無源激光探測儲油罐油氣濃度的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及信息技術領域，尤其是光電子中激光氣體探測技術中的無源激光探測儲油罐油氣濃度的方法。
【背景技術】
[0002]目前，石油化工作為工作區(qū)的重大隱患，工作區(qū)域需要對可燃氣體采用一種可靠、穩(wěn)定的方法對其濃度進行實時檢測，監(jiān)測其不超過臨界值，以保證日常安全生產。儲油罐是一種大型容器，是煉油廠、油田、油庫以及石油管道行業(yè)中的重要設備，專門用于接收、儲存和發(fā)放易燃、易爆的油品介質。正是由于它儲存的油品具有易燃、易爆、易產生靜電的特殊性質，使其成為石油儲運行業(yè)中安全管理工作的重要對象。在油罐日常的使用和管理中，任何一個人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)，都可能造成事故的發(fā)生，導致巨大的經濟損失和人身傷害事故。儲油罐的安全管理是油庫管理的其他各項工作的前提，是安全生產的生命線，也是改善經營環(huán)境、提高企業(yè)經濟效益的基礎。因此，加強儲油罐的安全管理，及時發(fā)現和消除儲油罐的不安全因素，杜絕各類事故的發(fā)生，對石油儲運企業(yè)具有重要意義。
[0003]公知石油化工使用的常用二次密封艙管道抽氣、管道傳輸、安全區(qū)域化驗，抽氣方式感知，感知滯后性，抽氣形成負壓，空氣進入密封艙，給石油安全生產帶來極大危害。倘若因此發(fā)生燃燒或爆炸，那將是極其重大的安全事故，對社會安定以及人類進步也會造成巨大的影響。如何避免在可燃氣體檢測時無源，即不帶電，、實時狀態(tài)，能夠安全、高效直接判斷大型應用場所中可燃氣體的泄漏范圍，已經成為亟需解決的問題。
[0004]目前中國石油在儲油罐的二次密封艙使用定時抽風裝置，將混合油氣抽出到安全區(qū)域用帶電的傳感器進行檢測，如果出現濃度過大，再啟動注入氮氣的裝置來降低儲油罐風險。此方法面臨幾個現實問題，第一抽取的時間頻率過頻繁耗能大，抽取的時間頻率過稀疏無法及時發(fā)現險情，即使不斷抽取儲油罐氣體用來檢測由于安全區(qū)域距離油罐事發(fā)地距離很遠也不能保證及時發(fā)現問題；第二抽取氣體的方位固定，無法對儲油罐全區(qū)域進行檢測尤其是儲油罐的中心區(qū)域。
[0005]本發(fā)明針對現有技術的不足，提出用無源激光氣體探測技術對儲油罐二次密封艙油氣進行檢測，本發(fā)明的技術難點在于以下兩點:第一，油氣類氣體是混合氣體組成成分復雜，不同品質的原油的油氣其組成成分有所差別；第二，同品質原油的油氣氣體在不同溫度下其混合成分不同。通過本發(fā)明所描述的方法和步驟可以有效監(jiān)測儲油罐二次密封艙的油氣濃度，監(jiān)測的先決條件即根據本發(fā)明所述方法測定原油在0°c至70°C時，油氣平衡狀態(tài)下的氣相組成情況，溫度梯度5°C ;根據結論與數據，結合外浮頂原油儲罐的結構和理查特里Le chatIier定律，給出各種溫度梯度場下，二次密封艙油氣爆炸極限值V0L% ;根據結論與數據，給出各種溫度梯度場下，油氣中丙烷及丁烷所占百分比；根據結論與數據，結合無源激光探頭測量的二次密封艙內的丙烷及丁烷濃度V0L%及溫度，給出二次密封艙內油氣濃度V0L% ;根據結論與數據，給出二次密封艙內油氣濃度LEL%。

【發(fā)明內容】

[0006](一)要解決的技術問題
本發(fā)明的目的是，提供一種無源激光探測儲油罐油氣濃度的方法，選擇不同地域，現場采集俄羅斯原油、大慶原油、渤海原油、阿曼原油油樣，進行溫度梯度場環(huán)境下，油氣組分揮發(fā)實驗，通過實驗，描繪出各種原油，在不同儲存溫度梯度場下，與油氣組分揮發(fā)濃度的函數關系，進而，給出不同溫度環(huán)境下，外浮頂儲油罐二次密封艙油氣泄漏爆炸極限值及油氣中丙烷及丁烷所占百分比，為儲油罐無源分布式激光探測主動安全防護系統，提供理論及數據支撐，從而實現了對石油儲罐二次密封倉內的油氣揮發(fā)過程的精確實時無源激光監(jiān)測。
[0007](二)技術方案
為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種無源激光探測儲油罐油氣濃度的方法，本發(fā)明的主要步驟為:
1)測定原油在0°c至70°C時，油氣平衡狀態(tài)下的氣相組成情況，溫度梯度5°C;
2)根據步驟I)結論與數據，結合外浮頂原油儲罐的結構和理查特里LechatIier定律，給出各種溫度梯度場下，二次密封艙油氣爆炸極限值V0L% ;
3)根據步驟2)結論與數據，給出各種溫度梯度場下，油氣中丙烷及丁烷所占百分比；
4)根據步驟3)結論與數據，結合無源激光探頭測量的二次密封艙內的丙烷及丁烷濃度V0L%及溫度，給出二次密封艙內油氣濃度V0L% ;
5)根本步驟I)至4)據結論與數據，給出二次密封艙內油氣濃度LEL%;
具體的實現方法包括:
1)測定俄羅斯原油、大慶原油、渤海原油、阿曼原油在0°C至70°C時，油氣平衡狀態(tài)下的氣相組成情況，溫度梯度5°C，包括:將可伸縮氣體存儲緩沖裝置抽真空，真空狀態(tài)下，該裝置內體積為零，即為完全扁平狀態(tài)；將恒溫空氣浴溫度設定在實驗溫度，裝置放入恒溫空氣浴中進行恒溫預熱；裝置預熱充分后，向儲油裝置中加入指定量的油樣；待油溫達到要求溫度后，恒溫三小時，使儲油裝置達到氣液相平衡狀態(tài)，由采集閥門處采取氣樣。該過程中，會有氣體揮發(fā)，多出的氣體會進入氣體緩沖裝置；利用具有刻度的注射器從氣體采集口往外抽氣，抽至氣體緩沖結構重新完全扁平，因為整個裝置為全密封結構，則此時抽出的氣量即為原油揮發(fā)產生的氣量；調整實驗條件，更換油樣或改變溫度，重復以上步驟；
2)根據具體的實現方法步驟I)的結論與數據，結合外浮頂原油儲罐的結構和理查特里Le chatIier定律，給出各種溫度梯度場下，二次密封艙油氣爆炸極限值V0L%，包括:利用氣相色譜檢測裝置進行氣樣分析，獲得氣體組成以及各組分含量的相關數據；根據理查特里Le chatIier定律，計算出各種溫度梯度場下，二次密封艙油氣爆炸極限值V0L% ；
3)根據具體的實現方法步驟2)的結論與數據，給出各種溫度梯度場下，油氣中丙烷及丁烷所占百分比，包括:利用氣相色譜儀獲得的相關數據，計算出各種溫度梯度場下，不同油品油氣中丙烷及丁烷所占百分比；
4)根據具體的實現方法步驟3)結論與數據，結合無源激光探頭測量的二次密封艙內的丙烷及丁烷濃度V0L%及溫度，給出二次密封艙內油氣濃度V0L%，包括:利用無源激光探頭測量的二次密封艙內的丙烷及丁烷濃度V0L%及溫度，結合不同油品油氣中丙烷及丁烷所占百分比，計算出二次密封艙內油氣濃度V0L%。
[0008]5)根據具體的實現方法步驟I)至4)結論與數據，給出二次密封艙內油氣濃度LEL%，包括:根據二次密封艙內溫度、油氣濃度V0L%及各種溫度梯度場下，二次密封艙油氣爆炸極限值V0L%，計算出二次密封艙內油氣濃度LEL%，從而達到只要激光氣體探測技術探測到丙烷及丁烷濃度V0L%，結合溫度采集數據，即可得到二次密封艙油氣爆炸極限值V0L%，計算出二次密封艙內油氣濃度LEL%，從而可以有效的通過激光氣體探測技術給出油氣濃度達到爆炸極限值的告警信息。
[0009](三)有益效果
區(qū)別于【背景技術】，本發(fā)明提供一種無源激光探測儲油罐油氣濃度的方法，能夠對各種原油，在不同儲存溫度梯度場下，進行精確探測，同時，根據探測的各種濃度信息計算應用激光分布式混合氣體無源監(jiān)測器，探測外浮頂儲油罐二次密封艙油氣泄漏濃度值，從而實現了對石油儲罐二次密封倉內的油氣泄漏揮發(fā)過程的精確實時無源激光監(jiān)測，并且本發(fā)明實現簡單，針對性強，只要根據激光氣體探測技術探測出丙烷及丁烷濃度V0L%即可得到油氣濃度達到爆炸極限值的告警信息。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的流程示意圖；
圖2是本發(fā)明的實施例中空氣浴內裝置連接安裝示意圖；
圖3是本發(fā)明的實施例中俄羅斯原油混合氣體比例曲線圖；
圖4是本發(fā)明的實施例中大慶原油混合氣體比例曲線圖；
標號說明:
1.恒溫空氣??；2.氣體采集閥；
3.溫度指示器；4.儲油裝置；
5.可伸縮氣體儲存緩沖裝置。
【具體實施方式】
[0011]為使本發(fā)明的目的、內容和優(yōu)點更加清楚，下面結合