RU2802102C1 - Система мониторинга криогенных транспортных цистерн - Google Patents
Система мониторинга криогенных транспортных цистерн Download PDFInfo
- Publication number
- RU2802102C1 RU2802102C1 RU2022132732A RU2022132732A RU2802102C1 RU 2802102 C1 RU2802102 C1 RU 2802102C1 RU 2022132732 A RU2022132732 A RU 2022132732A RU 2022132732 A RU2022132732 A RU 2022132732A RU 2802102 C1 RU2802102 C1 RU 2802102C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cryogenic
- tank
- data transmission
- wireless data
- pressure
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к системам мониторинга на транспорте и может быть использовано для отслеживания в режиме реального времени состояния транспортных средств для перевозки криогенных продуктов. Система мониторинга совместно транспортируемых криогенных транспортных цистерн, в которой каждая цистерна оборудуется датчиком перепада давления между газовой и жидкостной фазами, датчиком давления газовой фазы, подключаемыми к модулю беспроводной передачи данных, причем модули беспроводной передачи данных всех криогенных цистерн, состояние которых необходимо отслеживать в режиме реального времени, осуществляют передачу информации на удаленный сервер и в диспетчерский центр, отличающаяся тем, что расчет прогнозируемого времени начала утечки криогенного продукта производится в вычислительном модуле в зависимости от текущих показаний датчиков и текущей навигационной информации. Технический результат, достигаемый заявленной совокупностью признаков, заключается в повышении безопасности эксплуатации криогенных цистерн. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Заявленное изобретение относится к системам мониторинга на транспорте и может быть использовано для отслеживания в режиме реального времени состояния транспортных средств для перевозки криогенных продуктов (кислорода, азота, сжиженного природного газа (СПГ), водорода и др.).
Для повышения транспортной безопасности при перевозке опасных грузов различными видами транспорта активно внедряются системы мониторинга состояния оборудования для перевозки. Значительные потери криопродукта, вследствие теплопритоков через вакуумную изоляцию цистерн, а также высокий уровень риска возникновения аварийной ситуации при транспортировке приводят к необходимости использования специальных технических средств для предупреждения утечек паров криогенной жидкости. В частности, существенную роль может сыграть не только получение информации в режиме реального времени о наличии утечки, но и прогноз по времени начала утечки продукта через предохранительные устройства, зависящий от результатов оценивания темпов роста давления в цистерне. В свою очередь, темп роста давления в цистерне во время стоянки транспортного средства существенно выше, чем во время транспортировки, что связано с влиянием температурной стратификации, возникающей за счет явления естественной конвекции жидкости и газа в цистерне.
Из уровня техники известны специальные системы мониторинга транспортных средств для перевозки криогенных продуктов (патент на изобретение CN 107255989 А), позволяющие в режиме реального времени отслеживать состояние транспортного средства с цистерной, осуществляющего перевозку криопродукта. В частности, имеется возможность получать информацию о местонахождении транспортного средства, предупреждения об утечке жидкости через запорную арматуру по показаниям от датчика температуры, а также предупреждать водителя о возникновении аварийной ситуации. В системах мониторинга предусмотрена передача данных о состоянии криогенной цистерны на удаленный сервер, а также на АРМ (автоматизированное рабочее место) оператора диспетчерского центра для контроля процесса транспортировки, откуда, при необходимости, осуществляется связь с водителем транспортного средства.
Недостатком известных систем мониторинга транспортных емкостей для перевозки криопродуктов является невозможность получения информации в режиме реального времени по важному параметру эксплуатации цистерны: прогнозируемому времени начала утечки через предохранительные клапаны. При этом, пользуясь только показаниями манометра или датчика давления, не представляется возможным оценить темпы роста давления в цистерне, как водителю транспортного средства, так и оператору диспетчерского центра, осуществляющему мониторинг состояния транспортных средств. Во время продолжительной транспортировки, когда длительное время отсутствует отбор из цистерны жидкого продукта, это может привести к потерям из-за автоматического сброса излишков газа через предохранительные клапаны цистерны. В случае перевозки горючих жидкостей, таких как СПГ, водород, этилен, это дополнительно создает взрывопожароопасную ситуацию.
Технической задачей заявленного изобретения является обеспечение удаленного мониторинга состояния криогенных цистерн, в том числе, с возможностью, на основе полученных данных, вычислять резервное время до возникновения утечки криогенного продукта через предохранительные устройства во время движения и стоянки транспортного средства.
Решение технической задачи обеспечивается тем, что каждая цистерна оборудуется датчиком перепада давления между газовой и жидкостной фазами, к которому подводятся две импульсные линии выведенные из верхней и нижней частей внутреннего сосуда, датчиком давления газовой фазы, к которому подводится импульсная линия, выведенная из газовой фазы внутреннего сосуда, датчики подключаются к модулю беспроводной передачи данных, причем модули беспроводной передачи данных всех криогенных цистерн, состояние которых необходимо отслеживать в режиме реального времени, осуществляют передачу информации на удаленный сервер и в диспетчерский центр, отличающаяся тем, что к модулю приема-передачи данных подключен вычислительный модуль, где осуществляется расчет текущих значений характеристик процесса хранения криопродукта в цистерне и расчет прогнозируемого времени начала утечки криогенного продукта, который производится в зависимости от текущих показаний датчиков и текущей навигационной информации, при котором искомая величина времени до начала утечки определяется по формуле:
τут=0 93⋅Kстрτтр
где Kстр - коэффициент, учитывающий степень температурного расслоения в стационарном режиме хранения продукта, зависящий от геометрических и эксплуатационных характеристик цистерны;
τтр - теоретическое время до начала утечки продукта через предохранительные клапаны, (ч), которое определяется по формуле:
τтр=τi(Li,pi),
где τi автоматически присваивают из массива данных для соответствующих мгновенных значений уровня жидкости Li и давления pi, а значения Li и pi определяются в соответствии с показаниями датчиков давления и перепада давления между газовой и жидкостной фазами.
Для упрощения реализации подключение датчиков к модулю беспроводной передачи данных может осуществляться по проводному интерфейсу.
Для упрощения эксплуатации подключение датчиков к модулю беспроводной передачи данных может осуществляться по беспроводному интерфейсу.
Для упрощения реализации модуль приема-передачи данных на удаленном сервере может быть подключен к вычислительному модулю по проводному интерфейсу.
Для упрощения эксплуатации модуль приема-передачи данных на удаленном сервере может быть подключен к вычислительному модулю по беспроводному интерфейсу.
Технический результат, достигаемый заявленной совокупностью признаков, заключается в повышении безопасности эксплуатации криогенных цистерн. Технический результат достигается за счет превентивного информирования о процессе хранения криопродукта как во время движения транспортного средства, так и во время стоянки. В частности, за счет недопущения утечек появляется возможность предотвратить образование в воздухе взрывоопасных смесей, если идет речь о хранении таких криогенных продуктов, как СПГ, этилен или водород.
Компоненты заявленного изобретения известны из уровня техники:
датчик давления газовой фазы может быть выполнен заодно с датчиком перепада давления в рамках комплексного решения (URL: https://npkvip.ru/product/intellektyalnye-datchiki-davleniya/malogabaritnyy-differentsialnyy-datchik-davleniya, дата обращения 10.12.2022);
модуль беспроводной передачи данных на транспортном средстве и модуль приема-передачи данных на сервере могут быть реализованы в рамках комплексного решения на базе GPS/ГЛОНАСС трекера (URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_45742440_58555123.pdf, дата обращения 10.12.2022);
Функционирование заявленного изобретения иллюстрируется фигурой, на которой обозначены:
1 - криогенная цистерна;
2 - датчик перепада давления между газовой и жидкостной фазами цистерны;
3 - датчик давления в цистерне;
4 - модуль беспроводной передачи данных;
5 - модуль приема-передачи данных на удаленном сервере;
6 - вычислительный модуль;
7 - АРМ оператора диспетчерского центра.
Криогенная цистерна 1 оборудуется датчиком давления 3, к которому подводится импульсная линия, выведенная из газовой фазы внутреннего сосуда, датчиком перепада давления между газовой и жидкостной фазами 2, к которому подводятся две импульсные линии, выведенные, соответственно, из верхней и нижней частей внутреннего сосуда транспортной цистерны. Навигационная информация о транспортном средстве, а также информация от датчика давления, от датчика перепада давления между газовой и жидкостной фазами поступает в модуль беспроводной передачи данных 4. От модуля беспроводной передачи данных осуществляется передача информации на удаленный сервер в модуль приема-передачи данных 5, к которому подключен вычислительный модуль 6, где осуществляется расчет текущих значений характеристик процесса хранения криопродукта в цистерне.
Теоретическое время до начала утечки продукта через предохранительные клапаны τтρ, [ч] для транспортного режима хранения определяется автоматически присвоением значения τi
τтр=τi(Li, pi)
из массива данных для соответствующих мгновенных значений уровня жидкости Li и давления pi. Массив данных заполнен заранее для конкретного типа транспортной цистерны, на основании результатов моделирования процесса хранения от различных начальных значений рабочего давления и уровня жидкости. Эти значения справедливы при допущении, что до достижения максимального давления будет отсутствовать потребление продукта из цистерны. Значения Li и pi, определяются в соответствиями с показаниями датчиков давления и перепада давления между газовой и жидкостной фазами. В случае, когда в соответствии с навигационной информацией скорость транспортного средства равна нулю (режим «Стоянка»), искомая величина времени до начала утечки определяется по формуле:
τут=0 93⋅Kстрτтр
где Kстр - коэффициент, учитывающий степень температурного расслоения в стационарном режиме хранения продукта, зависящий от геометрических и эксплуатационных характеристик цистерны. Для режима хранения в процессе транспортировки (режим «Движение») τут=τтр.
В том случае, когда значение τут меньше расчетного времени до пункта назначения, с АРМ оператора 7 диспетчерского центра водителю транспортного средства направляется информация о низком значении резервного времени до начала утечки. В этом случае появляется возможность принятия мер водителем по предотвращению дальнейшего роста давления в цистерне, в том числе, временное прерывание стоянки транспортного средства и выполнение короткой поездки. Во время движения цистерны произойдет перемешивание жидкости с паром, что приведет к устранению температурной стратификации, снижению давления и увеличению времени хранения криопродукта. В случае невозможности прервать стоянку и, соответственно, стационарный режим хранения, могут быть также заблаговременно приняты меры по безопасному сбросу давления из цистерны.
То есть каждая криогенная цистерна оборудуется датчиком перепада давления между газовой и жидкостной фазами, датчиком давления газовой фазы, подключаемыми к модулю беспроводной передачи данных. Модули беспроводной передачи данных всех криогенных цистерн, состояние которых необходимо отслеживать в режиме реального времени, осуществляют передачу навигационной информации и информации от датчиков на удаленный сервер и далее в вычислительный модуль, где производится расчет прогнозируемого времени начала утечки криопродукта в зависимости от текущих показаний датчиков. Информация о текущем состоянии каждого транспортного средства, включая прогнозируемое значение времени до начала утечки продукта, поступает по беспроводной сети передачи данных на АРМ оператора диспетчерского центра, откуда, при необходимости, направляется водителю транспортного средства для принятия превентивных мер по предотвращению утечки криопродукта.
Claims (10)
1. Система мониторинга совместно транспортируемых криогенных транспортных цистерн, характеризующаяся тем, что каждая цистерна оборудуется датчиком перепада давления между газовой и жидкостной фазами, к которому подводятся две импульсные линии, выведенные из верхней и нижней частей внутреннего сосуда, датчиком давления газовой фазы, к которому подводится импульсная линия, выведенная из газовой фазы внутреннего сосуда, датчики подключаются к модулю беспроводной передачи данных, причем модули беспроводной передачи данных всех криогенных цистерн, состояние которых необходимо отслеживать в режиме реального времени, осуществляют передачу информации на удаленный сервер и в диспетчерский центр, отличающаяся тем, что к модулю приема-передачи данных подключен вычислительный модуль, где осуществляется расчет текущих значений характеристик процесса хранения криопродукта в цистерне и расчет прогнозируемого времени начала утечки криогенного продукта, который производится в зависимости от текущих показаний датчиков и текущей навигационной информации, при котором искомая величина времени до начала утечки определяется по формуле
τут=0,93⋅Kстрτтр,
где Kстр - коэффициент, учитывающий степень температурного расслоения в стационарном режиме хранения продукта, зависящий от геометрических и эксплуатационных характеристик цистерны;
τтр - теоретическое время до начала утечки продукта через предохранительные клапаны, (ч), которое определяется по формуле
τтр=τi(Li,pi),
где τi автоматически присваивают из массива данных для соответствующих мгновенных значений уровня жидкости Li и давления pi, а значения Li и pi определяются в соответствии с показаниями датчиков давления и перепада давления между газовой и жидкостной фазами.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что подключение датчиков к модулю беспроводной передачи данных осуществляется по проводному интерфейсу.
3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что подключение датчиков к модулю беспроводной передачи данных осуществляется по беспроводному интерфейсу.
4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что модуль приема-передачи данных на удаленном сервере подключен к вычислительному модулю по проводному интерфейсу.
5. Система по п. 1, отличающаяся тем, модуль приема-передачи данных на удаленном сервере подключен к вычислительному модулю по беспроводному интерфейсу.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2802102C1 true RU2802102C1 (ru) | 2023-08-22 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2275669C1 (ru) * | 2004-09-20 | 2006-04-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Рубин" (ОАО "НПП "Рубин") | Блок контроля и управления |
| RU2335793C2 (ru) * | 2002-09-05 | 2008-10-10 | Фишер Контролз Интернэшнл Ллс | Система управления газовым защитным слоем и способ |
| CN107255989A (zh) * | 2017-04-21 | 2017-10-17 | 杭州麦安集网络科技有限公司 | 一种监控低温液体运输的方法以及系统 |
| RU2714029C1 (ru) * | 2019-06-24 | 2020-02-11 | Евгений Сергеевич Солдатов | Система дистанционного мониторинга состояния криогенных сосудов |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2335793C2 (ru) * | 2002-09-05 | 2008-10-10 | Фишер Контролз Интернэшнл Ллс | Система управления газовым защитным слоем и способ |
| RU2275669C1 (ru) * | 2004-09-20 | 2006-04-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Рубин" (ОАО "НПП "Рубин") | Блок контроля и управления |
| CN107255989A (zh) * | 2017-04-21 | 2017-10-17 | 杭州麦安集网络科技有限公司 | 一种监控低温液体运输的方法以及系统 |
| RU2714029C1 (ru) * | 2019-06-24 | 2020-02-11 | Евгений Сергеевич Солдатов | Система дистанционного мониторинга состояния криогенных сосудов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5549142A (en) | Dispensing system for refueling transport containers with cryogenic liquids | |
| US9863583B2 (en) | Method of operating a hydrogen dispensing unit | |
| EP3719383B1 (en) | Pumpless fluid dispenser | |
| CA2919819C (en) | Method of operating a hydrogen dispensing unit | |
| KR20010051006A (ko) | 초음파 유체 센서를 구비한 화학 제품 송출 장치 | |
| US20220107057A1 (en) | Tank container for transportation of liquified gas | |
| US20230392536A1 (en) | Systems and methods for backhaul transportation of liquefied gas and co2 using liquefied gas carriers | |
| RU2802102C1 (ru) | Система мониторинга криогенных транспортных цистерн | |
| EP3087302A2 (en) | Filling station for cryogenic refrigerant | |
| JP2006160287A (ja) | タンクローリ及びその質量管理システム | |
| RU2803855C1 (ru) | Система мониторинга технического состояния криогенных танк-контейнеров | |
| US20230098469A1 (en) | Method and system for computing a transition parameter of a liquefied gas storage medium | |
| WO2022252506A1 (zh) | 液态二氧化碳充装方法及系统 | |
| CN106969260A (zh) | 一种液化天然气低温泵井排气系统及控制方法 | |
| US3041841A (en) | Storage means for a liquefied gas | |
| CN115388317A (zh) | 多容器燃料填充和存储系统及使用它们的方法 | |
| US20200038699A1 (en) | Methods and system for filling a suppressant container | |
| US20170030522A1 (en) | Filling station for cryogenic refrigerant | |
| RU2277200C2 (ru) | Заправочная станция сжиженных углеводородных газов | |
| EP3390889A1 (en) | Handling liquefied natural gas | |
| US20200047012A1 (en) | Methods and system for filling a suppressant container | |
| CN214990237U (zh) | 一种应用于液化天然气的定量装车系统 | |
| EP2568209B1 (en) | Tankcontainer for carriage of liquefied hydrocarbon gases, ammonia and petrochemical products | |
| US11719387B2 (en) | Liquid conditioning for cryogen vessel fill station | |
| CN114683580B (zh) | 叶片集中灌注成型装置及方法、风电叶片、风力发电机组 |