一種搶險裝備的監(jiān)控方法及控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及工程機(jī)械領(lǐng)域，設(shè)及一種搶險裝備的監(jiān)控方法及控制器。
【背景技術(shù)】
[0002] 在出現(xiàn)可燃?xì)怏w泄漏時，常見的方法是停止作業(yè)(如關(guān)閉可燃?xì)怏w管道傳輸），等 待泄漏區(qū)域氣體消散，該方法不僅效率不高，也會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。而不停止作業(yè)時， 可燃?xì)怏w持續(xù)泄漏，不管是人和機(jī)器都無法靠近。搶險裝備在危險環(huán)境(如可燃?xì)怏w泄漏環(huán) 境)運(yùn)行時，國內(nèi)尚無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)行的作業(yè)方法，防爆國家標(biāo)準(zhǔn)也將可燃?xì)怏w泄漏環(huán)境排 除在普通防爆標(biāo)準(zhǔn)W外。而現(xiàn)場環(huán)境氣體濃度變化較快，傳感器檢測有滯后性，本發(fā)明針對 該現(xiàn)象建立了相應(yīng)的模型，提出了一種在危險環(huán)境下不停工的自適應(yīng)搶險裝備控制方法， 采取了自動控制的方式，保證了裝備一直在安全的環(huán)境下工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供了一種搶險裝備的監(jiān)控方法及控制器，其目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中 搶險裝備在工作過程中的存在的安全問題，實(shí)現(xiàn)危險環(huán)境下的安全操作。
[0004] -種搶險裝備的監(jiān)控方法，包括W下步驟：
[0005] 步驟1:采集搶險裝備所處的環(huán)境數(shù)據(jù)；
[0006] 所述搶險裝備所處的環(huán)境數(shù)據(jù)包括利用溫度傳感器采集搶險裝備上的溫度，分別 利用風(fēng)速傳感器和風(fēng)向標(biāo)獲取搶險裝備所處環(huán)境的風(fēng)速及和風(fēng)向，利用可燃?xì)怏w濃度傳感 器采集搶險裝備上的可燃?xì)怏w濃度；
[0007] 步驟2:構(gòu)建搶險裝備所處環(huán)境的氣體濃度變化模型；
[000引所述氣體濃度變化模型為：
[0009]
[0010] 其中，恥為泄漏源強(qiáng)，單位為kg/s;v為泄漏高度的平均速度，m/s;〇y為側(cè)風(fēng)向擴(kuò)散 系數(shù)，〇z為垂直風(fēng)向擴(kuò)散系數(shù)，單位均為m;H為有效源高，H =化+ΔΗ;化為泄漏源高度，ΔΗ 為抬升高度，單位均為m;
[0011] 所述泄漏源強(qiáng)由W下公式計(jì)算獲得
巧 中Cd為排放系數(shù)，取1.0; A為泄漏口面積，單位為m2; P為容器內(nèi)氣體壓力單位為化，1^0為環(huán)境 壓力，單位為化，r為絕熱指數(shù)，是等壓比熱容與等容比熱容的比值;Μ為氣體的分子量，單位 為kg/mol;R為氣體常數(shù)為8.314J/(mol Κ); Τ為容器內(nèi)氣體溫度，單位為Κ;
[0012] 所述風(fēng)向擴(kuò)散系數(shù)根據(jù)1961年的常規(guī)氣象觀測資料劃分大氣穩(wěn)定度級別和估算 擴(kuò)散參數(shù)的方法得出；
[0013] 首先從帕斯奎爾穩(wěn)定度級別劃分表中確定大氣穩(wěn)定度，應(yīng)用觀測到的風(fēng)速、云量、 云狀和日照，將大氣擴(kuò)散稀釋能力分為6個等級:A-極不穩(wěn)定，B-不穩(wěn)定，C-弱不穩(wěn)定， D-中性，E-弱穩(wěn)定，F(xiàn)-穩(wěn)定;若穩(wěn)定級別為A~B，則表示按A、B級的數(shù)據(jù)內(nèi)插；
[0014] 表1帕斯奎爾穩(wěn)定度級別劃分表
[0015]
[0016] 當(dāng)確定穩(wěn)定度級別后，擴(kuò)散參數(shù)從中國油管環(huán)境評價標(biāo)準(zhǔn)采用的系數(shù)值一P-G擴(kuò) 散曲線幕函數(shù)數(shù)據(jù)中獲取擴(kuò)散系數(shù)；
[0017] 步驟3:按照W下公式計(jì)算各位置可燃?xì)怏w濃度的變化速度趨勢V;
[001 引 v = dC/dt
[0019] 步驟4:依據(jù)設(shè)定的可燃?xì)怏w安全闊值，利用步驟3獲得的V，判斷當(dāng)前搶險裝備是 否處于危險狀態(tài)中，并發(fā)出對應(yīng)的控制指令：
[0020] 若V未超過設(shè)定的可燃?xì)怏w濃度安全閥值，則發(fā)出控制指令，使得搶險裝備工作在 慢速模式，且加大排風(fēng)系統(tǒng)功率，并釋放惰性氣體，稀釋所在區(qū)域的可燃?xì)怏w濃度；
[0021] 若V大于或等于設(shè)定的可燃?xì)怏w濃度安全閥值，則發(fā)出控制指令，立刻停機(jī)并加大 排風(fēng)系統(tǒng)功率和開啟氮?dú)忾y釋放惰性氣體稀釋所在區(qū)域可燃?xì)怏w濃度，直到可燃?xì)怏w濃度 持續(xù)10秒W上低于設(shè)定的可燃?xì)怏w濃度安全閥值后，重新啟動搶險裝備。
[0022] 所述設(shè)定的可燃?xì)怏w濃度安全閥值的取值范圍為0-0.0358化g/m3。
[0023] 所述惰性氣體為氮?dú)狻?br>[0024] -種搶險裝備控制器，包括第一獲取模塊、第二獲取模塊、第一計(jì)算模塊、第二計(jì) 算模塊W及控制模塊；
[0025] 所述第一獲取模塊和第一計(jì)算模塊相連，第二獲取模塊和第二計(jì)算模塊相連，所 述第一計(jì)算模塊和第二計(jì)算模塊均與所述控制模塊相連；
[0026] 所述第一獲取模塊，用于獲取搶險裝備所處環(huán)境的溫度值；
[0027] 所述第二獲取模塊，用于獲取所述搶險裝備所處環(huán)境的風(fēng)向、風(fēng)速及可燃?xì)怏w濃 度；
[0028] 第一計(jì)算模塊，采用上述的方法計(jì)算所述搶險裝備所處環(huán)境的氣體濃度變化模 型；
[0029] 控制模塊，采用上述的方法依據(jù)所述可燃?xì)怏w濃度及其趨勢控制所述搶險裝備。
[0030] 通過風(fēng)速、風(fēng)向和溫度等參數(shù)確定可燃?xì)怏w濃度變化模型，并預(yù)測可燃?xì)怏w濃度 的變化，保證搶險裝備一直在安全的環(huán)境中作業(yè)，保證了搶險裝備的工作安全。
[0031] 有益效果
[0032] 本發(fā)明提供了一種搶險裝備的監(jiān)控方法及控制器，該方法通過采集搶險裝備上各 個位置的可燃?xì)怏w濃度信息；根據(jù)各時刻可燃?xì)怏w濃度信息判斷當(dāng)前可燃?xì)怏w濃度的增 速；由于氣體濃度擴(kuò)散較快具有一定的不確定性和突發(fā)因素，控制器對氣體濃度增減的趨 勢進(jìn)行判斷，根據(jù)可燃?xì)怏w濃度的增速判斷搶險裝備將處于危險狀態(tài)的時間并提前做出動 作；當(dāng)控制器監(jiān)測到機(jī)器狀態(tài)危險時，若未超過安全閥值0.0358化g/m3,整車調(diào)至慢速模 式、加大排風(fēng)系統(tǒng)功率和釋放惰性氣體-氮?dú)庀♂屗趨^(qū)域氣體濃度；當(dāng)控制器監(jiān)測到機(jī)器 狀態(tài)危險時，且超過安全閥值0.0358化g/m3或者根據(jù)可燃?xì)怏w濃度的增速判斷檢測區(qū)域10 秒內(nèi)將超過安全閥值0.0358化g/m3，立刻停機(jī)并加大排風(fēng)系統(tǒng)功率和釋放惰性氣體-氮?dú)?稀釋所在區(qū)域氣體濃度，等可燃?xì)怏w濃度穩(wěn)定且低于安全閥值方可重新啟動。運(yùn)種安全控 制的方法解決了搶險裝備在危險環(huán)境下的搶修安全作業(yè)問題，有力的保障了搶險的進(jìn)行。 采用該實(shí)施例的搶險裝備控制方法，能夠使搶險裝備對突然出現(xiàn)的可燃?xì)怏w濃度上升等突 發(fā)情況及時反應(yīng)，可W動態(tài)的確定可燃?xì)怏w濃度變化模型并計(jì)算出裝備所處環(huán)境的可燃?xì)?體濃度信息，能夠使搶險裝備對高危環(huán)境有更快的相應(yīng)速度提高了其智能化和靈活性，在 危險環(huán)境下施工時自動實(shí)現(xiàn)可燃?xì)怏w濃度超標(biāo)的自動停機(jī)和相關(guān)排風(fēng)系統(tǒng)的啟動，保證了 搶險裝備施工的安全性、穩(wěn)定性和連續(xù)性。該控制器結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)現(xiàn)方便，通過激光可燃?xì)?體傳感器檢測泄漏點(diǎn)各位置的可燃?xì)怏w氣體濃度并通過風(fēng)速、風(fēng)向、管道壓強(qiáng)和溫度等信 息確定可燃?xì)怏w濃度變化模型，能夠更加實(shí)時精準(zhǔn)的獲得搶險裝備所處環(huán)境的狀態(tài)。
【附圖說明】
[0033] 圖1為根據(jù)本發(fā)明所述方法的流程圖；
[0034] 圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的搶險裝備控制方法的示意圖；
[0035] 圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的搶險裝備控制器的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
[0037] 如圖1和圖2所示，一種搶險裝備的監(jiān)控方法，包括W下步驟：
[0038] 步驟1:采集搶險裝備所處的環(huán)境數(shù)據(jù)；
[0039] 所述搶險裝備所處的環(huán)境數(shù)據(jù)包括利用溫度傳感器采集搶險裝備上的溫度，分別 利用風(fēng)速傳感器和風(fēng)向標(biāo)獲取搶險裝備所處環(huán)境的風(fēng)速及和風(fēng)向，利用可燃?xì)怏w濃度傳感 器采集搶險裝備上的可燃?xì)怏w濃度；
[0040] 步驟2:構(gòu)建搶險裝備所處環(huán)境的氣體濃度變化模型；
[0041 ]所述氣體濃度變化模型為：
[0042]
[0043] 其中，Qo為泄漏源強(qiáng)，單位為kg/s;V為泄漏高度的平均速度，m/s;，〇y為側(cè)風(fēng)向擴(kuò)散 系數(shù)，〇z為垂直風(fēng)向擴(kuò)散系數(shù)，單位均為m;H為有效源高，H =化+ΔΗ;化為泄漏