液氧储罐系统工程设计（共6篇）
液氧储罐系统工程设计 篇1
液氨在气化过程中能够能吸收大量的热, 被誉为最高效的冷冻剂, 因此在工业生产中被广泛应用, 但是近几年来, 我国液氨事故频发, 2013年吉林液氨爆炸事故夺去了上百人的生命, 党中央和国务院对此高度重视, 国家安全生产监督管理总局 (以下简称“安监总局”) 和公安部消防总队对此也下发多个政府性文件, 各地“安监”和“消防”部门也组织相关力量对本辖区内的企业进行安全审查, 笔者也对多个企业的液氨储罐 (区) 进行调研, 发现大多数企业的液氨储罐 (区) 的消防设施并不符合我国现行标准规范的要求, 主要表现为消防设施不完善, 消防泵房的供水能力、消防水池有效容积不能满要求, 罐区内未设置灭火器等。
1 采标
多数企业液氨储罐 (区) 的消防设施不符合要求, 其主要原因为设计单位采标错误。由于《建筑设计防火规范》GB50016—2006 (以下简称《建规》) 没有给出液氨储罐 (区) 的计算方法, 只给出甲、乙、丙类液体储罐的计算方法, 液氨属于乙类液体, 多数设计单位将液氨按照“乙类液体”进行消防系统设计, 因此导致消防设施设置的不合理。
虽然《建规》没有给出液氨储罐 (区) 的计算方法, 但是《石油化工企业设计防火规范》GB50160—2008 (以下简称《石化规》) 和新出版的《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974—2014 (以下简称《新消规》) 却对液氨储罐 (区) 的计算, 做出明确的规定。其中《石化规》规定:“全压力式及半冷冻式液氨储罐宜采用固定式水喷雾系统和移动式消防冷却水系统, 冷却水供给强度不宜小于6L/min·m2, 其他消防要求与全压力式及半冷冻式液化烃储罐相同。全冷冻式液氨储罐的消防冷却水系统按照全冷冻式液化烃储罐外壁为钢制单防罐的要求设置。”《新消规》同《石化规》在消防水系统设计参数上基本一致 (但当单个液氨储罐储存容积≤100m3时, 《新消规》的室外消火栓设计流量要低于《石化规》) 。
同时, 根据“安监总局”下发的“关于进一步加强危险化学品建设项目安全设计管理的通知”的要求:“设计单位应根据建设项目危险源特点和标准规范的适用范围, 确定本项目采用的标准规范。对涉及“两重点一重大”的建设项目, 应至少满足下列现行标准规范的要求, 并以最严格的安全条款为准。”液氨属于“两重点一重大”国家重点监管的危险化学品, 因此液氨储罐 (区) 的设计必须执行《石化规》。 (《石化规》是“安监总局”所列出规范中最为严格的)
2 计算方法
那么笔者在这通过实例, 简要的介绍液氨储罐 (区) 正确的计算方法。
山东省某企业在日照市新建两座50 m3液氨储罐, 消防水系统设施采用固定式水喷雾系统和移动式消防冷却水系统, 根据《石化规》的要求, 其消防用水量计算如下:
2.1 固定式水喷雾系统用水量
式中:
q着火———着火罐冷却水的供给强度为, 6L/m in·m 2;
q相邻———相邻罐冷却水的供给强度为, 3L/m in·m 2;
A着火———着火罐表面积, 90.6 m 2;
A相邻———相邻罐表面积, 90.6 m 2。
2.2 移动式消防冷却水系统用水量
本项目最大一个储罐容积为50m3<400m3, 根据《石化规》的要求, 其移动式消防冷却水系统用水量Q2为30L/s。
2.3 消防水炮用水量
此外, 根据《山东省液氨储存与装卸安全生产技术规范》 (以下简称“山东省地标”) 的要求:“液氨储存及装卸现场应设置消防水炮, 以备液氨泄漏时用水雾喷洒控制气氨扩散。”其消防水炮用水量Q3为30 L/s。
为什么山东省要作出此规定?主要是因为山东省某企业液氨储罐发生事故, 大量扩散的氨气使消防队员无法进入火场, 只能先用水稀释氨气, 再进入火场, 险些错过灭火的最佳时机。因此山东省规定本省境内的所有液氨储存与装卸场所, 除执行我国现有规范外, 还应设置水雾水炮以备液氨泄漏时使用。
2.4 消防水系统总用水量
综上, 本项目液氨储罐一次消防设计水量为75L/s, 火灾延续时间按6h计, 一次消防用水量为1620m3。
2.5 其它
本项目建设地点在山东省, 根据“山东省地标”的要求, 消防设计水量应考虑消防水炮用水量的要求, 如果建设地点在山东省以外的其它省市, 根据上述计算, 其消防设计水量为45 L/s。但这里值得注意的是, 液氨装卸时的消防用水量的要求, 根据《石化规》的要求:“可燃液体、液化烃的装卸栈台消防用水量不应小于60L/s”, 因此, 其消防设计水量应为60L/s, 而不是45L/s, 这也是很多设计单位容易忽略的地方。
关于其它液氨储罐 (区) 消防设施的设置, 可根据单罐容积的大小以及本企业的消防能力统筹考虑, 例如当单罐容积大于100m3, 且小于1000m3时, 可采用固定式水炮代替固定式水喷雾 (水喷淋) 系统, 但其冷却用水量不宜小于水量计算值的1.3倍;当单罐容积小于或等于100m3时, 可只采用移动式消防冷却水系统, 但其值不得低于100L/s。
3 结语
以上所述的便是液氨储罐 (区) 消防设计的要点, 希望对同仁们在今后的液氨储罐 (区) 的消防系统设计上有所借鉴。
摘要：通过对多个企业液氨储罐 (区) 调研中所发现的问题, 并结合我国现行标准规范以及地方标准, 简要的介绍液氨储罐 (区) 消防系统正确的计算方法, 并通过实例, 分析在不同情况下, 液氨储罐 (区) 消防系统应如何设置。
关键词：液氨储罐 (区) ,标准规范,消防系统,计算方法
参考文献
[1]GB50160—2008, 石油化工企业设计防火规范.
[2]GB50974—2014, 消防给水及消火栓系统技术规范.
[3]GB50016—2006, 建筑设计防火规范.
[4]GB50338—2003, 固定消防炮灭火系统设计规范.
[5]安监总管三[2013]76号, 关于进一步加强危险化学品建设项目安全设计管理的通知.
[6]鲁安监发[2008]155号, 山东省安全生产监督管理局关于印发.山东省液氨储存与装卸安全生产技术规范 (试行) .的通知.
低压储罐系统的工艺安全设计 篇2
1 氮封系统
对于低压储罐,目前一般采用固定顶罐。低压储罐一般需要采用氮封,氮封的作用主要有以下几方面:
1) 保持罐内微正压,防止空气或灰尘进入罐内,保证介质产品质量,保证介质不与空气接触,避免介质吸收水分或介质被氧化。
2) 采用氮封后,罐内气体空间是介质和氮气的混合气体,可减少形 成混合性 爆炸气体 的机率。
氮封系统的工作原理是: 当储罐内压力下降,低于设定值时,压力调节阀或自力式调节阀开启,向罐内补充氮气; 当储罐内压力达到设定压力时,压力调节阀或自力式调节阀关闭,停止补充氮气; 当储罐内压力升高,达到设定值时,通过自力式调节阀、压力调节阀或呼吸阀向罐外排出气体。相对于常压储罐,低压储罐由于设计压力相对较高,故储罐操作压力允许变化的范围较宽,利于选择调节系统,同时也可避免气相进出管线上的压力调节阀( 或自力式调节阀) 频繁动作,减少损坏的几率。
氮气供气管的接管位置应远离呼吸阀的接口,并且最好插入罐内约200 mm,这样氮气进罐后不直接排出,可更好地达到氮封的目的。
目前主要的排气回收工艺有吸收法、吸附法、冷凝法和膜分离法等。选择何种回收工艺,与介质和工艺流程有关,原则上是尽量回收产品和减少对环境的影响。经上述方法回收处理后的排气如仍达不到排放要求,则需要采用焚烧或催化氧化的方法处理。
除采用氮气作为密封气外,有的装置还采用燃料气( 或天然气) 作为密封气。主要由于供给便利,燃料气( 或天然气) 不会对介质的质量产生影响,并且排放气作为燃料回收热量的场合。燃料气不能作为开放式固定顶储罐的密封气。
2 压力控制系统
2. 1 负压控制系统
采用压力控制系统加安全附件,保证低压储罐不会因过度负压而损坏。当储罐由于出料或气温降低,罐内压力下降时,首先通过氮封的调节阀( 或自力式调节阀) 进行补气,维持罐内压力,如压力继续下降,达到呼吸阀的设定值时,则通过呼吸阀进行补气,保证储罐不会由于过度真空而造成损坏,但此时氧气将进入系统。如氮气供气系统可靠,且有足够的容量,也可将呼吸阀接至氮气系统,保证不会有氧气进入系统。如氮气的用量无法保证,不能完全避免氧气进入系统,可设置在线氧分析仪或通过定期分析排气的氧含量来保证系统安全。如果介质不允许接触空气,其呼吸阀应接至氮气系统,如氮气系统无法满足要求,则需要考虑更换罐型。
2. 2 正压控制系统
采用压力控制系统加安全附件,保证低压储罐不会因超压而损坏。当储罐由于进料或气温升高,罐内压力上升时,首先通过排气的调节阀( 自力式调节阀) 进行排气; 如压力继续升高,达到呼吸阀的设定值时,则通过呼吸阀向外排气;若压力继续升高,达到泄压人孔的设定值时,泄压人孔开启,泄放超压的气体。低压储罐由于设计压力相对较高,三级排放的设定值相对常压罐而言范围较宽。调节阀的设定值、呼吸阀和泄压人孔定压的选择均有较大的空间。
3 安全附件
3. 1 真空泄放装置和压力泄放装置
通常情况下,真空泄放装置和压力泄放装置是建立在防止损坏储罐本体的基础上的,其真空度和泄放压力不应超过储罐的设计条件。常用的保护措施有呼吸阀、泄压人孔、低压安全阀和液压安全阀等,呼吸人孔一般仅用于常压储罐,不适用于低压储罐。由于这些泄放装置的完全开启压力不完全等于定压,所以选择定压时要考虑超压百分数和制造误差。
如果环境条件或介质会导致真空泄放装置和[压1]力泄放中装国置石难油以化打工开集,团就公应司采. 用GB额5外01的60防—护200装8置或采取石相油应化措工施企保业证设安计全防。火如规果范介 [质S]容. 易北聚京合:或容易凝中固国,计可划采出用版氮社气,吹200扫9:防3止3.介质积聚或采用伴热防止介质凝固的方法来解决。如果仅仅是因为水气结冰的原因妨碍呼吸阀动作,可采用防冻型呼吸阀。
3. 2 阻火器
阻火器通常是由能够通过气体的许多细小通道或孔隙的固体材质所组成,这些通道或孔隙小到能使火焰被熄灭。火焰能够被熄灭的机理是传热作用和器壁效应,器壁效应为主要机理。储存甲、乙、丙A类介质的储罐或最高操作温度大于或等于介质闪点的储罐放空管道( 包括呼吸阀的放空管道) 上应设置阻火器,可以通过选择带阻火器的呼吸阀来解决。
阻火器的结构特点非常容易堵塞。呼吸阀锈蚀产生的铁锈、尘土、水结冰、介质聚合或凝固等,均会造成阻火器堵塞,引起储罐通气量变小,造成危险。所以除在工艺流程上通过伴热或气体吹扫等方式加以预防外,还要重视阻火器的定期检查和保养。
3. 3 静电接地
石化产品大多是不导电的,介质在流动和过滤时,会因摩擦而产生静电荷,当产生静电荷的速度大于其导出速度时,就会形成静电荷的积聚。而储罐中的电荷不易消除。因此,在设计时,首先应采取减少产生静电的措施,从根本上减少电荷的积聚,如降低管线内介质的流速,进料口设置在储罐底部( 如必须从上部接入,则采用插底管,宜延伸至距罐区200 mm处[1]) ,介质通过精细过滤器时,从其出口到储罐间留有30 s的缓和时间[2]等措施。其次,为避免不断产生的静电在储罐中积累,储罐应设静电接地,以导走静电荷,防止静电积聚造成危险。当储罐内壁喷涂涂料时,涂料的导电性能应高于储存的介质。
3. 4 人体静电消除器
人体自身的活动会产生静电,接近或接触带电体也会产生静电。人体的静电也可能引起介质燃烧或爆炸。所以储罐的扶梯口应设人体静电消除器,将人体本身所积累的静电电荷安[全2]地泄放中国,石避油免化因工人股体份静有电限而公引司发青火岛灾安或全爆工炸程事故。研究院. GB 13348—2009液体石油产品静
4 结 语
液氧储罐系统工程设计 篇3
1 系统构成
储罐液位安全联锁监控系统由液位超限检测单元、核心控制单元和设备执行单元组成。系统结构如图1。液位超限检测单元主要是安装在油罐罐壁的超限液位检测开关, 用于实时检测液位超限状态, 并将信号传输至控制室内的核心控制单元。核心控制单元安装在控制室内, 其由液位联锁智能终端和计算机系统构成, 可实时主动监控超限液位检测开关的工作状态, 并可根据其内部集成的逻辑控制程序, 自动报警并联锁关闭相关阀门和机泵。设备执行单元主要是油库的输油泵和安装在工艺管线上的电动阀门, 其受控于核心控制单元, 可按核心控制单元发出的指令进行开关动作。
2 主要设备的选用
2.1 超限液位检测单元。
为满足不同类型改造项目, 实现液位超限检测, 可采用以下两种超限液位检测开关。
2.1.1 音叉式液位开关。 (图2) 音叉液位开关直接插入罐内, 其检测元件与罐内被测介质接触和非接触时, 可输出两种不同类型的开关量信号给监控系统。将其安装在合理的高度, 能可靠识别储罐液位是否超限, 其检测原件直接与介质接触, 灵敏度高。安装及特性:安装方式:储罐侧壁开孔垂直安装, 安装时需清罐, 常用于新建罐, 大规模改造罐。2.1.2外贴式液位开关。 (图3) 采用外贴式直接固定安装在储罐罐壁上, 通过不间断发送超声波来检测所安装位置罐内是否有溶液, 并可同时输出继电器信号上传给监控系统。安装及特性:采用磁力吸附辅助固定即可, 安装时充分利用油罐上既有支架敷设线缆, 可实现安装时不停产、不清罐、不动火。
2.2 液位联锁智能终端。
由于每个油库现场的储罐数量不同, 各油库现场安装位置、使用环境均有差异, 为适用各种环境的油库使用, 智能终端采用集成化设计, 内部集成可编程序控制器PLC、触摸式平板电脑、蜂鸣器、指示灯、消音按钮、直流电源模块、浪涌保护器、信号隔离模块等设备, 形成标准的可以独立工作的产品。可编程序控制器PLC采用西门子S7-200系列产品, 主控制器选用性能稳定、价格经济的CPU 226, 其本体集成24输入/16输出共40个数字量I/O点, 可连接7个扩展模块, 具备26K字节程序和数据存储空间, 可满足绝大多数油库的使用需要。智能终端正面安装有一块触摸式平板电脑, 其具备软件组态应用功能, 可使用配套的组态软件进行人机交互系统HMI的开发, 通过该触摸式平板电脑, 即可实现对储罐液位超限报警的完整动态监控和管理。
2.3 系统功能设计。
2.3.1在线监测及联锁控制。智能终端实时采集现场液位开关的状态值, 当高液位开关为报警状态时, 智能终端同时启动声光报警指示, 并控制对应卸油泵停止工作、关闭相关电动阀门;当低液位开关为报警状态时, 智能终端控制输油泵电动阀门停止关断, 输出声光报警并可向发油系统发出联动停止的信号。2.3.2智能HMI人机交互。智能终端正面设计有7寸触摸式平板电脑作为监控显示屏, 通过此平板电脑可以监视储罐液位开关状态值;存储液位开关报警记录;设置安全联锁规则;存储操作记录;浏览各类历史记录等功能。2.3.3远程监控功能。 (图4) 智能终端在PC端也配套提供远程监控软件, 远程监控软件的功能包含液位开关信号实时监测, 产品参数设置, 报警记录查询, 操作记录查询, 用户配置等。2.3.4安全性设计。在安全性设计方面, 使用浪涌保护器保护系统供电, 防止电涌波动对设备的冲击。PLC控制器DI模块均选用继电器型, 可以对现场回传信号进行隔离, 有效避免异常电压回传对PLC触点的损坏, DO输出采用中间继电器进行隔离防护。2.3.5 网络扩展功能。智能终端不仅可以独立完成工作, 还具有标准网络接口和数据库接口, 可与其他系统进行信息交换, 满足集成化要求。
3 结论
本文介绍一种基于PLC技术、网络技术及组态软件相结合的储罐液位安全联锁监控系统的组建和实施方案, 该系统能在无人值守的情况下对储罐液位超限进行监测并自动启动联锁保护。本系统适应性强、技术成熟、功能完整, 可满足不同类型油库的储罐液位联锁改造项目, 有效保障储罐区的运行安全。
摘要：本文针对石油化工储运领域储油罐液位超限的安全监控需要, 设计了一种基于PLC、网络和组态软件的储罐液位安全联锁监控系统, 实现储罐液位超限状态的实时监测, 阀门和机泵的联锁控制, 数据信息的存储和管理。
液氧中心供氧系统的管理和维护 篇4
我院是一家三甲医院, 与1999年开始使用液氧中心供氧系统。在10多年的管理和维护中, 本人总结了以下几点心得体会:
1 要从源头上做好管理工作
纯氧的及时吸入很多时候可以使危重病人渡过危险期, 属于急救物质。我们必须保证氧气的纯度, 对医院和病人负责, 近年不时有工业氧流入医院的报道, 在社会上造成了极坏的影响。所以我们对供氧单位的资质必须严格审查, 要求供氧单位不但要提供资质, 而且要提供每次所供液氧的检测报告。因很多供氧单位也是从外地购入液氧, 所以还必须提供液氧生产单位的资质。
2 做好压力表和安全阀的备份
液氧中心供氧系统含有数个压力表和安全阀, 以保证安全。应再准备一套压力表和安全阀, 每年及时进行计量年检。系统要配备专业人员, 对供氧系统运行状态进行记录, 尤其是压力表和安全阀、液位计的记录。发现隐患及时处理。
3 加强汇流排的检查
液氧储槽旁都备用汇流排, 汇流排上连接着备有的氧气瓶。要经常对其能否正常使用进行检查, 以防关键时刻影响使用。
4 防止排液阀冰堵
因液氧是零下183度的极低温液体, 储槽的排液阀在冬天容易发生冰堵, 使得测压阀和病房氧压表的示数骤然降低, 发生低压报警, 这时只需轻轻左右转动排液阀, 使冰堵解开, 即可排除故障。在此过程中需注意转动幅度不要过大过猛, 因压力上升有延时性, 要注意氧压不要调太高, 以免冲破安全阀。
5 汽化器管道的管理
储槽到汽化器的管道, 因液氧温度太低, 内外温差太大, 容易覆盖上很厚的雪, 甚至形成很厚的冰块。要及时让专人用木槌敲击, 使雪块及时脱落。如雪块变为厚冰块, 则极不易敲掉, 且容易损坏供氧管道。
液氧储罐系统工程设计 篇5
液氧供应系统作为某发动机地面试验系统中的核心工位, 液氧经过加热器加热汽化后向燃烧室提供氧气, 以此来模拟使用环境。由于在试验过程中需要实现多种工况, 所以对氧流量要求变化范围较大, 一般从几千克到几十千克不等。因此, 液氧供应系统必须满足流量跨度范围大、流量连续可调的要求, 实现此功能的一个手段就是在管路系统中设置流量调节阀。本文针对现有系统, 对流量调节阀在实际使用过程中的一些技术进行研究, 根据试验数据对调节阀在深冷环境中的使用技术进行分析和研究。
1 调节阀的使用方法简介
1.1 调节阀的分类
目前有4种分类方式:[1]按驱动方式分类, 分为自力式和驱动式;[2]按照阀门参数分类, 可按照阀门的公称尺寸、公称压力、工作温度、阀体材料及、管道的连接方式以及阀门的操纵方式分类;[3]按照用途和作用分类, 分为流量调节阀、液面调节阀、压力调节阀和温度调节阀;[4]按照结构形式分类, 分为气动调节阀、电动调节阀、手动调节阀、液动调节阀和智能型调节阀。
1.2 调节阀的选型步骤
针对液体介质调节阀, 主要特性参数包括:qv L—液体体积流量;p1—阀前绝对压力;p2—阀后绝对压力;s—压降比;ρL—液体密度;R—可调比;Pc—液体临界压力;Pv—液体饱和蒸气压;FL—液体压力恢复系数;FF—液体临界压力比系数。
一般情况下, 通过计算或查表获得以上参数, 按照工作情况, 判定介质的性质、阻塞流状况及雷诺数, 然后对流量系数Kv进行计算, 对求得的Kvmax进行圆整, 最后对调节阀的开度、可调比进行验算, 确定阀门最终规格和Kv值。通常, 调节阀针对液体介质流量系数Kv计算方法按照公式[1]进行计算, 考虑到低温阀门及介质的多个系数受温度影响较大, 应对该公式进行适当的修正。
2 调节阀的使用技术研究
2.1 对象描述
目前, 理想的调节阀流量特性主要包括:直线、对数、抛物线及快开4种。本系统所选阀门为德国Prevent公司的产品, 为对数流量特性流量调节阀, 满开度时流量系数Kv值为6.3, 其流量系数与开度的关系为:
其中, n为阀门最大流量系数与在任意工况下的流量系数之比, 即n=Kvmax/Kvn;h为阀门开度, 及h=H/H100;Kvs为全开度 (H100) 时的公称Kv值。
根据试验工况, 调节阀选型主要参数见表1。
2.2 试验系统结构及特性
液氧供应系统组成如图1所示, 采用高压氮气挤压方式将贮箱中液氧通过气动截止阀、过滤器、高压液氧输送管道及液氧流量调节装置, 最后喷入液氧/空气掺混器, 经与空气混合, 形成富氧空气源进入试车台, 完成补氧过程。其中, 液氧流量测量装置为科氏流量计, 测量精度5‰, 与调节阀形成闭环控制, 并由试验结果可知, 系统总流阻不超过0.5MPa。
因液氧系统一般先用液氮进行冷冻, 在液氮调试合格的基础上再使用液氧调试, 所以分别用液氮、液氧两种介质进行冷调来获得系统特性, 部分调试结果统计见表2。
由表2结果可以看出, 在系统冷调过程中对阀门的开度从10%到100%分别进行测试, 总体情况为在阀门开度较小时流量调节误差偏大, 正常开度范围内调节精度在10%以内, 个别工况点受调节阀背压变化调节精度略受影响。
2.3 试验结果及分析
阀门经过液氮、液氧调试, 所获得的真实阀门开度与流量系数关系曲线如图2所示。
由图2可见, 调节阀在液氮、液氧介质调试过程中, 理论开度-流量系数曲线和实测曲线趋势一致, 与压降比s=0.9吻合。
通过对某型号试验台补氧系统点火试验的统计, 选择典型的数次试验, 各补氧流量如图3所示。图中纵坐标qm L表示设定工况的液氧质量流量, 单位为kg/s, 横坐标time表示试验时间, 单位s。
根据相关试验记录数据, 调节阀在使用过程中产生的误差主要有以下几个原因:
(1) 受发动机加热器反压影响, 调节阀出口压力波动较大, 致使阀门进出口压差不稳定, 导致阀门开度随压差不断变化, 阀门处于震荡状态, 所以在液氧流量控制图中出现波动曲线。
(2) 调节精度受温度影响较大, 在等压条件下, 温度对液氧的密度ρL、饱和蒸气压Pv、液体临界压力比系数FF等均有较大影响, 总体趋势是随着温度升高, 阀门Kv值增大。经计算, 针对液氧介质温度T每上升10K, 流量调节误差增大2%~5%。
(3) 由于试验介质为低温液体, 在实际使用过程中, 流过调节阀喉部的介质不可避免地会存在气-液两相流, 调节过程基本为等熵, 当调节阀压降低于低温介质汽化压力时, 实际流量将小于理论值。
需要说明的一点是本次试验所有工况对应的压降比值DPF均小于1, 不存在闪蒸情况。对液体的调节过程也伴随噪声的产生, 在此不做相关讨论。
结论
通过液氧供给系统进行试验, 获取了对数调节阀在液氧和液氮两种介质环境下的使用特性参数, 并根据调节阀对液氧流量的控制曲线图, 分别对阀后压力、温度以及两相流三种因素对调节阀调节精度的影响原因和影响程度进行分析。基于目前试验数据有限, 精确量化以上因素对精度的影响程度还较为困难, 后期可以对温度和两相流两个因素对调节阀的工作特性影响程度进行深入研究, 进一步提高调节阀在深冷环境中的调节精度。
摘要：目前对深冷介质的流量控制方式主要有文氏管组和调节阀两种方式, 而调节阀作为自动化技术中最常用的执行元件之一, 较文氏管组具有智能化程度高, 设备配置简洁, 运行稳定可靠, 使用方便灵活且可以对流量实现连续可调等优点。本文依据实际液氧供应系统, 经冷调和试验数据分析调节阀对液氧流量的调节精度, 并与理论值进行比较, 得出调节阀在深冷环境中的使用技术特性, 并对流量精度的主要影响因素进行分析。
关键词：深冷,调节阀,液氧,精度
参考文献
[1]陆陪文.调节阀实用技术[M].北京:机械工业出版社, 2006.
[2]陆陪文.实用阀门设计手册[M].北京:机械工业出版社, 2002.
[3]FISHER CONTROLS INTERNATIONAL INC.Control Valve Handbook, 2001.
[4]明赐东.调节阀计算、选型与使用[M].成都:成都科学技术出版社, 1999.
液氧储罐系统工程设计 篇6
某化工仓储公司拥有一系列储罐, 厂方需要将储罐的信息及时反馈给租用储罐的客户单位。由于工业现场的SCADA系统采用的是基于局域网的C/S体系结构, 客户单位无法随时查看其租用储罐的信息, 而厂方需要分派工作人员去现场定时记录储罐信息和储罐中存储物料的进出货情况, 并制作成报告形式, 最后以邮寄或是传真的方式反馈给相应的租用客户, 这种传递消息的方式存在消息滞后、流程繁琐、人力和物力资源浪费等问题。为此提出基于浏览器/服务器 (B/S) 模式的化工储罐在线监测系统, 可以有效地发挥Internet的开放性、交互性、共享性等特点, 克服传统方法上的不足, 满足厂方的应用需求[1]。
2 系统结构
监控软件iFix (位于工程师站) 采集PLC控制的现场设备实时数据, 如储罐温度、物料液位、大气温度等, 通过OPC (OLE for Process Control) 接口将这些实时数据传递至数据库服务器中, 数据库服务器根据储罐容积表计算得到各储罐中物料的实时容积和储量, 并定时存储采集的数据作为各储罐的历史数据。该系统主要运用于将储罐的实时数据以Web页面的形式在Internet上发布, 用户可在网页上完成实时监测、历史信息查询、文件上传下载、短信发送等操作。系统结构如图1所示。
根据管理信息系统 (MIS) 应用的实际因素和软件层次模型理论, 将化工储罐在线监测系统划分为三层架构模式:表示层、业务逻辑层、数据层[2]。
(1) 表示层。
表示层是应用系统与系统用户之间的接口, 主要用来显示由业务逻辑层动态传送过来的数据信息, 结合使用相应的HTML标记和样式表定义来实现;同时还要提供给用户录入数据信息, 并完成对录入数据的校验后传送给业务逻辑层。
(2) 业务逻辑层。
业务逻辑层主要完成对应用系统相关业务规则和逻辑的封装, 是整个分层模型中最重要的一层, 这一层为表示层提供功能调用的同时, 又通过调用数据层所提供的功能来访问数据库。该层用来实现整个系统的业务逻辑处理, 决定整个程序的流程, 其中, Web服务器用来接受用户客户端的请求, 进行安全验证并向数据库服务器存取数据。
(3) 数据层。
数据层用来实现与数据库的交互。数据层为业务逻辑层提供服务, 根据业务逻辑层的要求, 主要完成查询、插入、修改、删除数据库中数据的功能。该层包括一个SQL Sever数据库, 实现对应用程序中数据的存取、更新、管理等工作。
3 系统分析
3.1 系统设计
系统主要以ASP.NET AJAX为框架, 以SQL SERVER 2005为后台数据库, 实现某化工仓储公司的化工储罐在线监测系统。系统功能结构由如下模块组成, 如图2所示。
(1) 用户登录模块:
该模块主要用来验证用户的信息。所有用户使用相同的登录界面, 用户登录成功后, 根据用户不同的使用权限 (用户级别分为管理员、外部客户、内部仓储部、内部经营部、内部普通用户) , 进入不同的模块操作及页面浏览, 并采用Session全局变量来记录相应用户的权限。
(2) 实时信息模块:
该模块用于查询储罐的实时信息, 如储罐的实时液位、温度、容积、储量等参数, 以及查询当前正在作业的储罐信息。使用权限不同的客户, 可查询的储罐不同, 如外部客户只能查看其租用的储罐的实时信息, 并查看其中是否有储罐在作业, 化工仓储公司内部用户可完成对所有储罐进行实时监测。
(3) 历史数据模块:
主要用来查看储罐的历史数据, 以及相应储罐中存储物料的进出货历史, 其中可以按时间、进出货方式、储罐号三种方式来查询。
(4) 短信发送模块:
用于将当天的进出货情况以短信的方式反馈给租用储罐的相应客户。该模块由管理员在网页上编辑所要发送的短信, 结合短信发送器, 选择发送给订阅短信业务的外部客户。
(5) 文件管理模块:
该模块用于执行文件的上传和下载等操作。管理员上传文件, 并指定该文件由哪些用户显示下载, 相应的用户便可下载相应的资料文件。
(6) 用户管理模块:
主要完成用户的查询、添加、删除和编辑。管理员执行该模块的功能, 可以查询所有用户的信息, 可添加用户名, 并按组分类, 即分配用户不同的使用权限。
(7) 储罐管理模块:
该模块用于编辑储罐的信息。管理员执行该模块, 可以编辑所有储罐的租用信息, 如储罐中存储的物料名、储罐的租用单位、起始租用日期、结束租用日期等信息。
(8) 报表模块:
主要根据历史数据模块生成的统计信息进行浏览打印, 可以根据页面中不同的条件选择、组合, 生成不同类型的报表。
3.2 数据库设计
数据库是整个系统的核心, 数据库系统的设计应遵循数据库设计原则, 在完成所需功能的前提下, 力求逻辑关系简单, 合理利用冗余数据, 优化系统的性能, 提高使用效率[3]。数据库系统包含多个表, 有储罐的实时信息表、储罐的历史数据表、用户信息表、进出货历史表、上传文件信息表、短信发送表。
4 系统中采用的主要技术
4.1 页面无刷新显示实时数据
4.1.1 ASP.NET AJAX架构
微软公司的ASP.NET AJAX框架是迄今为止对Ajax (Asynchronous JavaScript and XML) 技术最完备且功能最强大的封装, 它包括完善的对客户端面向对象编程的支持、丰富的客户端/服务器端组件、客户端/服务器端类型自动转换、自动将服务器端页面方法或Web Service方法暴露给客户端、为远程Web Service提供本地客户端代理等非常强大的功能, 其可以分为服务器端和客户端两个部分[4]。
ASP.NET AJAX框架的服务器端部分建立于ASP.NET框架之上, 并对ASP.NET的几个重要部分进行了修饰和封装, 以方便ASP.NET AJAX客户端使用, 其编程模型与ASP. NET完全一致, 在Visual Studio.net中将服务器端控件拖放到设计界面中并加以配置即可正常工作。服务器端部分主要有两个功能:第一, 发送给客户端其运行所必需的JavaScript脚本;第二, 将ASP.NET提供的丰富的功能以JavaScript的形式暴露给客户端使用。
ASP.NET AJAX框架的客户端部分, 即Microsoft AJAX Library, 是一个跨浏览器、跨平台的Ajax客户端解决方案。它包括类似ASP.NET服务器端控件一样良好封装的、可以运行于各种主流浏览器之上的各种客户端组件, 同时对JavaScript进行扩展, 使其支持完全面向对象方式编程, 此外还提供一种新的、基于XML的声明型编程语言。ASP.NET AJAX客户端编程模型一个最主要的设计理念就是将表示层完全放到客户端, 其编程模型如图3所示。
采用客户端编程模型的优势在于:将表示层与逻辑层完全分开 (前者位于客户端, 后者位于服务器端) , 使系统明晰, 可复用性强;客户端浏览器的潜力被充分挖掘, 它将完整地负责程序的显示控制、与用户交互等, 而服务器则专心于为浏览器提供数据, 不再需要关心任何有关显示样式的任务, 大大减轻了其工作量, 提高了程序整体上的执行效率;在网络中传输的仅仅是纯粹的数据, 不需要传输任何显示样式, 最大程度上减少网络流量, 带来最快的响应速度。
4.1.2 采用客户端编程模型实现
基于客户端编程模式的优越性, 在本系统中采用客户端编程模型, 通过调用Web Service实现页面无刷新地实时显示各储罐信息的效果。
在服务器端的Web Service, 新建一个名为WebServiceSample的Web Service类, 在其中声明一个Web Service方法——GetV1101 () , 为了让ASP.NETAJAX生成该Web Service的客户端异步调用代理, 为WebServiceSample类添加[ScriptService]属性, 进而允许在客户端JavaScript代码中直接调用该方法, 部分代码如下:
//利用ADO.NET技术, 获取该储罐的实时信息, 并以字符串数组形式返回
在ASP.NET页面中添加一个必需的ScriptManager服务器端控件, 并添加以上Web Service的引用, 该控件管理Web Service的客户端异步调用代理脚本, 代码如下:
声明程序界面中相应的UI元素, 在客户端的JavaScript代码中, 调用了ASP.NET AJAX异步通信层自动为WebServiceSample生成的客户端代理, 在回调函数中引用$get () 方法来取得DOM元素, 并运用定时函数每隔一段时间调用一次Web Service, 获取最新的数据, 页面样式只在页面第一次加载时响应, 以后服务器端和客户端间传输的仅仅是数据, 达到局部刷新的目的, 从而实现浏览页面无闪烁地显示储罐实时信息的效果, 部份程序代码如下:
4.2 ADO.NET技术
4.2.1 连接数据库
为了方便代码的管理、修改和部署, 数据库连接方式采用将连接字符串放在应用程序的web.config文件中, 代码如下:
在.aspx.cs文件中添加引用System.Configuration命名空间后, 设定Connection连接对象, 代码如下:
采用这种方法, 当修改数据库的名称或位置时, 只需改动web.config中的constring值, 该项目中所有数据库的连接就全部更改过来。
4.2.2 对数据库操作
系统全部采用存储过程实现对数据库的操作, 实现了用户和数据的隔离, 避免任何对数据表的完全访问和更新, 保证了数据的正确和安全。所有对数据库的操作预先做成SQL存储过程, 不同的SqlAdapter采用不同的Command属性, 使用相应的存储过程, 获得相应结果并填充数据集DataSet的实例。其中, 为确保数据的安全性, 程序中调用存储过程需要的参数也通过SqlAdapter实例的SelectCommand.Parameters传递给存储过程。相比直接使用SQL语句, 使用存储过程执行的速度更快, 网络通信量减少, 系统性能得到优化, 同时使页面完全独立于数据库中表的具体实现, 方便系统的维护和管理。
4.3 系统安全性考虑
基于B/S架构系统的开放性特点, 安全性是构建系统过程中必须考虑的问题。Web服务器所处的网络环境、计算机操作系统以及Web服务器IIS配置、数据库服务器配置等硬件方面做到规范化, 此外, 从程序的设计方面, 杜绝一切可能存在的安全漏洞[5]。在该在线监测系统中, 所有用户都需要在登录成功后才能操作页面, 同时储罐信息只能是其租用的客户查看, 其他客户无权查看, 所以系统中对身份验证、权限控制、数据库访问等方面加以严格防范, 排除了用户绕过登录界面直接进入操作页面、SQL注入式攻击、页面间数据传递漏洞、用户重复登录等安全隐患。
5 结束语
本文结合实际应用, 给出某化工仓储公司化工储罐在线监测系统的主要功能设计与实现方案。该系统性能优化, 实效性高, 客户使用方便, 安全性得到保障, 同时便于厂方维护和管理, 为公司带来了很大的经济效益, 提高了公司在同行业中的竞争能力。随着当前网络的逐渐普及, 将控制领域的实时监测运用到Internet中也必将是未来推广的一个趋势。
参考文献
[1]翁浩海, 张玉润, 徐恩来, 等.基于B/S, C/S综合架构的化工企业管理信息平台的开发与研究[J].化工自动化及仪表, 2002, 29 (2) :10-14.
[2]范振钧.基于ASP.NET的三层结构实现方法研究[J].计算机科学, 2007, 34 (4) :289-291.
[3]尹萍.SQL Server数据库性能优化[J].计算机应用与软件, 2005, 22 (3) :51-53.
[4]陈黎夫.ASP.NET AJAX程序设计[M].北京:人民邮电出版社, 2007.