CN116878591A - 一种油气储罐光纤无源安全监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及油气储罐检测的技术领域，尤其是涉及一种油气储罐光纤无源安全监测装置及方法，包括数据处理装置、光缆及多个气体传感器，所述光缆缠绕在浮盘上并靠近橡胶圈设置，多个所述气体传感器分布式布设于所述浮盘上，所述光缆包括多根不同的纤芯，多根所述纤芯分为两组，两组纤芯分别与所述数据处理装置电性连接，定义一组纤芯为测温纤芯，另一组纤芯为测气纤芯，所述测温纤芯用于测温，所述测气纤芯远离数据处理装置的一端分别与多个所述气体传感器电性连接。本申请具有减小油罐使用过程中存在安全隐患的可能性的效果。

Description

一种油气储罐光纤无源安全监测装置及方法

技术领域

本申请涉及油气储罐检测的技术领域，尤其是涉及一种油气储罐光纤无源安全监测装置及方法。

背景技术

目前，油气储罐是用于储存油品、化学品及液化气等可燃、易燃液体的常用设备之一，而浮顶罐是油气储罐中较为常见的一种。浮顶罐（以下简称油罐）内通常设置有一个浮盘，浮盘浮在油面上，随着油面进行升降，且浮盘与油罐内壁之间会设置有一个橡胶圈起到密封的作用，从而大大减少了油面上方的气体空间，一方面可以大幅降低所储存物料的蒸发损耗，另一方面可以避免油罐内部产生负压，导致油罐发生爆炸。

根据国家标准《石油储备库设计规范GB50737-2011》第8.6.2明确规定，在油罐上应设置火灾自动探测装置，并应根据消防灭火系统联动控制要求划分火灾探测器的探测区域。

目前，油罐火情监测主要采用分布式光纤感温探测器进行检测。分布式光纤感温探测器是一种利用拉曼散射效应和光时域/频域反射原理设计的光纤感温探测器，属于新一代线型光纤感温探测器，其直接采用光纤作为传感器，无需额外的测温元件，能实现光纤沿线上任何一点的温度分布式测量，无测量盲区，与准分布式光纤光栅测温系统相比，监测信息更加丰富，传感器更加可靠。

针对上述中的相关技术：光纤感温探测器仅能对油罐内的温度进行监测，但在浮盘移动的过程中，橡胶圈与油罐内壁之间存在摩擦，容易使得橡胶圈出现磨损，从而使得橡胶圈与油罐内壁之间出现间隙，导致油罐内部的油气发生泄漏。此时，若橡胶圈摩擦生热，则极易与泄漏出的甲烷、丙烷等烷类气体、原油发生反应引起爆炸。因此，在油罐使用过程中存在安全隐患。

发明内容

为了减小油罐使用过程中存在安全隐患的可能性，本申请提供一种油气储罐光纤无源安全监测装置及方法。

第一方面，本申请提供一种油气储罐光纤无源安全监测装置，采用如下的技术方案：

一种油气储罐光纤无源安全监测装置，包括数据处理装置、光缆及多个气体传感器，所述光缆缠绕在浮盘上并靠近橡胶圈设置，多个所述气体传感器分布式布设于所述浮盘上，所述光缆包括多根不同的纤芯，多根所述纤芯分为两组，两组纤芯分别与所述数据处理装置电性连接，定义一组纤芯为测温纤芯，另一组纤芯为测气纤芯，所述测温纤芯用于测温，所述测气纤芯远离数据处理装置的一端分别与多个所述气体传感器电性连接。

通过采用上述技术方案，测温纤芯能够对橡胶圈和油罐内的温度进行监测，气体传感器能够对油罐内的油气浓度进行监测，且气体传感器能够通过测气纤芯将监测信号传递给数据处理装置，从而在只用一根光缆的前提下，能够实时监测油罐内是否存在油气泄漏及温度异常的情况，进而有利于减小油罐使用过程中存在安全隐患的可能性。

可选的，所述气体传感器为激光甲烷探测器。

通过采用上述技术方案，便于精确对油罐内的甲烷浓度进行监测，从而有利于实时监测油罐内的油气泄漏的情况。

可选的，还包括应急装置，所述应急装置设置在所述浮盘上，所述应急装置与所述数据处理装置电性连接，所述应急装置用于阻碍油气泄漏。

通过采用上述技术方案，当气体传感器监测到油罐内出现油气泄漏的情况时，数据处理装置能够给应急装置传递信号，使得应急装置工作，对橡胶圈与油罐之间的空隙进行封堵，从而有利于减小油气泄漏到外界的可能性，一定程度上降低了油气泄漏后造成安全隐患的可能性，且有利于减少油气的蒸发损耗。

可选的，所述应急装置包括升降组件及弹性密封圈，所述升降组件、所述弹性密封圈分别设置在所述浮盘上，所述升降组件与所述数据处理装置电性连接，所述弹性密封圈的一端与油罐内壁贴合，所述弹性密封圈的另一端与所述升降组件连接，所述升降组件用于带动所述弹性密封圈进行升降，所述弹性密封圈用于封堵所述橡胶圈与所述油罐内壁之间的空隙。

通过采用上述技术方案，当需要对橡胶圈与油罐内壁之间的空隙进行封堵时，升降组件能够带动弹性密封圈向橡胶圈移动，使得弹性密封圈能够被挤压在橡胶圈与油罐内壁之间，从而有利于减小油气发生泄漏的可能性，进而有利于降低油气泄漏后造成安全隐患的可能性。

可选的，所述弹性密封圈的横截面呈L型设置，所述浮盘上开设有环槽，所述弹性密封圈的一端滑移插设在所述环槽内，所述弹性密封圈的另一端与所述油罐内壁贴合，所述光缆、所述气体传感器分别位于所述弹性密封圈靠近所述油罐内壁的一侧。

通过采用上述技术方案，弹性密封圈与浮盘相互配合，使得弹性密封圈与浮盘之间能够形成空腔，从而当油气发生泄漏时，泄漏出的油气能够被暂存在空腔内，使得油气不易直接发生扩散，以便于气体传感器检测，且有利于减少油气的蒸发损耗。

可选的，所述应急装置还包括导向组件，所述导向组件包括导向件及连接件，所述导向件与所述升降组件连接，所述导向件向远离所述弹性密封圈的方向倾斜，所述导向件上开设有导向槽，所述连接件设置在所述弹性密封圈远离所述油罐内壁的一侧，所述连接件远离所述弹性密封圈的一端滑移插设在所述导向槽内。

通过采用上述技术方案，导向件倾斜设置，从而当升降组件带动导向件向远离浮盘的方向移动时，导向件能够对连接件施加作用力，使得连接件向靠近油罐内壁的方向移动，连接件带动弹性密封圈移动，使得弹性密封圈的直径增大，进而便于使弹性密封圈分别抵紧油罐的内壁和浮盘，以阻碍油气的泄漏。

可选的，所述连接件、所述导向槽的横截面均呈燕尾型设置。

通过采用上述技术方案，进一步减小了连接件与导向件发生脱离的可能性。

可选的，所述导向组件设置有多个，多个所述导向组件环绕所述弹性密封圈的轴线均匀分布，多个所述导向组件分别与所述升降组件连接。

通过采用上述技术方案，升降组件能够同步带动多个导向组件移动，从而使得多个导向组件能够共同对弹性密封圈进行作用，以便于调整弹性密封圈的直径。

可选的，所述升降组件包括驱动件及连接环，所述驱动件设置在所述浮盘上并与所述数据处理装置电性连接，所述连接环与所述弹性密封圈同轴设置，所述连接环分别与所述驱动件和所述弹性密封圈连接。

通过采用上述技术方案，连接环的设置，使得驱动件能够稳定带动整体弹性密封圈进行升降，从而便于利用弹性密封圈对橡胶圈与油罐内壁之间的空隙进行封堵。

第二方面，本申请提供一种油气储罐光纤无源安全监测方法，采用如下的技术方案：

一种油气储罐光纤无源安全监测方法，包括上述内容中的任意一种油气储罐光纤无源安全监测装置，具有以下步骤：

测温纤芯实时对橡胶圈和油罐内的温度进行监测，并将监测信号实时传递给数据处理装置；

气体传感器实时对油罐内的油气浓度进行监测，并通过测气光纤将监测信号传递给数据处理装置；

数据处理装置对监测信号进行处理，以实现对油罐的实时监测。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过数据处理装置、光缆及气体传感器的相互配合，能够实时监测油罐内是否存在油气泄漏及温度异常的情况，从而有利于减小油罐使用过程中存在安装隐患的可能性；

2.通过光缆、气体传感器、升降组件、弹性密封圈、导向件及连接件的相互配合，使得弹性密封圈与浮盘之间能够形成空腔，从而当油气发生泄漏时，泄漏出的油气能够被暂存在空腔内，以便于减少油气的蒸发损耗，且升降组件能够通过导向件及连接件带动弹性密封圈移动，以使弹性密封圈的直径增大，进而便于使弹性密封圈分别抵紧油罐的内壁和浮盘，进一步减小了油气的蒸发损耗；

3.连接环的设置，使得驱动件能够稳定带动整体弹性密封圈进行升降，以便于利用弹性密封圈对橡胶圈与油罐内壁之间的空隙进行封堵。

附图说明

图1是本申请实施例1的一种油气储罐光纤无源安全监测装置的整体结构示意图。

图2是本申请实施例2的一种油气储罐光纤无源安全监测装置的整体结构示意图。

图3是本申请实施例2的应急装置的结构示意图。

图4是本申请实施例2的浮盘与橡胶圈的结构示意图。

图5是本申请实施例2的导向组件的结构示意图。

附图标记说明：

1、数据处理装置；11、控制器；12、信号接收模块；2、光缆；21、测温纤芯；22、测气纤芯；3、气体传感器；4、油罐；5、浮盘；51、环槽；6、橡胶圈；7、应急装置；71、升降组件；711、驱动件；712、连接环；72、导向组件；721、导向件；7211、导向槽；722、连接件；73、弹性密封圈。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种油气储罐光纤无源安全监测装置。

实施例1，参照图1，油气储罐光纤无源安全监测装置包括数据处理装置1、光缆2及气体传感器3。其中，数据处理装置1设置在油罐4外，光缆2缠绕在浮盘5上并靠近橡胶圈6设置，气体传感器3设置在浮盘5上并与光缆2电性连接，从而便于对油罐4进行实时监测，进而有利于减小油罐4使用过程中存在安全隐患的可能性。

光缆2包括多根不同的纤芯，多根纤芯分为两组，两组纤芯分别与数据处理装置1电性连接。定义一组纤芯为测温纤芯21，另一组纤芯为测气纤芯22。其中，测温纤芯21用于检测橡胶圈6及油罐4内的温度，并将检测到的温度信号传递给数据处理装置1进行处理。

气体传感器3设置有多个，多个气体传感器3环绕浮盘5的轴线等间距分布在浮盘5上，且多个气体传感器3分别与测气纤芯22电性连接，从而使得气体传感器3所监测到的信号能够通过测气纤芯22传递给数据处理装置1进行处理。本实施例中的气体传感器3为激光甲烷探测器，激光甲烷探测器用于监测甲烷分子对于特定波长的激光的吸收信号。

数据处理装置1包括控制器11及与控制器11电性连接的信号接收模块12，控制器11内装载有监测软件，监测软件内预设有常压状态下橡胶圈6的温度及油罐4内的温度和油气浓度数值。

本实施例中信号接收模块12设置有两个，两个信号接收模块12之一与测温纤芯21电性连接，另一个信号接收模块12与测气纤芯22电性连接，从而便于利用信号接收模块12将监测到的温度信号和吸收信号转化为数字信号，并将数字信号传递给控制器11，以便于监测软件分析、判断油罐4内是否存在油气泄漏及温度异常的情况。

实施例1的实施原理为：当油罐4投入使用后，测温纤芯21实时对橡胶圈6及油罐4内的温度进行监测，并将监测到的温度信号实时传递给信号接收模块12；气体传感器3实时对油罐4内的油气浓度进行监测，并通过测气纤芯22将吸收信号实时传递给信号接收模块12。再由信号接收模块12将接收的温度信号和吸收信号转化为数字信号，并将数字信号传递给控制器11，以便于监测软件分析、判断油罐4内是否存在油气泄漏及温度异常的情况。

实施例2，实施例2与实施例1的区别之处在于：油气储罐光纤无源安全监测装置还包括应急装置7，应急装置7设置在浮盘5上，且用于阻碍油气泄漏。

参照图2和图3，应急装置7包括升降组件71、导向组件72及弹性密封圈73，其中，升降组件71、弹性密封圈73分别设置在浮盘5上，导向组件72分别与升降组件71和弹性密封圈73连接，从而使得升降组件71能够通过导向组件72带动弹性密封圈73进行升降。

升降组件71包括驱动件711及连接环712，驱动件711安装在浮盘5中心位置，且驱动件711与控制器11电性连接。本实施例中的驱动件711为升降气缸，且驱动件711的输出端固定连接有连杆。

连接环712与浮盘5同轴设置，且连接环712靠近弹性密封圈73设置，连接环712与连杆远离驱动件711的一端固定连接，以便于驱动件711带动连接环712进行升降。

参照图2和图4，浮盘5上同轴开设有环槽51。本实施例中弹性密封圈73的横截面呈L型设置，弹性密封圈73的一端滑移插设在环槽51内，弹性密封圈73的另一端与油罐4内壁贴合，从而使得弹性密封圈73与浮盘5之间形成有相对封闭的空腔，进而当油气发生泄漏时，泄漏出的油气能够被暂存在空腔内，一定程度上减少了油气的蒸发损耗。

气体传感器3与光缆2均位于空腔内，且弹性密封圈73上开设有供光缆2走线的通孔，使得弹性密封圈73不易对光缆2造成干涉。当油气进入空腔内时，油气不易直接发生扩散，使得空腔内油气的浓度升高，以便于气体传感器3（参照图1）检测。

参照图3和图5，导向组件72设置有多个，多个导向组件72环绕弹性密封圈73的轴线均匀分布。导向组件72包括导向件721及连接件722，导向件721固定连接在连接环712远离连杆的一侧，且导向件721向远离弹性密封圈73的方向倾斜。导向件721上沿自身长度方向开设有导向槽7211，导向槽7211的横截面呈燕尾型设置。

连接件722固定连接在弹性密封圈73远离油罐4（参照图2）内壁的一侧，连接件722远离弹性密封圈73的一端滑移插设在导向槽7211内，且连接件722的横截面也呈燕尾型设置，从而使得连接件722不易从导向槽7211内脱离。

当监测软件分析出油罐4内存在油气泄漏时，控制器11控制驱动件711工作，驱动件711通过连杆带动连接环712向远离浮盘5的方向移动，连接环712带动导向件721移动，使得导向件721对连接件722施加作用力，以使连接件722向远离连接环712的方向移动，连接件722带动弹性密封圈73移动，从而使得弹性密封圈73的直径增大，以使弹性密封圈73分别抵紧油罐4内壁和环槽51内壁，进而有利于提高空腔的密封性，一定程度上阻碍了油气的泄漏。

本申请实施例还公开一种油气储罐光纤无源安全监测方法，包括以下步骤：

在监测软件中预设常压状态下，橡胶圈6的温度和油罐4内的温度及油气浓度数值；

测温纤芯21实时对橡胶圈6的温度进行监测，并将监测到的温度信号实时传递给信号接收模块12；

气体传感器3实时对油罐4内的油气浓度进行监测，并通过测气光纤将监测到的吸收信号传递给信号接收模块12；

信号接收模块12在接收到温度信号及吸收信号后，将温度信号及吸收信号转化为数字信号，并将数字信号传递给控制器11；

控制器11中装载的监测软件对数字信号进行分析，以判断油罐4内是否存在油气泄漏及温度异常的情况，从而实现对油罐4的实时监测。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种油气储罐光纤无源安全监测装置，其特征在于：包括数据处理装置（1）、光缆（2）及多个气体传感器（3），所述光缆（2）缠绕在浮盘（5）上并靠近橡胶圈（6）设置，多个所述气体传感器（3）分布式布设于所述浮盘（5）上，所述光缆（2）包括多根不同的纤芯，多根所述纤芯分为两组，两组纤芯分别与所述数据处理装置（1）电性连接，定义一组纤芯为测温纤芯（21），另一组纤芯为测气纤芯（22），所述测温纤芯（21）用于测温，所述测气纤芯（22）远离数据处理装置（1）的一端分别与多个所述气体传感器（3）电性连接。

2.根据权利要求1所述的油气储罐光纤无源安全监测装置，其特征在于：所述气体传感器（3）为激光甲烷探测器。

3.根据权利要求1所述的油气储罐光纤无源安全监测装置，其特征在于：还包括应急装置（7），所述应急装置（7）设置在所述浮盘（5）上，所述应急装置（7）与所述数据处理装置（1）电性连接，所述应急装置（7）用于阻碍油气泄漏。

4.根据权利要求3所述的油气储罐光纤无源安全监测装置，其特征在于：所述应急装置（7）包括升降组件（71）及弹性密封圈（73），所述升降组件（71）、所述弹性密封圈（73）分别设置在所述浮盘（5）上，所述升降组件（71）与所述数据处理装置（1）电性连接，所述弹性密封圈（73）的一端与油罐（4）内壁贴合，所述弹性密封圈（73）的另一端与所述升降组件（71）连接，所述升降组件（71）用于带动所述弹性密封圈（73）进行升降，所述弹性密封圈（73）用于封堵所述橡胶圈（6）与所述油罐（4）内壁之间的空隙。

5.根据权利要求4所述的油气储罐光纤无源安全监测装置，其特征在于：所述弹性密封圈（73）的横截面呈L型设置，所述浮盘（5）上开设有环槽（51），所述弹性密封圈（73）的一端滑移插设在所述环槽（51）内，所述弹性密封圈（73）的另一端与所述油罐（4）内壁贴合，所述光缆（2）、所述气体传感器（3）分别位于所述弹性密封圈（73）靠近所述油罐（4）内壁的一侧。

6.根据权利要求4所述的油气储罐光纤无源安全监测装置，其特征在于：所述应急装置（7）还包括导向组件（72），所述导向组件（72）包括导向件（721）及连接件（722），所述导向件（721）与所述升降组件（71）连接，所述导向件（721）向远离所述弹性密封圈（73）的方向倾斜，所述导向件（721）上开设有导向槽（7211），所述连接件（722）设置在所述弹性密封圈（73）远离所述油罐（4）内壁的一侧，所述连接件（722）远离所述弹性密封圈（73）的一端滑移插设在所述导向槽（7211）内。

7.根据权利要求6所述的油气储罐光纤无源安全监测装置，其特征在于：所述连接件（722）、所述导向槽（7211）的横截面均呈燕尾型设置。

8.根据权利要求6所述的油气储罐光纤无源安全监测装置，其特征在于：所述导向组件（72）设置有多个，多个所述导向组件（72）环绕所述弹性密封圈（73）的轴线均匀分布，多个所述导向组件（72）分别与所述升降组件（71）连接。

9.根据权利要求4所述的油气储罐光纤无源安全监测装置，其特征在于：所述升降组件（71）包括驱动件（711）及连接环（712），所述驱动件（711）设置在所述浮盘（5）上并与所述数据处理装置（1）电性连接，所述连接环（712）与所述弹性密封圈（73）同轴设置，所述连接环（712）分别与所述驱动件（711）和所述弹性密封圈（73）连接。

10.一种油气储罐光纤无源安全监测方法，包括权利要求1-9中任意一项所述的油气储罐光纤无源安全监测装置，其特征在于，包括以下步骤：

测温纤芯（21）实时对橡胶圈（6）和油罐（4）内的温度进行监测，并将监测信号实时传递给数据处理装置（1）；

气体传感器（3）实时对油罐（4）内的油气浓度进行监测，并通过测气光纤将监测信号传递给数据处理装置（1）；

数据处理装置（1）对监测信号进行处理，以实现对油罐（4）的实时监测。