CN114992508A - 深冷容器限充装置及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种深冷容器限充装置及其使用方法，包括差压式液位计、充液管、控制处理器、充液侧无线通信模块、上位机和上位机侧无线通信模块，所述充液管上安装有调节阀，所述差压式液位计的输出端与所述控制处理器的输入端电连接，所述控制处理器与所述充液侧无线通信模块电连接，所述上位机与所述上位机侧无线通信模块电连接，所述充液侧无线通信模块用于与所述上位机侧无线通信模块通信连接。它可以实现深冷容器的限充作业。

Description

深冷容器限充装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及容器限充装置技术领域，具体涉及一种深冷容器限充装置及其使用方法。
背景技术
深冷容器，多用于充装液氧、液氮、液氩、二氧化碳及LNG等。充装没有安装过充装置的深冷容器过程中，一旦充装过量，就有可能造成低温液体从测满阀流出，更甚至于可能造成深冷容器超过规定压力，直接从安全阀喷出液态气体从而在容器周围急剧气化形成一片低温区域，造成安全隐患。
2019年1月29日，市场监管总局发布了市监特设函[2019]195号文件，文件中对深冷压力容器提出了要求：为防止罐体过量充装造成事故，设计、制造单位应当提出对罐体最大充装量进行控制的措施并告知使用单位。制造单位应对几何容积≤10m3的固定式深冷压力容器配装自动限充装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种深冷容器限充装置及其使用方法，以实现深冷容器的限充作业。
本发明的技术方案是：
一种深冷容器限充装置，包括差压式液位计、充液管、控制处理器、充液侧无线通信模块、上位机和上位机侧无线通信模块，所述充液管上安装有调节阀，所述差压式液位计的输出端与所述控制处理器的输入端电连接，所述控制处理器与所述充液侧无线通信模块电连接，所述上位机与所述上位机侧无线通信模块电连接，所述充液侧无线通信模块用于与所述上位机侧无线通信模块通信连接。
优选的，所述调节阀为电动低温调节阀，所述控制处理器的输出端与所述电动低温调节阀电连接。
优选的，所述调节阀为低温电磁阀和手动截止阀串联形成，所述控制处理器的输出端与所述低温电磁阀的电控端电连接。
优选的，所述调节阀为气动低温调节阀，还包括气源模块、电磁换向阀，所述控制处理器与所述电磁换向阀电连接，所述气源模块与所述电磁换向阀的A口管道连通，所述电磁换向阀的B口与所述气动低温调节阀的进口管道连通。
优选的，还包括警报电路，所述控制处理器的输出端还与警报电路的输入端电连接。
优选的，所述深冷容器限充装置安装在深冷容器上，所述深冷容器包括内容器、外壳体，以及填充在内容器与外壳体之间的绝热组织和用于连接内容器与外壳体的支撑结构，在所述深冷容器的差压检测口处，所述内容器的差压检测口与所述差压式液位计管道连通，在所述内容器与所述外容器之间对应于所述内容器的差压检测口位置还安装有温度传感器，所述温度传感器的输出端与所述控制处理器的输入端电连接。
前述的深冷容器限充装置的使用方法，充液管的出口与深冷容器的充液口管道连接，充液管的进口与充液装置管道连接，充液侧无线通信模块与上位机侧无线通信模块通信连接，以实时上传差压式液位计输出的液位高度；包括以下步骤：
操作调节阀全开，向深冷容器内充液；
待深冷容器液位高度达到90％时，操作调整调节阀开度，以调小充液管最小口径，继续向深冷容器充液；
待深冷容器液位高度达到98％时，操作调节阀截断充液管，充液结束。
优选的，所述调节阀为电动低温调节阀或气动低温调节阀，所述深冷容器限充装置还包括警报电路，所述控制处理器的输出端还与警报电路的输入端电连接，
控制处理器操作调节阀全开；
向深冷容器内充液，待深冷容器液位高度达到90％时，控制处理器操作调整调节阀开度，以调小充液管最小口径，同时，控制处理器驱动警报电路发出第一次警报；
继续向深冷容器充液；待深冷容器液位高度达到98％时，控制处理器操作调节阀截断充液管，充液结束，同时，控制处理器驱动警报电路发出第二次警报。
优选的，所述调节阀为低温电磁阀和手动截止阀串联形成，所述深冷容器限充装置还包括警报电路，所述控制处理器的输出端还与警报电路的输入端电连接，
控制处理器操作低温电磁阀全开，手动操作手动截止阀全开；
向深冷容器内充液，待深冷容器液位高度达到90％时，操作调整手动截止阀开度，以调小充液管最小口径，同时，控制处理器驱动警报电路发出第一次警报；
继续向深冷容器充液，待深冷容器液位高度达到98％时，操作低温电磁阀截断充液管，充液结束，同时，控制处理器驱动警报电路发出第二次警报。
进一步优选的，充液结束后，操作关闭手动截止阀，分离充液管与充液装置。
液位计的类型有音叉振动式、磁浮式、压力式、超声波、声呐波，磁翻板、雷达等。国内外在小型深冷容器限充方面也有一定的研究，一种方式是在产品制造过程中使用一种电容式液面计，这种方式仅适用于新制造的深冷容器，而不适用在用的小型深冷容器；国内也有在制造过程中使用多个测满阀方式来控制防止过充，这种方式也不适用于现有的深冷容器；在用的设备有使用浮子方案的，主要是在罐内设置浮筒或浮球之类的零件，当液体充装到额定液位时，浮筒或浮球因浮力而浮起，从而堵住充装口，限制充装口流量，这种方案只能限制流量，不能完全停止充装，且浮筒或浮球要求加工精度较高，目前质量不稳定切故障率高。深冷容器多采用差压式液位计，因此，本发明改造现有的深冷容器添加限充装置时，采用差压式液位计计算充装容量。
本发明的有益效果是：
1.差压式液位计可以测量深冷容器内液位高度，调节阀方便调节充液管开度，便于根据深冷容器内液位高度调节充液流量，充液侧无线通信模块与上位机侧无线通信模块通信连接，以实时上传差压式液位计输出的液位高度，避免充液侧操作人员随意充液。
2.电动低温调节阀可以实现自动调节充液管开度的目的。
3.低温截止阀和手动截止阀使用成本低。
4.气动低温调节阀具有防爆效果，其相比防爆式电动低温调节阀成本更低。
5.警报电路便于发出警报，以提醒充装人员及时采取相应措施。
6.在内容器与外容器之间对应于所述内容器的差压检测口位置还安装有温度传感器，温度传感器的输出端与控制处理器的输入端电连接。这样安装的温度传感器与差压式液位计配合，计量深冷容器内液位更准确。温度传感器的敏感头安装在内容器中时，影响内容器的耐压效果，且需要特种温度传感器；温度传感器的敏感头安装在外容器外时，失去温度计量的意义。温度传感器的敏感头安装在内容器与外容器之间的夹层中的除差压检测口之外的其它位置时，受绝热组织的影响，其温度计量效果差，且不易于引线。
7.通过两段式充液，且控制第二段充液时的进液速度，可以更好地使充液量接近深冷容器液位高度达到98％。
8.调节阀使用电动低温调节阀或气动低温调节阀，可以实现自动充装作业，且使充装量达到深冷容器液位高度达到98％，安全省力。
9.调节阀使用低温电磁阀和手动截止阀串联形成，可以实现半自动充装作业。
附图说明
图1为一种深冷容器限充装置的结构示意图。
附图标记说明，1-深冷容器，2-手动截止阀，3-低温电磁阀，4-差压液位计。
具体实施方式
下面结合附图，以实施例的形式说明本发明，以辅助本技术领域的技术人员理解和实现本发明。除另有说明外，不应脱离本技术领域的技术知识背景理解以下的实施例及其中的技术术语。
现有技术中，杭州美控自动化技术有限公司生产有MIK-3051LT单法兰差压式液位变送器，其供电电压为24VDC，模拟输出为4-20mA，可以用于天然气等液化气测量，且可提供防爆产品。
现有技术中，上海厚浦阀门生产有HOPE93型低温电磁阀，工作压力：0-1.6Mpa、0.02-6.4Mpa，流体温度：-80℃，-200℃。
实施例1：一种深冷容器限充装置，参见图1，包括差压式液位计4、充液管和控制处理器(未画)、充液侧无线通信模块(未画)、上位机(未画)和上位机侧无线通信模块(未画)，充液管上串接安装有低温电磁阀3和手动截止阀2，差压式液位计4的输出端与控制处理器的输入端电连接，控制处理器的输出端与低温电磁阀的电控端电连接。控制处理器与充液侧无线通信模块电连接，上位机与上位机侧无线通信模块电连接，充液侧无线通信模块用于与上位机侧无线通信模块通信连接。
控制处理器可以是单片机、PLC、工控机等设备。差压液位计是模拟输出型时，差压液位计的输出端与模数转换器的模拟输入端电连接，模数转换器的输出端与控制处理器的输入端电连接。差压液位计是数字输出型时，差压液位计的输出端与控制处理器的输入端电连接。差压液位计是总线输出型时，差压液位计的输出端与控制处理器的总线输入端总线连接。
手动截止阀2与低温电磁阀3可以替换成调节阀。低温电磁阀3也可以替换成调节阀。
本实施例中，深冷容器限充装置还包括警报电路，控制处理器的输出端还与警报电路的输入端电连接。深冷容器限充装置增设警报电路时，其可以深冷容器内液位高度达到设定高度时，发出警报。
深冷容器限充装置安装在深冷容器上，深冷容器包括内容器、外壳体，以及填充在内容器与外壳体之间的绝热组织和用于连接内容器与外壳体的支撑结构，在深冷容器的差压检测口处，内容器的差压检测口与差压式液位计管道连通，在内容器与外容器之间对应于内容器的差压检测口位置还安装有温度传感器，温度传感器的输出端与控制处理器的输入端电连接。在内容器与外容器之间对应于所述内容器的差压检测口位置还安装有温度传感器，温度传感器的输出端与控制处理器的输入端电连接。这样安装的温度传感器与差压式液位计配合，计量深冷容器内液位更准确。温度传感器的敏感头安装在内容器中时，影响内容器的耐压效果，且需要特种温度传感器；温度传感器的敏感头安装在外容器外时，失去温度计量的意义。温度传感器的敏感头安装在内容器与外容器之间的夹层中的除差压检测口之外的其它位置时，受绝热组织的影响，其温度计量效果差，且不易于引线。
前述的深冷容器限充装置的使用方法，充液管的出口与深冷容器的充液口管道连接，充液管的进口与充液装置管道连接；充液侧无线通信模块与上位机侧无线通信模块通信连接，以实时上传差压式液位计输出的液位高度；
控制处理器操作低温电磁阀全开，手动操作手动截止阀全开；
向深冷容器内充液，待深冷容器液位高度达到90％时，操作调整手动截止阀开度，以调小充液管最小口径，同时，控制处理器驱动警报电路发出第一次警报；
继续向深冷容器充液，待深冷容器液位高度达到98％时，操作低温电磁阀截断充液管，充液结束，同时，控制处理器驱动警报电路发出第二次警报。
充液结束后，操作关闭手动截止阀，分离充液管与充液装置。
上位机接收到上位机侧无线通信模块传输的充装不符合本使用方法时，上位机发出警报信息。
使用差压式液位计计算液位高度的比例的方式是：深冷容器内腔的直径、高度是确定的，根据某一液面的差压可以换算出该液面的高度，除以深冷容器内腔的高度，可以换算得到深冷容器的液位高度比例。
实施例2：一种深冷容器限充装置，包括差压式液位计、充液管、控制处理器、充液侧无线通信模块、上位机和上位机侧无线通信模块，所述充液管上安装有调节阀，所述差压式液位计的输出端与所述控制处理器的输入端电连接，所述控制处理器与所述充液侧无线通信模块电连接，所述上位机与所述上位机侧无线通信模块电连接，所述充液侧无线通信模块用于与所述上位机侧无线通信模块通信连接。
本实施例中，所述调节阀为电动低温调节阀，所述控制处理器的输出端与所述电动低温调节阀电连接。
在其它实施例中，电动低温调节阀还可以替换为气动低温调节阀，此时，深冷容器限充装置还包括气源模块、电磁换向阀，所述控制处理器与所述电磁换向阀电连接，所述气源模块与所述电磁换向阀的A口管道连通，所述电磁换向阀的B口与所述气动低温调节阀的进口管道连通，电磁换向阀的C口不接管道。电磁换向阀可以选择二位三通电磁换向阀。
本实施例中，深冷容器限充装置还包括警报电路，所述控制处理器的输出端还与警报电路的输入端电连接。
前述的深冷容器限充装置的使用方法，充液管的出口与深冷容器的充液口管道连接，充液管的进口与充液装置管道连接；充液侧无线通信模块与上位机侧无线通信模块通信连接，以实时上传差压式液位计输出的液位高度；
控制处理器操作调节阀全开；
向深冷容器内充液，待深冷容器液位高度达到90％时，控制处理器操作调整调节阀开度，以调小充液管最小口径，同时，控制处理器驱动警报电路发出第一次警报；
继续向深冷容器充液；待深冷容器液位高度达到98％时，控制处理器操作调节阀截断充液管，充液结束，同时，控制处理器驱动警报电路发出第二次警报。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明。应当明白，实践中无法穷尽地说明所有可能的实施方式，在此通过举例说明的方式尽可能的阐述本发明得发明构思。在不脱离本发明的发明构思、且未付出创造性劳动的前提下，本技术领域的技术人员对上述实施例中的技术特征进行取舍组合、具体参数进行试验变更，或者利用本技术领域的现有技术对本发明已公开的技术手段进行常规替换形成的具体的实施例，均应属于为本发明隐含公开的内容。

Claims (10)

1.一种深冷容器限充装置，其特征在于，包括差压式液位计、充液管、控制处理器、充液侧无线通信模块、上位机和上位机侧无线通信模块，所述充液管上安装有调节阀，所述差压式液位计的输出端与所述控制处理器的输入端电连接，所述控制处理器与所述充液侧无线通信模块电连接，所述上位机与所述上位机侧无线通信模块电连接，所述充液侧无线通信模块用于与所述上位机侧无线通信模块通信连接。
2.如权利要求1所述的深冷容器限充装置，其特征在于，所述调节阀为电动低温调节阀，所述控制处理器的输出端与所述电动低温调节阀电连接。
3.如权利要求1所述的深冷容器限充装置，其特征在于，所述调节阀为低温电磁阀和手动截止阀串联形成，所述控制处理器的输出端与所述低温电磁阀的电控端电连接。
4.如权利要求1所述的深冷容器限充装置，其特征在于，所述调节阀为气动低温调节阀，还包括气源模块、电磁换向阀，所述控制处理器与所述电磁换向阀电连接，所述气源模块与所述电磁换向阀的A口管道连通，所述电磁换向阀的B口与所述气动低温调节阀的进口管道连通。
5.如权利要求1所述的深冷容器限充装置，其特征在于，还包括警报电路，所述控制处理器的输出端还与警报电路的输入端电连接。
6.如权利要求1所述的深冷容器限充装置，其特征在于，所述深冷容器限充装置安装在深冷容器上，所述深冷容器包括内容器、外壳体，以及填充在内容器与外壳体之间的绝热组织和用于连接内容器与外壳体的支撑结构，在所述深冷容器的差压检测口处，所述内容器的差压检测口与所述差压式液位计管道连通，在所述内容器与所述外容器之间对应于所述内容器的差压检测口位置还安装有温度传感器，所述温度传感器的输出端与所述控制处理器的输入端电连接。
7.如权利要求1所述的深冷容器限充装置的使用方法，充液管的出口与深冷容器的充液口管道连接，充液管的进口与充液装置管道连接，其特征在于，充液侧无线通信模块与上位机侧无线通信模块通信连接，以实时上传差压式液位计输出的液位高度；包括以下步骤：
操作调节阀全开，向深冷容器内充液；
待深冷容器液位高度达到90％时，操作调整调节阀开度，以调小充液管最小口径，继续向深冷容器充液；
待深冷容器液位高度达到98％时，操作调节阀截断充液管，充液结束。
8.如权利要求7所述的深冷容器限充装置的使用方法，其特征在于，所述调节阀为电动低温调节阀或气动低温调节阀，所述深冷容器限充装置还包括警报电路，所述控制处理器的输出端还与警报电路的输入端电连接，
控制处理器操作调节阀全开；
向深冷容器内充液，待深冷容器液位高度达到90％时，控制处理器操作调整调节阀开度，以调小充液管最小口径，同时，控制处理器驱动警报电路发出第一次警报；
继续向深冷容器充液；待深冷容器液位高度达到98％时，控制处理器操作调节阀截断充液管，充液结束，同时，控制处理器驱动警报电路发出第二次警报。
9.如权利要求7所述的深冷容器限充装置的使用方法，其特征在于，所述调节阀为低温电磁阀和手动截止阀串联形成，所述深冷容器限充装置还包括警报电路，所述控制处理器的输出端还与警报电路的输入端电连接，
控制处理器操作低温电磁阀全开，手动操作手动截止阀全开；
向深冷容器内充液，待深冷容器液位高度达到90％时，操作调整手动截止阀开度，以调小充液管最小口径，同时，控制处理器驱动警报电路发出第一次警报；
继续向深冷容器充液，待深冷容器液位高度达到98％时，操作低温电磁阀截断充液管，充液结束，同时，控制处理器驱动警报电路发出第二次警报。
10.如权利要求9所述的深冷容器限充装置的使用方法，其特征在于，充液结束后，操作关闭手动截止阀，分离充液管与充液装置。
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