三级联动子系统14，无线信号接收器11用于接收射频无线发射器10发送的报警信号，经第二MCU芯片12数据降噪筛选处理，而三级联动子系统14包括与第二MCU芯片12通信连接的声光设备、ESD应急切断系统以及应急释放系统，当船舶响应单元2接收一级报警信号时，通过声光设备实现声光报警提示；当船舶响应单元2接收二级报警信号时， ESD应急切断系统关断；当船舶响应单元2接收三级报警信号时，通过应急释放系统实现液化天然气输送软管的一端紧急脱离，进而实现提供声光报警提示、ESD应急切断系统关断和应急释放系统的三种不同危险等级的报警联动，通过前期编入软件程序能在信号接收装置显示屏13上显示异常软管的位置编号，并触发三级联动子系统14，进而实现确定并关闭异常的液化天然气输送软管，不仅准确度高且可靠性强，有效降低液化天然气输送作业安全风险。

工作过程：

当液化天然气输送软管的内层波纹管3发生破损导致液化天然气泄露到至真空绝热层4，环状空隙的真空绝热层4内的液化天然气受热气化后导致真空绝热层4的温度、压力和可燃气体浓度快速发生数值，如未快速且及时作出反应动作，无色无味的液化天然气将可能在较短时间内受热爆裂外层波纹管5，遇明火后该区域将存在爆炸的可能性，无疑对于处于该区域的LNG运输船将存在极大的安全风险；

本实施例可设定真空绝热层4内温度的阈值为50℃，压力的阈值为2bar以及可燃气体浓度的阈值为50mg/m³，当真空绝热层4内温度值低于负50℃时触发系统报警，当压力数值超过2bar时触发系统报警，当可燃气体浓度超过50mg/m³时触发系统报警，集成传感器8将三种数值信号转化为电信号，并通过第一MCU芯片9进行记录并确定报警等级，再通过射频无线发射器10发送报警信号，此处的射频无线发射器10优选为RF模块，进而起到了实时监测液化天然气输送软管异常的作用；

无线信号接收器11接收报警信号，经过第二MCU芯片12对报警信号数据识别和降噪处理后，在信号接收装置显示屏13上显示报警信息和报警等级，触发三级联动子系统14，即当船舶响应单元2接收一级报警信号时，表明此时内层波纹管3轻微泄漏或输送软管存在挤压变形等情况，通过声光设备实现声光报警提示，便于工作人员对输送软管进行安全排查；当船舶响应单元2接收二级报警信号时，即表明输送软管的真空绝热层4内存在少量泄漏的液化天然气，此时ESD应急切断系统关断，即输送船只立刻通过ESD应急切断系统关闭输送泵以及应急截止阀，再安排工作人员进行安全排查；当船舶响应单元2接收三级报警信号时，表明此时输送软管的真空绝热层4内存在大量的液化天然气泄漏，此时为了两艘运输船的安全，输出端的运输船通过应急释放系统实现液化天然气输送软管的一端紧急脱离，两只运输船快速驶离该区域，进而保障两只运输船的安全。

进一步的，监测集成单元1螺纹连接在液化天然气输送软管的法兰短节上，液化天然气输送软管上等间距设有多组与监测集成单元1相适配的安装座15，并且监测集成单元1的检测端口位于真空绝热层4内。

进一步的，监测集成单元1的外侧设有不锈钢外壳，而不锈钢外壳使其具备密封及耐低温性能。

本实施例的有益效果是：

（1）本发明解决了利用液化天然输送软管进行液化天然气输送过程中无法对其泄露进行有效感知和应急响应的问题；

（2）监测集成单元1具备出色的耐低温性能和耐腐蚀性能，故障率低、易于制造、能耗低、安全可靠等特点；

（3）船舶响应单元2具备良好的人机交互显示功能，方便人员观察读取数据；

（4）监测集成单元1包括温度、压力和可燃气体浓度三合一的集成传感器8，并根据数据变化判断报警信号的等级，根据报警等级启动不同的应急响应动作，准确度高且可靠性强，有效降低液化天然气输送作业安全风险。

在发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种液化天然气输送软管安全处理系统，液化天然气输送软管从内至外依次包括内层波纹管、真空绝热层、外层波纹管以及铠装层，其特征在于，包括监测集成单元以及船舶响应单元，监测集成单元安装在液化天然气输送软管的法兰短节上，而监测集成单元用于检测真空绝热层的温度、压力和可燃气体浓度的数值，当真空绝热层内温度、压力和可燃气体浓度的任意一项数值超过设定阈值时触发一级报警信号，任意两项数值超过设定阈值时触发二级报警信号，三项数值均超过设定阈值时触发三级报警信号，报警信号发送至船舶响应单元，船舶响应单元根据报警信号确定异常的液化天然气输送软管，并根据报警信号的等级自动启动分级响应措施。

2.根据权利要求1所述的一种液化天然气输送软管安全处理系统，其特征在于，所述船舶响应单元包括三级联动子系统，所述三级联动子系统包括声光设备、ESD应急切断系统以及应急释放系统，当船舶响应单元接收一级报警信号时，通过声光设备实现声光报警提示；当船舶响应单元接收二级报警信号时，ESD应急切断系统关断；当船舶响应单元接收三级报警信号时，通过应急释放系统实现液化天然气输送软管的一端紧急脱离。

3.根据权利要求1所述的一种液化天然气输送软管安全处理系统，其特征在于，所述监测集成单元包括电连接的温度、压力和可燃气体浓度三合一的集成传感器、第一MCU芯片以及射频无线发射器，集成传感器检测真空绝热层内温度、压力和可燃气体浓度的数值，第一MCU芯片用于接收并处理集成传感器的数值，而射频无线发射器将分级的报警信号进行发送。

4.根据权利要求2所述的一种液化天然气输送软管安全处理系统，其特征在于，所述船舶响应单元还包括无线信号接收器和第二MCU芯片，无线信号接收器用于接收射频无线发射器发送的分级的报警信号，第二MCU芯片对报警信号降噪处理，并与声光设备、ESD应急切断系统以及应急释放系统通信连接。

5.根据权利要求3所述的一种液化天然气输送软管安全处理系统，其特征在于，所述监测集成单元螺纹连接在液化天然气输送软管上，液化天然气输送软管上设有与监测集成单元相适配的安装座，并且监测集成单元的检测端口位于真空绝热层内。

6.根据权利要求5所述的一种液化天然气输送软管安全处理系统，其特征在于，所述监测集成单元的外侧密封有不锈钢外壳。

7.根据权利要求4所述的一种液化天然气输送软管安全处理系统，其特征在于，所述船舶响应单元还包括信号接收装置显示屏，用于显示异常液化天然气输送软管的位置编号。

8.根据权利要求6所述的一种液化天然气输送软管安全处理系统，其特征在于，所述射频无线发射器是RF模块。

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