一种液化烃储罐泄漏定位方法、应急处置方法及装置

1.本发明涉及一种泄漏定位和应急处置方法，特别是涉及一种液化烃储罐泄漏定位方法、应急处置方法及装置。


背景技术：

2.目前，储罐泄漏监测预警方法已经相当成熟，但对于其泄漏点的定位却很少有人关注，在液化烃储罐方面，准确地定位泄漏点非常重要。对于发生泄漏的液化烃储罐，可以通过注水的操作来进行应急处置。但是如果无法确定储罐泄漏点，盲目注水可能会加速液化烃泄漏，并起不到阻止其泄漏的作用。现有技术有主要适用于各类管道的泄漏点定位方法，但这些方法不适用于大型液化烃储罐。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种液化烃储罐泄漏定位方法，目的是实现液化烃储罐泄漏点高度的确定为应急处置方案提供依据。本发明还提供了一种液化烃储罐泄漏应急处置方法以及应急处理装置，以保证处理的安全可靠，提高应急处置的有效性。
4.本发明技术方案如下：一种液化烃储罐泄漏定位方法，包括以下步骤：以固定时间间隔检测所述液化烃储罐内的液位高度和气相表压，通过公式计算得到泄漏点所处高度位置，所述公式为
[0005][0006]
其中h
t
为t时刻的液位高度，h
t-δt
为与t时刻间隔δt时间的液位高度，h
t-2δt
为与t时刻间隔2δt时间的液位高度，p
t
为t时刻的所述液化烃储罐内气相表压，p
t-δt
为与t时刻间隔δt时间的所述液化烃储罐内气相表压，ρ
l
为所述液化烃储罐内液体密度，g为重力加速度，l
t
为泄漏点至液面的距离。
[0007]
进一步地，所述时间间隔为1～3s。
[0008]
本发明的另一技术方案为：一种液化烃储罐泄漏应急处置方法，包括：以固定时间间隔检测所述液化烃储罐内的液位高度和气相表压，在所述液位高度变化的速率超过速率变化阈值时进入处置步骤；所述处置步骤包括：计算泄漏点所处高度位置和理论泄漏时间，
[0009][0010]
其中h
t
为t时刻的液位高度，h
t-δt
为与t时刻间隔δt时间的液位高度，h
t-2δt
为与t时刻间隔2δt时间的液位高度，p
t
为t时刻的所述液化烃储罐内气相表压，p
t-δt
为与t时刻间隔δt时间的所述液化烃储罐内气相表压，ρ
l
为所述液化烃储罐内液体密度，g为重力加速度，l
t
为泄漏点至液面的距离；
[0011][0012]
其中te为理论泄漏时间，af为所述液化烃储罐的横截面积，a
′d为等效泄露面积；
[0013]
当注水作用时间小于时间阈值时，向所述液化烃储罐注水；
[0014]
所述注水作用时间由以下公式确定
[0015][0016]
其中tz为注水作用时间，v
z，max
为注水最大体积流量。
[0017]
进一步地，所述处置步骤包括：当注水作用时间大于等于时间阈值且储液排出时间小于时间阈值时，从所述液化烃储罐排出储液；
[0018]
所述储液排出时间由以下公式确定
[0019][0020]
其中tq为储液排出时间，v
q,max
为储液排出最大体积流量。
[0021]
进一步地，所述处置步骤包括：显示所述理论泄漏时间、注水作用时间和储液排出时间并进行声光报警。
[0022]
进一步，所述时间阈值不大于理论泄漏时间的0.3倍。
[0023]
本发明的又一技术方案为：一种液化烃储罐泄漏应急处置装置，包括：
[0024]
监测模块，以固定时间间隔检测所述液化烃储罐内的液位高度和气相表压；
[0025]
判别模块，在所述液位高度变化的速率超过速率变化阈值时调用处置模块；
[0026]
处置模块，包括计算模块和注水模块；
[0027]
所述计算模块用于计算泄漏点所处高度位置和理论泄漏时间，
[0028][0029]
其中h
t
为t时刻的液位高度，h
t-δt
为与t时刻间隔δt时间的液位高度，h
t-2δt
为与t时刻间隔2δt时间的液位高度，p
t
为t时刻的所述液化烃储罐内气相表压，p
t-δ
为与t时刻间隔δt时间的所述液化烃储罐内气相表压，ρ
l
为所述液化烃储罐内液体密度，g为重力加速度，l
t
为泄漏点至液面的距离；
[0030][0031]
其中te为理论泄漏时间，af为所述液化烃储罐的横截面积，a
′d为等效泄露面积；
[0032]
所述注水模块用于当注水作用时间小于时间阈值时，向所述液化烃储罐注水；
[0033]
所述注水作用时间由以下公式确定
[0034]
[0035]
其中tz为注水作用时间，v
z，max
为注水最大体积流量。
[0036]
进一步地，所述处置模块包括储液排出模块，所述储液排出模块用于当注水作用时间大于等于时间阈值且储液排出时间小于时间阈值时，从所述液化烃储罐排出储液；
[0037]
所述储液排出时间由以下公式确定
[0038][0039]
其中tq为储液排出时间，v
q,max
为储液排出最大体积流量。
[0040]
进一步地，处置模块包括显示和声光报警模块，所述显示模块用于显示所述理论泄漏时间、注水作用时间和储液排出时间，所述声光报警模块用于进行声光报警。
[0041]
本发明所提供的技术方案的优点在于：
[0042]
本发明方法通过液位传感器测得数据判断泄漏点的高度位置，检测数据少，计算简单快速，进一步确定了应急处置的时间信息，为具体处置措施的选择提供了准确依据。本发明方法可操作性强，准确可靠，可以显著提高应急处置方法的有效性。
附图说明
[0043]
图1为液化烃储罐泄漏示意图。
[0044]
图2为本发明实施例液化烃储罐泄漏应急处置方法的流程示意图。
[0045]
图3为本发明液化烃储罐泄漏应急处置装置模块示意图。
[0046]
图4为本发明实施例的液化烃储罐泄漏应急处置装置物理模块结构示意图。
具体实施方式
[0047]
下面结合实施例对本发明作进一步说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本说明之后，本领域技术人员对本说明的各种等同形式的修改均落于本技术所附权利要求所限定的范围内。
[0048]
液化烃储罐的泄漏如图1所示，在液化烃储罐内设置液位传感器实时获取液化烃储罐内的液位高度，液位传感器包括但不局限超声波液位传感器，采样时间间隔小于3s，分辨率≤5mm。液化烃储罐内设置压力传感器实时获取液化烃储罐内气相表压，压力传感器采用频率应与液位传感器同步匹配。
[0049]
通过公式(1)和(2)分别计算t时刻和t-δt时刻对应的泄漏强度
[0050][0051][0052]
为t时刻对应的液体泄漏强度，为t时刻间隔δt时间(t-δt时刻)对应的液体泄漏强度，h
t
为t时刻的液位高度，h
t-δt
为与t时刻间隔δt时间的液位高度，h
t-2δt
为与t时刻间隔2δt时间的液位高度，p
t
为t时刻的液化烃储罐内气相表压，p
t-δt
为与t时刻间隔δt时间的液化烃储罐内气相表压，ρ
l
为液化烃储罐内液体密度，g为重力加速度，l
t
为泄漏点至液面的距离，af为液化烃储罐的横截面积，a
′d为等效泄漏面积。等效泄漏面积为泄露
口实际面积乘以一个系数，这个系数与泄露口形状有关，例如泄露口为三角形，则系数取0.60。
[0053]
由l
t
＝l
t-δt-(h
t-δ-h
t
)结合公式(1)和(2)可得
[0054][0055]
公式(3)中未知量仅为l
t
，即通过求解公式(3)可得到泄漏点至液面的距离。
[0056]
请结合图2所示，本实施例的液化烃储罐泄漏应急处置方法是这样的：
[0057]
以固定时间间隔检测并检录液化烃储罐内的液位高度和气相表压，如前所述，固定时间间隔一般小于3s，可以是1～2s。
[0058]
由公式(4)计算液位高度变化的速率
[0059][0060]
设定一个速度变化阈值(可以是0.001)，当上述计算的液位高度变化的速率超过速率变化阈值时进入处置步骤；
[0061]
处置步骤包括：计算泄漏点所处高度位置、理论泄漏时间、注水作用时间以及储液排出时间，同时显示计算得到的理论泄漏时间、注水作用时间和储液排出时间并进行声光报警。
[0062]
其中泄漏点所处高度位置即前述求解公式(3)可得到泄漏点至液面的距离。
[0063]
假定气相表压短时间内不随时间发生显著变化，由公式(1)可以推导出容器流空到泄漏点所在液面高度处所需要的理论时间te：
[0064][0065]
注水作用时间为注水措施起作用时间，注水措施是向储罐内注入水，提高危化品液面，使泄漏点以下的物质为水，从而保证安全。注水作用时间tz由公式(6)计算
[0066][0067]
其中，vz，
max
为注水最大体积流量。
[0068]
储液排出时间是紧急切换措施起作用时间，紧急切换措施是将液化烃储罐里的危化品抽出转移到其它储罐使危化品液面降低至泄漏点，从而保证安全。储液排出时间tq由公式(7)计算
[0069][0070]
其中，v
q,max
为储液排出最大体积流量。
[0071]
在计算得到理论泄漏时间、注水作用时间以及储液排出时间后，对三个时间进行判断。当注水作用时间小于时间阈值时(时间阈值一般可取不超过理论泄漏时间的0.3倍，本实施例中为0.1倍)，即tz《0.1te时，水源存量足够的情况下，启动注水措施；当注水作用时间大于等于时间阈值且储液排出时间小于时间阈值时，即tq《0.1te时，启动紧急切换措施。如果注水措施和紧急切换措施的自动启动条件都未满足，则安全员将根据中控室显示的相关信息手动选择对应的应急措施。
[0072]
再请结合图3及图4所示，本实施例提供了一种实现上述实施例的液化烃储罐泄漏应急处置方法的应急处置装置，其包括有监测模块100、判别模块101、处置模块102，其中处置模块102包括了计算模块102a、注水模块102b、储液排出模块102c、显示模块102d和声光报警模块102e。
[0073]
监测模块100以固定时间间隔检测液化烃储罐内的液位高度和气相表压。判别模块101，在液位高度变化的速率超过速率变化阈值时调用处置模块102进行处置。计算模块102a首先计算泄漏点所处高度位置、理论泄漏时间、注水作用时间、储液排出时间，具体的计算方法如前实施例，不再赘述。注水模块102b用于当注水作用时间小于时间阈值时，向液化烃储罐注水，储液排出模块102c用于当注水作用时间大于等于时间阈值且储液排出时间小于时间阈值时，从液化烃储罐排出储液。显示模块用于显示理论泄漏时间、注水作用时间和储液排出时间，现场安全员可根据显示信息决定采取何种应急措施。声光报警模块用于进行声光报警。
[0074]
图4给出了液化烃储罐泄漏应急处置装置的具体配置，包括了作为核心控制器的单片机200。单片机200分别连接有液位传感器201、压力传感器202、显示装置203、现场控制按钮204、注水控制阀205、紧急切换阀206、无线传输模块207、供电装置208以及声光报警装置209。其中无线传输模块207与中控室210连接，实现单片机200与中控室210的数据传输。液位传感器201和压力传感器202为监测模块100的主要构件，显示装置203为显示模块102d的主要构件，声光报警装置209为声光报警模块102e的主要构件。注水控制阀205用于实现注水模块102b的注水功能，紧急切换阀206用于实现储液排出模块102c的排出储液功能。供电装置208采用双重电源供电为液化烃储罐泄漏应急处置装置提供电力。
[0075]
对上述液化烃储罐泄漏应急处置装置进行实现，设置储罐直径为50cm，初始液位高度50cm。泄漏点直径为1cm，距离液面高度为40cm。气相压力为常压，即p
t
＝0kpa。液位传感器为超声波传感器，采样频率设置为2s，安装在储罐正上方。开启装置稳定工作1分钟后，撤掉泄漏点封堵。表1为实时测试和计算部分结果。
[0076]
表1实时测试液位和泄漏点定位计算的部分结果
[0077]
t,s12141618202224262830h,mm486.65484.44482.25480.06477.87475.69473.52471.36469.20467.04l,mm4034.93265.40383.35381.15378.97376.78374.61372.44370.28368.12
[0078]
表中l为泄漏点距离液面高度，液位高度变化的速率的约为4.0
×
10-3
，大于1.0
×
10-3
，声光报警开启。理论泄漏时间te约为710s。配套的注水电磁阀最大流量为30升/分钟，相应的注水作用时间tz为39.27秒，小于0.1倍的理论泄漏时间，因此开启注水控制阀对液化烃储罐进行注水，实施应急处置。

技术特征：
1.一种液化烃储罐泄漏定位方法，其特征在于，包括以下步骤：以固定时间间隔检测所述液化烃储罐内的液位高度和气相表压，通过公式计算得到泄漏点所处高度位置，所述公式为其中h
t
为t时刻的液位高度，h
t-δt
为与t时刻间隔δt时间的液位高度，h
t-2α
为与t时刻间隔2δt时间的液位高度，p
t
为t时刻的所述液化烃储罐内气相表压，p
t-δt
为与t时刻间隔δt时间的所述液化烃储罐内气相表压，ρ
l
为所述液化烃储罐内液体密度，g为重力加速度，l
t
为泄漏点至液面的距离。2.根据权利要求1所述的液化烃储罐泄漏定位方法，其特征在于，所述时间间隔为1～3s。3.一种液化烃储罐泄漏应急处置方法，其特征在于，包括：以固定时间间隔检测所述液化烃储罐内的液位高度和气相表压，在所述液位高度变化的速率超过速率变化阈值时进入处置步骤；所述处置步骤包括：计算泄漏点所处高度位置和理论泄漏时间，其中h
t
为t时刻的液位高度，h
t-δt
为与t时刻间隔δt时间的液位高度，h
t-2δt
为与t时刻间隔2δt时间的液位高度，p
t
为t时刻的所述液化烃储罐内气相表压，p
t-δt
为与t时刻间隔δt时间的所述液化烃储罐内气相表压，ρ
l
为所述液化烃储罐内液体密度，g为重力加速度，l
t
为泄漏点至液面的距离；其中t
e
为理论泄漏时间，a
f
为所述液化烃储罐的横截面积，a
′
d
为等效泄露面积；当注水作用时间小于时间阈值时，向所述液化烃储罐注水；所述注水作用时间由以下公式确定其中t
z
为注水作用时间，v
z，max
为注水最大体积流量。4.根据权利要求3所述的液化烃储罐泄漏应急处置方法，其特征在于，所述处置步骤包括：当注水作用时间大于等于时间阈值且储液排出时间小于时间阈值时，从所述液化烃储罐排出储液；所述储液排出时间由以下公式确定其中t
q
为储液排出时间，v
q,max
为储液排出最大体积流量。5.根据权利要求3所述的液化烃储罐泄漏应急处置方法，其特征在于，所述处置步骤包
括：显示所述理论泄漏时间、注水作用时间和储液排出时间并进行声光报警。6.根据权利要求3或4所述的液化烃储罐泄漏应急处置方法，其特征在于，所述时间阈值不大于理论泄漏时间的0.3倍。7.一种液化烃储罐泄漏应急处置装置，其特征在于，包括：监测模块，以固定时间间隔检测所述液化烃储罐内的液位高度和气相表压；判别模块，在所述液位高度变化的速率超过速率变化阈值时调用处置模块；处置模块，包括计算模块和注水模块；所述计算模块用于计算泄漏点所处高度位置和理论泄漏时间，其中h
t
为t时刻的液位高度，h
t-δt
为与t时刻间隔δt时间的液位高度，h
t-2δt
为与t时刻间隔2δt时间的液位高度，p
t
为t时刻的所述液化烃储罐内气相表压，p
t-δt
为与t时刻间隔δt时间的所述液化烃储罐内气相表压，ρ
l
为所述液化烃储罐内液体密度，g为重力加速度，l
t
为泄漏点至液面的距离；其中t
e
为理论泄漏时间，a
f
为所述液化烃储罐的横截面积，a
′
d
为等效泄露面积；所述注水模块用于当注水作用时间小于时间阈值时，向所述液化烃储罐注水；所述注水作用时间由以下公式确定其中t
z
为注水作用时间，v
z，max
为注水最大体积流量。8.根据权利要求7所述的液化烃储罐泄漏应急处置装置，其特征在于，所述处置模块包括储液排出模块，所述储液排出模块用于当注水作用时间大于等于时间阈值且储液排出时间小于时间阈值时，从所述液化烃储罐排出储液；所述储液排出时间由以下公式确定其中t
q
为储液排出时间，v
q,max
为储液排出最大体积流量。9.根据权利要求7所述的液化烃储罐泄漏应急处置装置，其特征在于，处置模块包括显示模块和声光报警模块，所述显示模块用于显示所述理论泄漏时间、注水作用时间和储液排出时间，所述声光报警模块用于进行声光报警。10.根据权利要求7或8所述的液化烃储罐泄漏应急处置装置，其特征在于，所述时间阈值不大于理论泄漏时间的0.3倍。

技术总结
本发明公开了一种液化烃储罐泄漏定位方法，以固定时间间隔检测所述液化烃储罐内的液位高度和气相表压，并通过泄漏强度的计算得到泄漏点所处高度位置。本发明公开了一种液化烃储罐泄漏应急处置方法，通过确定泄漏点所处高度位置后，计算理论泄漏时间、注水作用时间和储液排出时间再确定采取注水措施或者是储液排出措施。本发明还公开了一种液化烃储罐泄漏应急处置装置实现该应急处置方法。本发明为应急处置方案提供依据，可保证处理的安全可靠，提高应急处置的有效性。提高应急处置的有效性。提高应急处置的有效性。


技术研发人员：陶骏骏 陈强 刘龙飞 沈方圆 周腾蛟
受保护的技术使用者：常熟理工学院
技术研发日：2023.07.04
技术公布日：2023/10/11