CN1495116A - 罐压调节系统 - Google Patents

Abstract

一罐压调节系统，包括一蒸汽冷凝系统，其与一储油罐流体联通，还包括一收集罐，其与蒸汽冷凝系统及一储油罐流体联通。收集罐包括一空气/蒸汽管道和一液体管道，二者联接于储油罐。一种调节一储油罐的空气/蒸汽压力的方法，包括如下步骤：监测储油罐的压力，从储油罐中去除空气/蒸汽，从空气/蒸汽中分离液体，将所有剩余的空气/蒸汽返回到一储油罐，并将液体返回到储油罐。

Description

罐压调节系统

技术领域

本发明总体上涉及罐压调节系统，更具体地说，涉及用于在储油罐中调节压力的系统和方法。

技术背景

如本领域中所公知的一样，在加油站，人们可以通过喷嘴从地下储油罐向车辆油箱加油。如果没有蒸汽回收系统，当液体汽油排出蒸汽时，蒸汽通常从车辆油箱中及/或在加油过程中排入大气中。

为了解决喷嘴处的蒸汽损失这个问题，安装了“II级”蒸汽回收系统。更具体地说，在供油嘴上设有蒸汽回收系统，以减少液体排出时可能流入大气中的蒸汽排出量。一个这样的蒸汽回收系统公知为“平衡”蒸汽回收系统，其带有一个围绕着供油嘴的橡胶套，该套进行延伸从而与汽车油箱的填充管之间形成一个密封。从汽车油箱溢出的蒸汽被收集起来，通过橡胶套流入储油罐。

供油嘴所使用的另一种公知的II级蒸汽回收系统包括“真空辅助”蒸汽回收系统。这种系统采用一真空泵通过喷嘴中的通道来收集来自汽车油箱的蒸汽，并使除去的蒸汽返回到储油罐。

虽然II级蒸汽回收系统指出了现有技术中发现的一些问题，但是，后来人们发现，当返回到储油罐中的蒸汽比加入到汽车油箱中的汽油多时，这种系统会对储油罐产生不利的压力。结果，人们研发出装有车载加油蒸汽回收装置(ORVR)的汽车，来防止蒸汽从汽车油箱中溢出。然而，人们又发现，II级蒸汽回收系统与其说是从ORVR车辆中收集蒸汽，倒不如说收集了新鲜空气，所以，又出现了对储油罐加压的问题。因此，随着ORVR车辆的开始使用，更急需保证两蒸汽回收系统(ORVR和II级)共存的状况不会由于储油罐中过压而比以前(只装有II级时)产生更多的排放。

起初，对于装有ORVR的车辆，II级蒸汽回收系统适合使II级蒸汽回收减缓或停止。为此，在II级系统中装上各种传感器，来探测ORVR车辆的存在，并据此来调节蒸汽的回收。虽然这种II级传感器在减缓或停止回收ORVR车辆的蒸汽方面是有效的，但是仍然存在着问题，那就是，由于II级系统通过与汽车油箱交换汽油和蒸汽而保持油罐压力，所以车辆不能加油。这样，车辆不加油，汽油的自由蒸发作用对储油罐加压(例如，由于温度较高，或者只是由于烃流体的自然蒸发倾向)。为了解决这个问题，开发了新的系统来调节储油罐压力。

最近，采用高科技“膜技术”的系统已经被人们利用来调节储油罐中的压力。例如，在授予Gilbarco的美国专利US 5,464,466中，利用一个泵使来自一个储油罐的蒸汽透过一个膜来循环，该膜将干净的空气与烃蒸汽隔开，干净的空气排入大气，而烃蒸汽返回到储油罐中。

另一种采用”膜技术”的系统包括申请人自己的系统，其公知为“蒸汽储存系统”。蒸汽储存系统使来自储油罐的蒸汽冷凝，从而形成液体汽油，然后通过一个膜来过滤剩余的烃蒸汽。在进行分离和膜过滤时，液体汽油和饱和蒸汽返回到储油罐，干净空气被释放到大气中。

本发明处理了采用“膜技术”的系统的一些问题。首先，本发明基于这样的认识，即，上述系统中的膜可能会失效，有可能导致危险的烃蒸汽排入到周围的环境中。进而，通过本发明，可以调节罐压力，而不会把任何空气或蒸汽释放到周围环境中。

通过本发明再一次得到强调的另一个问题是，用于“膜技术“的膜最终会磨损，并需要更换。膜的更换可能很昂贵，而且，如果不能正常或及时地更换，可能会导致不理想的排放。此外，在膜更换时需要关闭罐压调节系统，这样，就有可能使罐中的压力升高。如果罐中的压力升高到超过大气的压力，则压力调节系统需要防止的泄漏或释放就会发生。

因此，虽然采用膜技术的系统对于储油罐中的压力调节是肯定有帮助的，但还有使具有改进性能的罐压调节系统进一步得到改善的余地。所以，希望以一种有效的、性能价格比较好的方式调节罐压，并且不使用膜和/或除了膜以外还采用别的技术。

本发明的内容

因此，本发明试图解决上述问题和缺点，改进现有的罐压调节系统。更具体地说，本发明的一个目的是提供用于调节储油罐压力的封闭的系统和方法。

为了实现上述和其它目的，按照本发明的示例性实施例，罐压调节系统包括一个与储油罐流体联通的蒸汽冷凝系统，以及一个与该蒸汽冷凝系统及一储油罐流体联通的收集罐。在一个实施例中，收集罐包括一个空气/蒸汽出口和一个液体出口，一个空气/蒸汽管道将收集罐的空气/蒸汽出口与一个储油罐联接起来，一个液体管道将收集罐的液体出口与一个储油罐联接起来。因此，本发明的罐压调节系统提供了一个封闭的系统，用于冷凝来自空气/蒸汽的液体汽油，以减小罐压，并将空气、蒸汽和液体都返回到一个储油罐，而无需将空气或蒸汽排入大气中。

为了进一步地达到上述和其它的目的，按照本发明的实施例，提供了一种调节一储油罐的空气/蒸汽压力的方法，包括如下步骤：监测一储油罐中的压力，当所监测的压力达到一第一预定值时从所述储油罐中去除空气/蒸汽，从所述空气/蒸汽中分离液体，将所有剩余的空气/蒸汽返回到一储油罐中，并将分离出的液体返回到一储油罐中。因此，本发明提供了一种方法，用于冷凝空气/蒸汽中的液体汽油，以减小储油罐的压力，并将所有的空气、蒸汽和液体返回到一储油罐中，而不将空气或蒸汽排入大气中。

对于本领域的技术人员来说，从下面的描述中将会清楚地看出本发明的其它的实施例、其组合、优点及目的。下面还图示并描述了本发明的替换实施例，其目的是为了便于说明。可以看出，本发明包括其它的不同方面、目的和实施例，这些都没有超出本发明的范围。因此，这些附图、目的和描述应该理解成说明性的和举例性的，而不是限制性的。

附图说明

图1是按照本发明实施例的系统的管路和控制的示意图。

图2是本发明的一个系统用于一个较简单的加油站时的示意图。

具体实施方式

现在详细地参见附图，图中类似的编号表示相同的部件，图中示出一个封闭系统10的例子，该系统用于调节一储油罐12中的压力。本实施例的罐12适用于容纳烃，例如石油基的燃料，但是也可以容纳其它类型的材料，例如非烃挥发物或非挥发的化学物品或流体。

在图1中，压力调节系统10包括一个控制器15、一蒸汽冷凝系统20、一收集罐30、一液体管道32、一空气/蒸汽管道34以及一压力调节器42。如图所示，该压力调节系统10还包括一个液体排放阀40、开启/关闭压力开关44和45以及高低安全关闭压力开关48和49，所有这些都联接于控制器15。

蒸汽冷凝系统20可包括一个压力泵22(也称之为“压缩机”)、一个马达24和一个冷凝器26。在另一实施例中，蒸汽冷凝系统20可包括任何对冷凝空气/蒸汽中的液体汽油有效的常用部件。如下面还要提到的一样，压力泵22选择地从储油罐12中抽空气/蒸汽并将它们推过冷凝系统。被冷凝的烃液体(例如汽油)通过一个液体管道32返回罐12中，空气/蒸汽通过一个空气/蒸汽管道34返回油罐12中。所期盼的是，最初从储油罐12中取出的所有的蒸汽都被冷凝，并/或以其它方式通过返回管道(32、34和38)返回到原来的储油罐中(或者返回到一个独立的储油罐中，未示出)，本发明的罐压调节系统称之为“封闭式”的。这样，本发明的系统和方法就防止了空气/蒸汽向大气中进行排放。下面将要讨论，虽然一个紧急通气系统可以与本发明的系统和方法结合使用，但是本发明所希望的是，在正常运行时，该系统将基本上保持封闭式。

现在来看流体通过本发明的图示实施例的压力调节系统10的流动情况，在从开启压力开关44接收到一个“接通”信号时，控制器15使马达24获得能量。下面将要讨论，控制器15可以通过一个电路板上的离散逻辑来实现，以保证工作顺序。当控制器15使马达24通电时，压力泵22从储油罐12中去除空气/蒸汽。如图1所示，一个储油罐抽吸管50建立了一条从罐12到压力泵22的入口52的流体通路。如果需要的话，可以在压力泵22的抽吸管上装一个罐抽吸管颗粒过滤器54，来将颗粒从来自储油罐12的空气/蒸汽中过滤出来，压力泵22可以对储油罐抽真空。储油罐抽吸管颗粒过滤器54可以是工业上可购得的任何类型的颗粒过滤器。

压力泵22通常也通过压缩使空气/蒸汽的温度升高。在一个实施例中，压力泵22可以是一个旋转叶片泵、一个膜式或任何其它类型的压力泵，并可以由一台两马力的单相交流电机24驱动。压力泵22通过一个出口或排放口56排出空气/蒸汽。图中示出，高和低安全关闭压力开关48、49或类似的开关，其联通压力泵22的排放口56，用于检测器排放压力。被检测到的排放口56的压力与控制器15相联通。

图中示出压力泵22向一个冷凝器26排放空气/蒸汽。在此期望的是，冷凝器26借助一个空气冷却器/辐射器来执行，并且可以由周围的空气来冷却。进而，冷凝器26可以带有一个外部的风扇(未示出)，用以辅助冷凝/冷却过程。在另一实施例中，可以采用任何常用的热交换器来冷却空气/蒸汽。例如，冷凝器26可以是非绝热的管段，或者借助设置在管道上的橡胶管的长度来提供。

冷凝器26冷凝来自压力泵22的排放口56的空气/蒸汽。随着空气/蒸汽的温度的降低，液体汽油冷凝，形成空气/蒸汽/液体。在图示实施例中，部分冷凝的空气/蒸汽/液体从冷凝器26的出口流向收集罐30的入口。收集罐30的结构可以是适合于收集液体的任何结构，包括，但不限于通常的管。收集罐30的尺寸可以较大，以支撑较大量的空气/蒸汽混合物和液体，或者适合于加长的循环时间，这在后面将要讨论

然后，空气/蒸汽/液体在收集罐30中自然分离成液体和空气/蒸汽混合部分。在一个实施例中，收集罐30的入口设计成使空气/蒸汽/液体进入收集罐30时减速，从而使液体能够从空气/蒸汽/液体中“滴落”并收集在收集罐30的底部。在另一实施例中，空气/蒸气/液体可以利用钢网或其它通常的液体/气体分离装置将空气/蒸汽/液体实际上地分离在收集罐中。

收集罐30中的总压力随着收集罐30内的空气/蒸汽混合物和液体的体积增大而成比例地增加。当空气/蒸汽混合物和液体从收集罐30中释放出来时，收集罐30内的压力下降。在图1所示的实施例中，收集罐30具有两个出口，即，一个空气/蒸汽出口33和一个液体出口31。一个空气/蒸汽管道34联接于空气/蒸汽出口33，一个液体管道32联接于液体出口31。这两根管(34和32)相交，形成一个单根的返回管38，用于使空气/蒸汽混合物和液体返回到储油罐12中。然而，如果需要，空气/蒸汽管34和液体管32可以单独地返回到储油罐12中。进而，应该理解，空气/蒸汽管34和液体管32可以结合起来，以形成一个单管，从而具有一个单一的用于空气/蒸汽混合物和液体的出口。

在本实施例中，空气/蒸汽管道34包括一个压力调节器42，其用于控制系统操作压力。当收集罐30中的压力超过一预定压力值(例如25p.s.i)时，压力调节器42打开，空气/蒸汽经空气/蒸汽管道34返回到储油罐12中。在另一实施例中，所述系统的结构可以使控制器15在收集罐30的压力达到一预定值时向排液阀40传送一个信号，使其开启。收集罐30中的空气/蒸汽混合物的压力将空气/蒸汽混合物推向储油罐12，空气/蒸汽混合物原来就是来自该储油罐在另一实施例中，可以在空气/蒸汽管道34上设置一真空泵，以向储油罐12吸引空气/蒸汽。此外，如果需要的话，可以在空气/蒸汽管道34上设置一个第二或次级蒸汽回收系统20和收集罐30，以进一步冷凝空气/蒸汽混合物，并进一步分离该空气/蒸汽/液体。只要收集罐30中的压力一落到小于一预定的压力值，压力调节器42就关闭。

当蒸汽冷凝系统20的压力泵22处于运行状态时，一个设置在液体管道32上的排液阀40(在图示实施例中为一个电磁阀)关闭。在“关闭”压力开关49产生一个向控制器15发出的信号，以停止压力泵22的电机24之后(即，当压力泵22不处于运行状态时)，控制器15向排液阀40传送一个信号，使其开启。在上述的另一实施例中，当压力泵22的电机24处于运行状态时，控制器15可以向排液阀40传送一个开启的信号。此外，在另一实施例中，排液阀40是一个压力致动阀或浮子阀，这种排液阀40不必首先从控制器15接收一个控制信号就可以开启。

排液阀40的开启使得收集在收集罐30内的液体就能够通过液体管道32排入储油罐。在另一实施例中，在排液阀40开启时保留在收集罐30中的空气/蒸汽也可以流过液体管道32流入罐12。

在另一实施例中，液体管道32具有一个有效的向下的倾斜，以适应流向储油罐12的冷凝液体的重力流。在另一实施例中，液体可以被泵送到储油罐12。本领域的技术人员可以理解，空气/蒸汽混合物和液体可以返回到不止一个储油罐中，或者返回到一个并非空气/蒸汽原来来自的那个储油罐中。

现在描述本发明的罐压调节系统的操作方法。压力开关44、45监测储油罐12的压力。压力开关(44和45)与罐12联通，以进行监测并产生相应的压力信号。在图示1所示的实施例中，当罐12的内压达到约0.1″W.C.至约0.25″W.C.(即，当罐12的内压略微过压时)时，“开启”压力开关44产生一个信号。应该理解，压力开关44可以在任何理想的预定罐压力下产生一个信号。该压力信号被送到控制器15。在图示实施例中，控制器15可以通过一个用于进行一系列下面将要描述的操作的电路板的离散逻辑来实施。然而，应该理解，控制器15可以包括一个PC或其它计算机，用一个软件应用程序对该计算机编程，以执行合适的逻辑。

当控制器从“开启”压力开关44接收压力信号时，控制器输出信号，以致动压力泵22的电机24，将储油罐12中的空气/蒸汽抽吸到压力泵22中。

这样，液体汽油就与从储油罐12中去除的空气/蒸汽分离。压力泵22压缩并加热来自储油罐12的空气/蒸汽，然后，压缩后的空气/蒸汽被推向冷凝器26。冷凝器26冷却空气/蒸汽(例如用周围的或冷却的空气)，以形成一种空气/蒸汽/液体。如上所述，当空气/蒸汽被推向冷凝器26时，高和低压安全开关48和49对其压力进行监测。在一个实施例中，例如用于加油设定，当排油压力降到大约15psig以下时，低压开关49产生一个低压信号，该信号被送到控制器15，以启动一次报警，例如某些条件的出现，并/或使本发明的泵断电。相反，当排油压力超出大约25psig时，高压开关48产生一个高压信号，该信号被送到控制器15，来启动一次报警，并/或使本发明的泵断电。

然后，空气/蒸汽/液体被送到一个收集罐30，在那里，空气/蒸汽/液体被分离成一种空气/蒸汽混合物和液体。当收集罐30中的压力达到一预定值时，压力调节器42开启，使收集罐30中的空气/蒸汽混合物能够经一空气/蒸汽管道34返回到储油罐12中。在一个实施例中，当收集罐30中的压力达到一预定值时，控制器会向排液阀40传送一个开启信号，使液体，如果需要的话，还使空气/蒸汽混合物返回到储油罐12中。

在图示的一个加油站的例子中，当储油罐12的内压在大约-0.1″W.C.与大约-0.5″W.C.之间时(即，当储油罐12具有轻微的内部真空时)，“关闭”压力开关45向控制器15发出一个信号，使压力泵22的电机24断电。当电机24断电(即，分离步骤结束)时，控制器15向设置在液体通道32上的排液阀40发去一个信号。当排液阀40从控制器接收到电机24已经断电的信号时，排液阀40开启，收集罐30中的液体经液体管道32返回到储油罐12中。如上所述，应该理解，空气/蒸汽管道34和液体管道32可以结合，形成一个单独的用于空气/蒸汽混合物和液体的管道，从而形成一个单独的出口。在图示的实施例中，只要液体从收集罐30中排出，一个循环就完成了。

在另一实施例中，罐压调节系统循环工作，控制储油罐中的蒸汽的膨胀。例如，在一个实施例中，所述系统可以设计成周期性地连续运行大约十分钟(即，去除空气/蒸汽，冷凝空气/蒸汽，分离空气/蒸汽/液体并将空气/蒸汽混合物和液体混合物返回)。大约十分钟之后，关闭蒸汽冷凝系统20约两分钟，如果罐压需要的话，再重新开启。这样，收集罐30就能够排泄，并向储油罐返回液体。如上所述，加长循环时间(例如系统连续运转的时间量)的一个办法是加大收集罐30的尺寸。为了防止储油罐中的压力达到危险程度，在一个实施例中提供一个应急空气孔60，以便释放压力。该应急空气孔60例如可以是一个电磁阀或者是一个调压阀。如果需要的话，该应急孔可以包括一个膜过滤器，以防止烃在紧急的情况下释放到大气中。然而，应该理解，按照本发明，系统10并不需要应急空气孔60的运行。

本发明的罐压调节系统可以单独地使用，或与其它蒸汽回收系统和/或罐压调节系统联合使用，来调节罐压。例如，图2示出一个实施例的装置，其中系统10与前述II级蒸汽回收系统结合，用于一简单的加油站。在另一实施例中，系统10可以与另一罐压调节系统(例如上述蒸汽存储器)连用。在图2所示的实施例中，II级系统通过一个泵返回管道66将来自加油站泵64的蒸汽输送到储油罐12、112和212。在该实施例中，各储油罐12、112和212容纳不同级别的汽油。为了调节从II级系统返回的空气/蒸汽以及从储油罐12、112、和212自然蒸发的汽油所产生的罐压，系统10通过上述罐抽吸管道50去除来自储油罐12、112和212的空气/蒸汽。只要系统10将空气/蒸汽分离成液体和空气/蒸汽混合物，分离出的所有的成分(液体和空气/蒸汽混合物)就返回到一储油罐12中。在图2所示的实施例中，所述系统管理着三个储油罐12、112和212，分离出的液体和空气/蒸汽混合物返回最低一级的储油罐12。然而应该理解，液体的汽油和空气/蒸汽混合物可以返回到任何储油罐。而且，如果需要，系统10可以提供不止一个储油罐12、112和212，从而可以使分离后的液体和空气/蒸汽混合物返回到其原来的罐。

当与其它蒸汽回收系统或罐压调节系统(例如II级或蒸汽储存器)联用时可以想象，在加油缓慢的时候或者加油站关闭的夜间，本发明的罐压调节系统最有效。这时，其它的蒸汽回收系统无法控制储油罐压力(因为它们处于非活动状态)。在这种情况下，罐压调节系统可以以比自然的汽油液体蒸发略高一点的比例来冷凝汽油，以在需要时减小罐压。

当单独使用时可以想象，本发明的罐压调节系统10对于调节储油罐的压力一整天都是有效的。在这种情况下，罐压调节系统的部件的尺寸或者尺寸的倍数可以根据该系统所调节的储油罐的数量和/尺寸(即，压力控制要求)来确定。

本发明的上述各实施例用于对本发明进行说明和描述。并不试图穷尽或精确地限制本发明所公开的形式。对于本领域的技术人员来说，许多变化、改进和变异都是很明显的。例如，按照本发明罐压调节系统可以组装到很多不同的装置中，并可以很多不同的方式运行。因此，虽然已经具体讨论了罐压调节系统的一些替换实施例，但是对于本领域的技术人员来说，其它实施例也是很明显的，或者较容易发展出来。所以，本发明试图包括上面讨论的所有的替换、改进和变异，以及权利要求书的精神和宽范围的所有方案。

Claims (19)

1.一种储油罐的压力调节系统，其包括：

一蒸汽冷凝系统，其与一储油罐流体联通；

一收集罐，其与所述蒸汽冷凝系统流体联通，所述收集罐还包括一空气/蒸汽出口和一液体出口；

一联接着所述液体出口和储油罐的液体管道；

一联接着所述空气/蒸汽出口和一储油罐的空气/蒸汽管道；

所述液体和空气/蒸汽管道提供一封闭系统，以将所有来自所述收集罐的空气、蒸汽和液体返回到储油罐中。

2.如权利要求1所述的压力调节系统，还包括一设置在所述空气/蒸汽管道中的压力调节器。

3.如权利要求2所述的压力调节系统，其中，所述压力调节器在一开启/关闭状态之间调节所述空气/蒸汽管道。

4.如权利要求1所述的压力调节系统，还包括一设置在所述液体管道中的排液阀。

5.如权利要求4所述的压力调节系统，其中，所述排液阀构造成只有在所述蒸汽冷凝系统不工作时才开启。

6.如权利要求1所述的压力调节系统，还包括一压力监测器，以监测储油罐中的空气/蒸汽压力。

7.如权利要求1所述的压力调节系统，其中，所述蒸汽冷凝系统包括一环境空气冷却器。

8.一种调节储油罐的空气/蒸汽压力的方法，其包括如下步骤：

监测所述储油罐中的所述压力；

当所监测的压力达到第一预定值时，从所述储油罐中去除空气/蒸汽；

从所述空气/蒸汽中分离液体；

将所有剩余的空气/蒸汽返回到所述储油罐中；

将所述液体返回到所述储油罐中。

9.如权利要求8所述的调节储油罐中的空气/蒸汽压力的方法，其中，所述分离步骤包括用环境冷却器冷却所述空气/蒸汽。

10.如权利要求8所述的调节储油罐的空气/蒸汽压力的方法，其中，所述液体通过一收集罐的一个第一出口输送到所述储油罐，空气/蒸汽通过一收集罐的一个第二出口输送到所述储油罐。

11.如权利要求8所述的调节储油罐的压力的方法，其中，所述空气/蒸汽和所述液体通过一收集罐的一出口返回。

12.如权利要求8所述的调节储油罐的压力的方法，还包括当所述监测的压力低于第二预定值时终止空气/蒸汽去除的步骤。

13.如权利要求8所述的调节储油罐的压力的方法，还包括当空气/蒸汽从一储油罐中去除时关闭排液阀的步聚。

14.如权利要求13所述的调节储油罐的压力的方法，其中，所述液体在所述分离步骤结束后被输送到一储油罐。

15.一种储油罐的压力调节系统，其包括：

一蒸汽冷凝系统，其与一储油罐流体联通；

一收集罐，其与所述蒸汽冷凝系统流体联通，所述收集罐还包括至少一个出口；

一个连接着所述出口和一储油罐的管道；

所述管道提供一封闭系统，以将所有来自所述收集罐的空气、蒸汽和液体返回到储油罐。

16.如权利要求15所述的压力调节系统，其中，所述管道构造成将空气/蒸汽返回到一储油罐。

17.如权利要求15所述的压力调节系统，其中，所述管道构造成将液体返回到一储油罐。

18.如权利要求15所述的压力调节系统，其中，所述管道构造成使空气/蒸汽和液体返回到一储油罐。

19.如权利要求1或15所述的压力调节系统，其中，所述压力调节系统与多于一个储油罐联接。

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