專利名稱：油品儲罐底板泄漏多通道工業監測系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種設備因腐蝕而導至泄漏的數據釆集技術，具體地說是 一種油品儲罐底板泄漏多通道工業監測系統。
背景技術：
近幾年來，隨著國內外巿場對原油需求量的不斷增加，煉油企業對原 油及成品油儲運安全的要求不斷提高，與之相關的儲油罐泄漏探測和防泄 漏技術得到了廣泛應用，已有一原油加工及儲運企業釆用雙層罐底結構來 減少油品泄漏及對環境的污染，并安裝相應的檢測設備來檢測油品泄漏點， 但罐底檢測設備存在體積大、結構復雜、靈敏度低的缺點。因此研究新一 代罐底檢測技術、開發相關檢漏傳感器是新時期本技術領域對儲油罐泄漏 探測技術提出的更高要求。
發明內容
為了克服現有技術中的不足，本發明解決的技術問題是提供一種測量 精度高、響應速度快、維護簡單的油品儲罐底板泄漏多通道工業監測系統。
為了實現上述目的，本發明釆用的技術方案是
本發明具有報警檢測裝置及上位監控計算機，其中報警檢測裝置安裝 于油品儲罐底板下方，包括檢測電路及與檢測電路相連的試片，其中檢測 電路包括控制及信號處理單元、信號發生單元及數據傳輸單元，控制及信 號處理單元通過信號發生單元與試片相連，通過數據傳輸單元、防爆安全 柵及轉換單元與上位監控計算機進行通訊連接。
所述控制及信號處理單元的檢測信號輸入端與信號發生單元的輸出管 腳相連，信號發生單元的輸入端通過隔直電容接有1個或多個試片，信號 發生單元的上述輸入端同時作為電場信號的輸出端，在試片上建立低頻電 場；控制及信號處理單元的控制信號與信號發生單元的控制輸入端相連； 控制及信號處理單元的通訊控制端經光電耦合電路及數據傳輸單元接至上 位監控計算機.
所述檢測，電路還具有用于確定通訊地址編號的撥碼開關，其輸出端接 至控制及信號處理單元的數字量輸入端；所述檢測電路還具有程序下載接 口，其輸出端與控制及信號處理單元的測試接口相連，實現在線編程、調 試及下載；所述報警檢測裝置具有殼體中，其由中間板分成上、下兩個空 腔，檢測電路安裝上部空腔內，試片水平設于下部空腔中，通過金屬支架 與檢測電路中的信號發生單元相連；檢測電路中的數據傳輸單元通過殼體 上的導線孔接至設于安全區的防爆安全柵；所述殼體的底蓋及保護罩的側
4體外部還設有保護罩，其與殼體相應位置設 有導線引出孔；
所述殼體或保護罩釆用可耐腐蝕、耐高溫的聚四氟材料；所述報警檢 測裝置為多個，均布置在油品儲罐底板下方的基礎上；所述試片為銅質材 料
本發明具有如下有益效果
1. 具有高精度及高靈敏度。本發明釆用電場感應原理并結合相應的電 子芯片形成檢測儀，能夠快速精確地確定油品儲罐的泄漏位置及時間，精 度及靈敏度高，減少油品泄漏帶來的經濟損失及環境污染；
2. 結構緊湊、集成度高。本發明系統中的報警檢測裝置將控制及信號
處理單元、信號發生單元、數據傳輸單元及試片集成于一殼體中，結構緊 湊、體積小，便于現場施工；
3. 使用壽命長。本發明系統中的報警檢測裝置釆用聚四氟材料作為殼 體，具耐腐蝕、耐高溫的特性，使用壽命長；
4. 安裝、使用簡單、維護方便。本發明系統的試片可重復使用，在泄漏 介質清除后可自動恢復工作狀態，不需定期更換試片，方便安裝、使用及
維護；
5. 應用領域廣。本發明系統不僅適用于石化、石油行業的常壓儲罐底板
泄漏的檢測，而且還可以應用于其他所有具有流動介質泄漏的設備中。
圖l、 2為本發明電場成像技術測量原理圖(一)、(二)；
圖3為本發明電氣原理框圖4為本發明電氣原理圖5為本發明結構示意圖6為本發明釆用的監測方法流程圖(一)；
圖7為本發明采用的監測方法中溫度檢測流程圖(二 )；
圖8為本發明在油品儲罐底板下方多通道在線監測點分布示意圖9為本發明在一個實施例中的安裝層面圖。
具體實施例方式
如圖8、 9所示，本實施例采用26個報警檢測裝置(地址編號為 A01 A26)，安裝于油品儲罐底板下方的瀝青砂層中，在油品儲罐底板所履 蓋的范圍內均勻布置，也可以按實際情況，選擇布置于易泄漏的底板對應 的區域，對每個報警檢測裝置進行地址編碼以確定通訊地址編號，通過 RS485總線經過防爆安全柵12及RS485/232轉換單元13與上位監控計算 機14進行通訊連接。
如圖3、 4所示，本發明系統由報警檢測裝置及上位監控計算機組成， 其中報警檢測裝置包括檢測電路6及與檢測電路6相連的試片5 ，檢測電路 6包括控制及信號處理單元U1、信號發生單元U8及數據傳輸單元U7，控
5制及信號處理單元Ul的檢測信號輸入端AI兩與信號發生單元U8的輸出 管腳LEVEL相連，信號發生單元U8的輸入端E1 E9中的任何一個管腳 (本實施例為E7)通過隔直電容C31接有1個試片5，信號發生單元U8 的上述輸入端(本實施例為E7)同時作為電場信號的輸出端，在試片5上 建立低頻電場；控制及信號處理單元U1的控制信號與信號發生單元U8的 控制輸入端A D、 DIS一SHIELD相連；控制及信號處理單元U1的通訊控制 端RX0、 TX0、 DE經i電耦合電路及數據傳輸單元U7接至上位監控計算 機14。
所述檢測電路6還具有用于確定通訊地址編號的撥碼開關J3，其輸出 端接至控制及信號處理單元U1的數字量輸入端P1.0 P1.3、 P3.0 P3.3, 以實現對每個報警檢測裝置的地址編碼；所述檢測電路6還具有程序下載 接口 J2,其輸出端與控制及信號處理單元U1的測試接口 TMS、TCK、TDI、 TDO相連，實現在線編程、調試及程序下載。
所述每個檢測電路6可以接一個試片5，也可以同時接有多個，通過對 信號發生單元U8的控制輸入端A D進行編程來選擇檢測通道，只要其傳 輸距離及外部千擾不影響其檢測信號的質量即可。本發明只選擇一個單獨 的電極引腳，所有其他電極引腳通過信號發生單元U8內部的開關連接到 地線引腳上。
如圖5所示，所述報警檢測裝置具有殼體4，其由中間板3分成上、下 兩個空腔，檢測電路6安裝上部空腔內，試片5水平設于下部空腔中，通 過金屬支架8與檢測電路6中的信號發生單元U8相連；檢測電路6中的數 據傳輸單元U7通過殼體4上的導線孔接至設于安全區的防爆安全柵12; 所述殼體4的底蓋1及保護罩2的側面底部均設有導流孔9,使油介質從導 流孔9進入試片5所形成的電場中。
所述殼體4外部還設有保護罩2以保護報警檢測裝置不受基礎沉降或 油罐底板張力導致變形的影響，保護罩2與殼體4導線孔的相應位置設有 導線引出孔。在殼體4導線孔處安裝有密封防水接頭7，以免包括油、水或 蒸汽進入報警檢測裝置內部。所述殼體4或保護罩2釆用可耐腐蝕、耐高 溫的聚四氟材料。
如圖l、 2所示，本發明根據電場感應原理，利用電場成像技術釆集電 壓數據并傳輸，通過信號發生單元U8的電場信號的輸出端(也即輸入端 E7)輸出低頻正弦波(頻率可通過外部電阻調節，本實施例將頻率優化至 125KHz, 5Vp-p)，驅動電極(即試片5)建立低頻電場，該試片5做為電 場中的一個電極，其他電極則利用信號發生單元U8內部的開關連接到地線 引腳上而形成一個完整的回路來實現；當有油品進入試片5形成的電場中 時，通過檢測場強變化所對應的直流電壓值來反映泄漏情況。正弦波具有 較低的諧波，可以減少干擾。對于適合的電場系統，集成電場成像器件提 供支持電路，便于構建雙芯片電場系統。系統施加的信號為交流小信號，輸出為直流信號。
如圖6所示，本發明油品儲罐底板泄漏多通道工業監測系統通過以下
步驟實現油品儲罐底板泄漏檢測
在油品儲罐底板下方安裝報警檢測裝置；
給油品儲罐底板泄漏多通道工業監測系統上電并進行初始化搡作，包 括設定報警檢測裝置通訊地址編號，其與報警檢測裝置在油品儲罐下方的 安裝位置一一對應；設定泄漏報警參考值；設定數據釆樣時間間隔；
根據電場感應原理，利用電場成像技術釆集電壓數據并傳輸，即釆集 沒有油品泄漏時低頻電場場強所對應的電壓值；經多次釆集，當電壓值數 值穩定后，將該電壓值設定為電壓參考值Uo;按照釆樣間隔時間繼續采集 電場反饋電壓Ut。當上述電壓變化量大于設定值時即Ut-U。>A (A為泄漏 報警參考值)時，由上位監控計算機產生油品儲罐底板泄漏報警信號，并 顯示報警位置、記錄報警數據及時間；
返回釆集現場數據并傳輸步驟，循環進行檢測；
當檢測系統掉電時，檢測過程結東。
當上述電壓變化量不大于設定值時，放棄數據，不做記錄；
返回采集電壓變化量并傳輸步驟，循環進行；
當檢測裝置掉電時，檢測過程結東。
如圖7所示，本發明系統還具有溫度檢測功能，具體步驟如下 給上述報警檢測裝置上電并進行初始化操作； 采集現場環境溫度數據并傳輸； 當上述溫度數據在設定范圍內時，顯示正常溫度數據； 返回采集現場環境溫度數據并傳輸步驟，循環進行； 當檢測裝置掉電時，檢測過程結東；
當上述溫度數據不在設定范圍內時，顯示異常溫度數據，并記錄報警 溫度值及報警時間；
當檢測裝置掉電時，檢測過程結東。
上述溫度檢測是由集成在控制及信號處理單元Ul中的溫度傳感器實 現的，通過RS232/485接口編程來讀取溫度數據；設置溫度檢測的目的不 僅在于檢測報警檢測裝置所處現場環境的溫度變化情況，更重要的是通過 溫度變化情況反映報警檢測裝置的運行情況，如果溫度變化明顯不正常， 則可以間接判斷該報警檢測裝置的內部單元出現工作異常，如果溫度變化 高出設定范圍，通過報警提示，系統需要停機維護。
權利要求
1. 一種油品儲罐底板泄漏多通道工業監測系統，其特征在于具有報警檢測裝置及上位監控計算機，其中報警檢測裝置安裝于油品儲罐底板下方，包括檢測電路(6)及與檢測電路(6)相連的試片(5)，其中檢測電路(6)包括控制及信號處理單元(U1)、信號發生單元(U8)及數據傳輸單元(7)，控制及信號處理單元(U1)通過信號發生單元(U8)與試片(5)相連，通過數據傳輸單元(U7)、防爆安全柵(12)及轉換單元(13)與上位監控計算機(14)進行通訊連接。
2. 按權利要求l所述的油品儲罐底板泄漏多通道工業監測系統，其特 征在于所述控制及信號處理單元(Ul)的檢測信號輸入端(AIN0)與信 號發生單元(U8)的輸出管腳(LEVEL)相連，信號發生單元(U8)的輸 入端通過隔直電容接有1個或多個試片(5),信號發生單元(U8)的上述 輸入端同時作為電場信號的輸出端，在試片(5)上建立低頻電場；控制及 信號處理單元(U1)的控制信號與信號發生單元(U8)的控制輸入端(A D、 DIS—SHIELD )相連；控制及信號處理單元(Ul )的通訊控制端(RX0、 TX0、 DE)經光電耦合電路及數據傳輸單元(U7)接至上位監控計算機(14)。
3. 按權利要求l所述的油品儲罐底板泄漏多通道工業監測系統，其特 征在于所述檢測電路(6 )還具有用于確定通訊地址編號的撥碼開關(J3 )， 其輸出端接至控制及信號處理單元(U1)的數字量輸入端(P1.0 P1.3、P3.0 P3.3 )。
4. 按權利要求l所述的油品儲罐底板泄漏多通道工業監測系統，其特 征在于所述檢測電路(6)還具有程序下載接口 (J2)，其輸出端與控制及 信號處理單元(Ul)的測試接口 (TMS、 TCK、 TDI、 TDO)相連，實現 在線編程、調試及下載。
5. 按權利要求l所述的油品儲罐底板泄漏多通道工業監測系統，其特 征在于所述報警檢測裝置具有殼體(4),其由中間板(3)分成上、下兩 個空腔，檢測電路(6)安裝上部空腔內，試片(5)水平設于下部空腔內， 通過金屬支架(8)與檢測電路(6)中的信號發生單元(U8)相連；檢測 電路(6)中的數據傳輸單元(U7)通過殼體(4)上的導線孔接至設于安 全區的防爆安全柵(12);所述殼體(4)的底蓋(1)及保護罩(2)的惻 面底部均設有導流孔(9)。
6. 按權利要求5所述的油品儲罐底板泄漏多通道工業監測系統，其特 征在于所述殼體(4)外部還設有保護罩(2)，其與殼體(4)相應位置 設有導線引出孔。
7. 按權利要求5或6所述的油品儲罐底板泄漏多通道工業監測系統， 其特征在于所述殼體(4)或保護罩(2)釆用可耐腐蝕、耐高溫的聚四氟材料。
8. 按權利要求1所述的油品儲罐底板泄漏多通道工業監測系統，其特征在于所述報警檢測裝置為多個，均布置在油品儲罐底板下方的基礎上。
9. 按權利要求1所述的油品儲罐底板泄漏多通道工業監測系統，其特 征在于所述試片(5)為銅質材料。
全文摘要
本發明涉及一種油品儲罐底板泄漏多通道工業監測系統，具有報警檢測裝置及上位監控計算機，其中報警檢測裝置安裝于油品儲罐底板下方，包括檢測電路及與檢測電路相連的試片，其中檢測電路包括控制及信號處理單元、信號發生單元及數據傳輸單元，控制及信號處理單元通過信號發生單元與試片相連，通過數據傳輸單元、防爆安全柵及轉換單元與上位監控計算機進行通訊連接。本發明具有高精度及高靈敏度，結構緊湊、集成度高，使用壽命長，且安裝、使用簡單、維護方便，應用領域廣。
文檔編號G05B19/048GK101488013SQ200810010158
公開日2009年7月22日 申請日期2008年1月18日 優先權日2008年1月18日
發明者闖 臺, 張培俊, 濤 李, 李春樹, 楊永寬, 鄭麗群, 高麗巖 申請人:中國石油化工股份有限公司;中國科學院金屬研究所