CN208204560U - 一种液化气体瞬态泄漏速率的测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种液化气体瞬态泄漏速率的测量系统，该测量系统包括：泄漏储罐、第一重量检测装置、第二重量检测装置、电磁阀、泄漏设备以及收集储罐，泄漏储罐以及收集储罐分别设置在第一重量检测装置以及第二重量检测装置上，泄漏储罐的输出端与电磁阀的输入端连接，电磁阀的输出端与泄漏设备的输入端连接，泄漏设备设置在收集储罐中。本实用新型通过泄漏储罐、泄漏设备以及电磁阀的组合来模拟液化气体的泄漏场景，可以预测泄漏速率。

Description

一种液化气体瞬态泄漏速率的测量系统

技术领域

本实用新型属于液化气体泄漏风险评估的技术领域，尤其涉及一种液化气体瞬态泄漏速率的测量系统。

背景技术

液化气体广泛应用在生产、生活等领域，常见的液化气体如液化石油气、液化天然气、液氨、液氯等。随着液化气体的大量使用，液化气体的使用以及储运过程中的危险性也受到了越来越多的关注。液化气体储罐作为液化气体储运过程中的核心设备以及主要危险源，随着液化储罐数量的迅速增多，使用年限的增长，液化气体储罐发生泄漏的概率变大，由于液化气体通常具有低温、有毒、易燃以及易爆等特性，容易形成重气云扩散并盘旋在地表不易消散，一旦发生液化气体泄漏容易导致火灾以及爆炸等灾难性后果。

虽然对于液化气体泄漏方面的研究有很多，但是装置中结构比较简单，没有办法预测泄漏速率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供了一种液化气体瞬态泄漏速率的测量系统，该测量系统包括：泄漏储罐、第一重量检测装置、第二重量检测装置、电磁阀、泄漏设备以及收集储罐，所述泄漏储罐以及所述收集储罐分别设置在所述第一重量检测装置以及所述第二重量检测装置上，所述第一重量检测装置以及所述第二重量检测装置分别用于测量所述泄漏储罐以及所述收集储罐的质量；所述泄漏储罐的输出端与所述电磁阀的输入端连接，所述电磁阀的输出端与所述泄漏设备的输入端连接，所述泄漏设备设置在所述收集储罐中。

进一步地，该测量系统还包括：液化气体储罐以及液化气体加注机，所述液化气体储罐的输出端与所述液化气体加注机的输入端连接，所述液化气体加注机的输出端与所述泄漏储罐的输入端连接。

进一步地，所述泄漏储罐上还设置有压力传感器、压力表、温度传感器以及放空阀，所述压力传感器以及所述压力表设置在所述泄漏储罐的上端，所述温度传感器设置在所述泄漏储罐的中下方，所述放空阀设置在所述泄漏储罐的上端。

进一步地，所述泄漏设备中设置有摄像装置，所述摄像装置用于监测液化气体在泄放过程中的变化状态。

进一步地，所述泄漏设备的输出端开设有泄漏缝或泄漏孔。

进一步地，所述第一重量检测装置以及所述第二重量检测装置为电子天平或者重量传感器。

进一步地，该测量系统还包括处理器，所述处理器与所述第一重量检测装置以及所述第二重量检测装置分别连接，用于根据所述泄漏储罐的质量与所述收集储罐的质量的差值，计算在瞬态以及泄漏设备不变的状态下液化气体的泄漏速率。

本实用新型通过泄漏储罐、泄漏设备以及电磁阀的组合来模拟液化气体的泄漏场景，可以预测泄漏速率。

附图说明

图1为本实用新型实施例的测量系统的结构示意图之一；

图2为本实用新型实施例的测量系统的结构示意图之二；

图3为本实用新型实施例的测量系统的结构示意图之三；

图4为本实用新型实施例的测量系统的结构示意图之四；

图5为本实用新型实施例的测量系统的结构示意图之五。

附图标号说明：

1-泄漏储罐，11-压力传感器，12-压力表，13-温度传感器，14-放空阀，2-第一重量检测装置，3-第二重量检测装置，4-电磁阀，5-泄漏设备，6-收集储罐，7-液化气体储罐，8-液化气体加注机，9-处理器，10-安装支架。

具体实施方式

液化气体泄漏问题是特种设备安全领域的重要课题之一，并且完整性评估已经成为检验以及检测业务领域中的热点。需要说明的是，液化气体泄漏口形状、大小、厚度等直接影响液化气体泄漏状态。其中，完整性评估是指从装备的生产、检验、失效后果这样一系列的评估。预测液化气体的泄漏扩散规律以及评估液化气体泄漏速率具有如下作用：根据预测的预测液化气体的泄漏扩散规律以及评估液化气体泄漏速率可以为政府部门提供优化灾害的应急预案，可以为企业提供改进工厂功能分区以及平面布置的方案，可以为液化气泄漏的事故调查提供重要的科学依据。

为了预测液化气体的泄漏扩散规律、模拟液化气体的泄漏场景以及准确评估液化气体的泄漏速率，本实用新型实施例提供了一种液化气体瞬态泄漏速率的测量系统。下面结合附图对本实用新型的测量系统进行详细说明。

实施例一

如图1至图5所示，图1为本实用新型实施例的测量系统的结构示意图之一，图2为本实用新型实施例的测量系统的结构示意图之二，图3为本实用新型实施例的测量系统的结构示意图之三，图4为本实用新型实施例的测量系统的结构示意图之四，图5为本实用新型实施例的测量系统的结构示意图之五。本实用新型实施例提供了一种液化气体瞬态泄漏速率的测量系统，该测量系统包括：泄漏储罐1、第一重量检测装置、第二重量检测装置、电磁阀4、泄漏设备5以及收集储罐6，所述泄漏储罐1以及所述收集储罐6分别设置在所述第一重量检测装置2以及所述第二重量检测装置3上，所述第一重量检测装置2以及所述第二重量检测装置3分别用于测量所述泄漏储罐1以及所述收集储罐6的质量；所述泄漏储罐1的输出端与所述电磁阀4的输入端连接，所述电磁阀4的输出端与所述泄漏设备5的输入端连接，所述泄漏设备5设置在所述收集储罐6中。

其中，液化气体可以为液化石油气、液化天然气、液氨以及液氯等。本实用新型实施例在实际应用中，如果待测的液化气体具有危害性，通常选用与待测液化气体汽化动力相似的无害液化气体，比如，通过改变无害液化气体的压力状态，或者通过改变无害液化气体的饱和温度，使得无害液化气体与待测的液化气体的汽化动力接近相同，用无害液化气体替代待测的有害液化气体进行测量以及实验，提高测量过程的安全性。

此外，泄漏设备用于将泄漏储罐中的液化气体泄漏；泄漏储罐用于存储待泄漏的液化气体，电磁阀可以控制泄漏储罐中的液化气体通过泄漏设备进行泄漏的开关以及闭合。收集储罐用于收集泄漏设备泄漏出来的液化气体，以便于第二重量检测装置检测收集储罐的重量。泄漏设备穿透收集储罐的侧壁，泄漏设备位于收集储罐的中间位置。

本实用新型实施例的测量系统可以设置在安装支架10上，所述安装支架10可以为框架式结构，安装支架10的材质可以为铝合金，安装支架10上可以设置有处理器，安装支架10的下端可以设置有四个静音脚轮，脚轮具有锁止功能。

优选地，可以设置三个电磁阀，可以在泄漏储罐的上部、中部以及下部开设三个输出口，在三个输出口位置处分别安装电磁阀。

液化气体泄漏导致的二次压力波是导致容器爆炸的因素之一，本实用新型实施例的一种液化气体瞬态泄漏速率的测量系统可以从结果来预测压力波产生的规律，从而对液化气体储罐发生爆炸的原因或规律有更清晰的认识。

本实用新型通过泄漏储罐、泄漏设备以及电磁阀的组合来模拟液化气体的泄漏场景，预测泄漏速率。

实施例二

在实施例一的基础上，本实用新型实施例中的测量系统还可以包括：液化气体储罐7以及液化气体加注机8，所述液化气体储罐7的输出端与所述液化气体加注机8的输入端连接，所述液化气体加注机8的输出端与所述泄漏储罐1的输入端连接。其中，液化气体加注机用于将液化气体储罐中的液化气体加注至泄漏储罐中。

此外，液化气体储罐7的输出端与液化气体加注机8的输入端之间可以设置有阀门。

实施例三

在实施例一的基础上，本实施例中的泄漏储罐1上还设置有压力传感器11、压力表12、温度传感器13以及放空阀14，所述压力传感器11以及所述压力表12设置在所述泄漏储罐1的上端，所述温度传感器13设置在所述泄漏储罐1的中下方，所述放空阀设置在所述泄漏储罐的上端。

其中，放空阀的设置，使得当泄漏储罐内部的压力超过标准压力时，放空阀释放泄漏储罐中的部分液化气体，以降低泄漏储罐内部的压力，防止泄漏储罐压力因超标而发生爆炸，提高了泄漏储罐的安全性。

此外，压力传感器11可以为高频压力传感器，温度传感器13可以为高频温度传感器。

高频压力传感器、高频压力表以及高频温度传感器的设置，使得本实用新型的测量系统能够检测瞬时的液化气体压力以及瞬时的液化气体温度，根据压力以及温度的变化，判断泄漏储罐中液化气体的泄漏状态，从而准确地拟合某个瞬时状态下、某个液化气体压力以及温度状态下、或者整个泄漏过程中液化气体的汽化对于泄漏过程的影响，进而准确地拟合泄漏速率以及泄漏流量系数随液化气体压强以及液化气体温度的变化趋势。

为了研究在泄漏过程中泄漏储罐中压力的波动规律，本实用新型实施例优选地选用两个压力传感器11，其中，一个压力传感器设置在泄漏储罐的液面上方，另一个传感器设置在泄漏储罐的液面下方。通过两个传感器分别检测液面上方和液面下方的压力，得到液面上方和液面下方的压力差。

实施例四

在实施例一至三任一实施例的基础上，为了进一步判断液化气体的泄漏状态，本实用新型实施例中还可以在泄露设备中设置摄像装置(图中未示出)，摄像装置可以为摄像头或者照相机，摄像装置用于监测在液化气体通过泄漏设备在泄漏过程中的变化状态以及在泄漏过程中泄漏设备内部液化气体的流动方式；以及监测液化气体泄漏时重气云的扩散规律。通过摄像装置可以观察液化气体泄漏时重气云的扩散规律、扩散速率以及液化气体的喷射状态。

需要说明的是，液化气体在泄漏过程中，由于液化气体在泄漏过程中会由液相转为气相状态，使得在液化气体通过泄漏设备泄漏过程中泄漏设备内部液化气体的流动方式不断发生变化。

实施例五

在实施例一至三任一实施例的基础上，本实施例中泄漏设备5的输出端可以开设有泄漏缝，所述泄漏缝的宽度范围可以为0.5mm-0.8mm，所述泄漏缝的长度范围可以为5mm-20mm。当然，泄漏设备的输出端也可以通过开设泄漏孔作为泄漏设备来代替泄漏缝，当泄漏设备的输出端开设泄漏孔时，泄漏孔的直径范围可以为0.5mm-3mm；其中，泄漏设备可以类似于喷嘴，泄漏缝可以由切割工具随机切割而成。可选地，泄漏缝的制作过程可以为，选择一段空心的管路，堵塞管路的一端，在管路的侧壁上随机切出缝隙，切出的缝隙可以泄漏液化气体，如此，带有缝隙的管路即可作为泄漏设备，通过这种方式设计的泄漏设备，更加接近实际中的泄漏情景，增强模拟泄漏场景与真实泄漏场景之间的吻合性。

此泄漏缝或泄漏孔应尽量接近稳定失效时真实裂纹的情况，可通过使用真实失效件、电火花切割、疲劳腐蚀失效等方式获得，其具体形貌可在实验完成后对泄漏缝进行切割、显微镜观察等手段获取其截面积、粗糙度等参数。

上述泄漏设备可更换，得到泄漏量与泄漏尺寸、裂纹粗糙度、物性、泄漏时的压力和温度的函数。其中，泄漏尺寸可以为泄漏孔的直径以及泄漏孔的长度，泄漏孔倒角半径；裂纹粗糙度可以为泄漏孔位置处的粗糙度；物性可以为液化气体的粘度；泄漏时的压力可以为泄漏孔的上游压力、泄漏孔的下游压力以及液化气体的饱和蒸气压：更换不同的泄漏设备，可以得到不同的液化气体以及不同的泄漏设备对应的液化气体的泄漏流量系数，分别得到不同的液化气体的泄漏流量系数之后，可以更精确的预测不同尺度裂缝下不同的液化气体的泄漏速率，根据液化气体的泄漏速率可以用于进行后期泄漏后果的评估。此外，更换不同的泄漏设备，可以得到泄漏储罐中液化气体在泄漏过程中的压力以及温度对应不同泄漏设备的变化规律。

实施例六

在实施例一至三任一实施例的基础上，本实施例中第一重量检测装置2以及所述第二重量检测装置3可以为电子天平或者重量传感器。通过重量检测装置记录并计算瞬时的液化气体泄漏量。所述第一重量检测装置2以及所述第二重量检测装置3可以为相同的质量检测装置，本实用新型实施例优选地选用高精度电子天平作为所述第一重量检测装置2以及所述第二重量检测装置3，高精度电子天平减小质量测量的误差，提高液化气体泄漏量测量的精度。

为了进一步提高液化气体泄漏量测量的准确度，本实用新型实施例在收集储罐6中设置有可以吸收液化气体的有机物或者水，根据不同特性的液化气体选择相应地有机物或者水，充分吸收泄漏设备5泄漏出来的液化气体，在此基础上再通过第二质量检测装置3对收集储罐进行质量检测，提高了液化气体泄漏量的测量准确度。

实施例七

在实施例一至三任一实施例的基础上，本实施例中的测量系统还包括处理器9(图中未示出)，处理器9与所述第一重量检测装置2以及所述第二重量检测装置3分别连接，用于记录瞬时液化气体的泄漏量。

实施例八

在实施例一至六任一实施例的基础上，本实施例中处理器还与电磁阀、压力传感器以及温度传感器分别连接，在液化气体泄漏过程中处理器高频记录泄漏过程中瞬态的压力以及温度，通过泄漏储罐中压力以及温度的数据变化，以判断液化气体的泄漏状态。

处理器通过下述方式判断泄漏储罐中液化气体的泄漏状态：

可以通过无量纲参数来判断泄漏状态。

本实用新型通过泄漏储罐、泄漏设备以及电磁阀的组合来模拟液化气体的泄漏场景，预测泄漏速率，对液化气体泄漏事故后果进行评价，预测压力波产生的规律，从而对液化气体储罐发生爆炸的原因或规律有更清晰的认识对液化气体的泄漏后果进行评估以及有助于液化气体泄漏事故调查，从而规范应急预案。此外，通过重量检测装置检测液化气体的泄漏速率，准确地拟合泄漏速率以及泄漏流量系数随液化气体压强的变化趋势，修正泄漏流量系数。另外，还可以直观地观察液化气体泄漏时重气云的扩散规律、扩散速率以及液化气体的喷射状态。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种液化气体瞬态泄漏速率的测量系统，其特征在于，该测量系统包括：泄漏储罐、第一重量检测装置、第二重量检测装置、电磁阀、泄漏设备以及收集储罐，

所述泄漏储罐以及所述收集储罐分别设置在所述第一重量检测装置以及所述第二重量检测装置上；

所述泄漏储罐的输出端与所述电磁阀的输入端连接，所述电磁阀的输出端与所述泄漏设备的输入端连接，所述泄漏设备设置在所述收集储罐中。

2.根据权利要求1所述测量系统，其特征在于，还包括：液化气体储罐以及液化气体加注机，

所述液化气体储罐的输出端与所述液化气体加注机的输入端连接，所述液化气体加注机的输出端与所述泄漏储罐的输入端连接。

3.根据权利要求1所述测量系统，其特征在于，所述泄漏储罐上还设置有压力传感器、压力表、温度传感器以及放空阀，所述压力传感器以及所述压力表设置在所述泄漏储罐的上端，所述温度传感器设置在所述泄漏储罐的中下方，所述放空阀设置在所述泄漏储罐的上端。

4.根据权利要求1-3任一所述测量系统，其特征在于，所述泄漏设备中设置有摄像装置。

5.根据权利要求1-3任一所述的测量系统，其特征在于，所述泄漏设备的输出端开设有泄漏缝或泄漏孔。

6.根据权利要求1-3任一所述的测量系统，其特征在于，所述第一重量检测装置以及所述第二重量检测装置为电子天平或者重量传感器。

7.根据权利要求1-3任一所述的测量系统，其特征在于，还包括处理器，

所述处理器与所述第一重量检测装置以及所述第二重量检测装置分别连接。