一种安全智能防爆醇基液体燃料储罐及控制装置的制作方法

1.本实用新型涉及甲醇燃料储存容器与储存容器自控制系统领域，具体涉及一种安全智能防爆醇基液体燃料储罐及控制装置。


背景技术：

2.由于我国日益严峻的环保形势，煤炭高效清洁利用首当其冲。民用领域的煤炭高效清洁利用受限于高昂的成本和有限的使用环境无法实现预期目标，因此各地纷纷实行“禁煤令”。在此背景下醇基液体燃料以其燃烧后生成水和一氧化碳的环保性和价格低廉的经济性迅速填补了原有的民用煤炭市场。
3.目前在用的民用醇基液体燃料容器以材质可以分为两类：
4.第一类是塑料方桶/圆柱桶，其优势是价格低廉，搬运轻便，缺点是：1.塑料不导静电。燃料在容器内产生的静电无法快速导出，塑料的绝缘性使容器内大量积聚静电，经常发生火灾和爆炸事故。2.醇基液体燃料加速塑料材料老化。醇基液体燃料与塑料发生氧化反应，加剧了塑料的老化周期，使容器很快变脆破裂，造成燃料泄漏，引发火灾和爆炸事故。3.容器上没有配置相应的安全附件和监控装置，无法确定燃料在容器内的状态，往往人需要打开容器去观察内部状态，很容易引起中毒和火灾。4.当出现大面积火情时，燃料必然发生爆炸。
5.第二类是镀锌铁皮方桶/圆桶，其优势是价格低廉，搬运轻便，可以导出静电，缺点是：1.燃料与镀锌铁皮发生腐蚀，很容易造成容器壁穿孔泄漏，引发火灾。2.容器上没有配置相应的安全附件和监控装置，无法确定燃料在容器内的状态，往往人需要打开容器去观察内部状态，很容易引起中毒和火灾。3.当出现大面积火情时，燃料必然发生爆炸。


技术实现要素：

6.为了克服现有甲醇燃料储存容器在储存、使用中易发生火灾和爆炸事故的隐患的问题，本实用新型提供一种安全智能防爆醇基液体燃料储罐及控制装置，本实用新型解决了原来储存、使用由人去检查、排除隐患，人的随意性导致风险的不可控，通过控制系统可实现24小时不间断自动检查、自动控制、自动排除隐患，极大的提高了储存、使用安全可靠性，同时还解决了控制系统信息的无线通讯、集中管理、实时记录信息，极大的方便了储存容器状态的远程监管。
7.本实用新型采用的技术方案为：
8.一种安全智能防爆醇基液体燃料储罐及控制装置，包括电子锁箱、储存容器和控制系统，所述的储存容器内设有液位传感器探杆容纳管，所述的储存容器上部侧方进口通过进料管与电子锁箱连接，所述的电子锁箱位于储存容器外，且位于储存容器下部一侧；所述的储存容器顶部设有呼吸阀阻火器、液位限制报警器和多个传感器；所述的储存容器下部一侧设有出口，出口处设有电动阀一；所述的控制系统分别与电动阀一、液位限制报警器、电子锁箱和多个传感器电信号连接。
9.所述的液位传感器探杆容纳管位于储存容器内中心位置，所述的液位传感器探杆容纳管下端与储存容器内底接触连接。
10.所述的电子锁箱通过快速接头连接有进料管，所述的快速接头包括公头和母头，所述的公头安装在进料管道末端且位于电子锁箱内部；所述的母头安装在进料管道上，公头与母头连接后完成进料。
11.所述的快速接头为干式自封快速接头。
12.所述的控制系统至少包括控制器和显示器，所述的控制器与显示器电连接。
13.所述的储存容器采用钢制金属材料制成，内部填充有阻隔防爆材料。
14.所述的呼吸阀阻火器通过通气管与储存容器顶部连通。
15.所述的储存容器上方设有消防喷淋头，储存容器外侧下部设有电动阀二，所述的电动阀二与消防喷淋头通过管线连接，所述的电动阀二与控制系统电信号连接，所述的电动阀二位于电动阀一上方。
16.所述的传感器为三个，分别为温度传感器、液位传感器和压力传感器。
17.所述的储存容器呈筒状，储存容器底部设有多条支腿。
18.本实用新型的有益效果为：
19.本实用新型解决了醇基液体燃料储存容器在储存、使用中易发生泄漏导致火灾，严重时引发爆炸事故的隐患，解决了原来储存、使用由人去检查、排除隐患，人的随意性导致风险的不可控，通过控制系统可实现24小时不间断自动检查、自动控制、自动排除隐患，极大的提高了储存、使用安全可靠性，同时还解决了控制系统信息的无线通讯、集中管理、实时记录信息，极大的方便了储存容器状态的远程监管。
20.本实用新型储存容器的容器壁采用不锈钢材料焊接而成，有效的解决了燃料对金属的腐蚀作用，在储存容器上设有多个检测传感器，可以实时监控到容器内部燃料的状态，配合控制器可以对异常不利因素进行消除。容器内填充有阻隔防爆材料，有效的防止了燃料爆炸事故。
21.以下将结合附图进行进一步的说明。
附图说明
22.图1为本实用新型结构示意图。
23.图2为快速接头结构示意图。
24.图3为控制系统中控制器模块化图。
25.图4为控制系统模块示意图。
26.图中，附图标记为：1、电动阀一；2、呼吸阀阻火器；3、液位限制报警器；4、传感器； 401、温度传感器； 402、液位传感器；403、压力传感器；5、电子锁箱；6、液位传感器探杆容纳管；7、快速接头；701、公头本体；702、公头弹簧；703、公头内螺纹；704、公头密封材料； 705、活动阀芯；706、活动阀环；707、母头花板；708、连接活动卡；709、母头本体；710、公头花板；711、固定阀芯；712、母头弹簧；8、控制器；9、储存容器；10、消防喷淋头；11、电动阀二；12、显示器。
具体实施方式
27.实施例1：
28.为了克服现有甲醇燃料储存容器在储存、使用中易发生火灾和爆炸事故的隐患的问题，本实用新型提供如图1
‑
4所示的一种安全智能防爆醇基液体燃料储罐及控制装置，本实用新型解决了原来储存、使用由人去检查、排除隐患，人的随意性导致风险的不可控，通过控制系统可实现24小时不间断自动检查、自动控制、自动排除隐患，极大的提高了储存、使用安全可靠性，同时还解决了控制系统信息的无线通讯、集中管理、实时记录信息，极大的方便了储存容器状态的远程监管。
29.一种安全智能防爆醇基液体燃料储罐及控制装置，包括电子锁箱5、储存容器9和控制系统，所述的储存容器9内设有液位传感器探杆容纳管6，所述的储存容器9上部侧方进口通过进料管与电子锁箱5连接，所述的电子锁箱5位于储存容器9外，且位于储存容器9下部一侧；所述的储存容器9顶部设有呼吸阀阻火器2、液位限制报警器3和多个传感器4；所述的储存容器9下部一侧设有出口，出口处设有电动阀一1；所述的控制系统分别与电动阀一1、液位限制报警器3、电子锁箱5和多个传感器4电信号连接。
30.本实用新型解决了醇基液体燃料储存容器在储存、使用中易发生泄漏导致火灾，严重时引发爆炸事故的隐患，解决了原来储存、使用由人去检查、排除隐患，人的随意性导致风险的不可控，通过控制系统可实现24小时不间断自动检查、自动控制、自动排除隐患，极大的提高了储存、使用安全可靠性，同时还解决了控制系统信息的无线通讯、集中管理、实时记录信息，极大的方便了储存容器状态的远程监管。
31.如图1所示，本实用新型在储存容器9上设有多个检测传感器4，可以实时监控到容器内部燃料的状态，配合控制系统可以对异常不利因素进行消除。
32.实施例2：
33.基于实施例1的基础上，本实施例中，优选的，所述的液位传感器探杆容纳管6位于储存容器9内中心位置，所述的液位传感器探杆容纳管6下端与储存容器9内底接触连接。本实用新型中，液位传感器402的探杆设在液位传感器探杆容纳管6内，液位传感器探杆容纳管6的设置有效防止了储存容器9内填充的阻隔防爆材料引起液位传感器探杆弯曲，影响精度。
34.优选的，所述的电子锁箱5通过快速接头7连接有进料管，所述的快速接头7包括公头和母头，所述的公头安装在进料管道末端且位于电子锁箱5内部；所述的母头安装在进料管道上，公头与母头连接后完成进料。电子锁箱5为一个箱体，且与控制系统连接，控制系统控制电子锁箱5的打开与闭合。本实用新型中的电子锁箱5为现有技术，本实用新型中不再进行进一步的说明。
35.优选的，所述的快速接头7为干式自封快速接头。
36.优选的，所述的控制系统至少包括控制器8和显示器12，所述的控制器8与显示器12电连接。
37.优选的，所述的储存容器9采用钢制金属材料制成，内部填充有阻隔防爆材料。储存容器9采用304不锈钢材质，有效避免了燃料对容器的腐蚀。阻隔防爆材料的化学成分重量百分比为 si0.03 ～ 0.08，fe0.03 ～ 0.05，cu0.02 ～ 0.04， mn0.9 ～ 1.5，mg0.9 ～ 1.5，zn0.09 ～ 0.15，ce0.09 ～ 0.12，al 余量 ； 在制成的蜂窝网状抑爆材料外层面
设有稀土膜层 ；所述的设有稀土膜层的方法是， (1) 将抑爆材料碱洗 ； (2) 配制稀土浸液，稀土浸液含 0.05 ～ 0.09mol/l 的 la(no3)3 和 0.09 ～ 0.12mol/l 的 ce(no3)3 混合溶液 ； (3) 将抑爆材料置入放有稀土浸液的槽中，以石墨电极作为阳极，置 8 ～ 12v 电位在抑 爆材料上，电泳沉积 30 ～ 35 秒，温度 40 ～ 45℃，得镀膜的抑爆材料 ； (4) 将镀膜的抑爆材料置入干燥炉中惰性气体气氛下，温度 200 ～ 350℃，保温 30 ～ 40 分钟，得镀有 la
‑
ce 稀土薄膜的抑爆材料。
38.阻隔防爆材料的制备为：将上述化学成分的 抑爆材料装入熔化炉中加温 730℃～ 750℃化成液态，经除渣除气、制坯、铣面、一次退火、 热轧、冷轧制箔料、二次退火和冲压开缝、拉伸即制成抑爆材料。用本发方法制造出的阻隔防爆材料内部结晶发生改变且均匀，能将抑爆材料内部 粗大不均匀晶粒组织加工为细小均匀组织，并在其外镀有 la
‑
ce 稀土薄膜，从而大幅度提 高抑爆材料的耐腐蚀、强度、塑性、断裂韧度，疲劳强度等性能指标，有良好的阻滞和吸热作 用，可有效地抑制或防止可燃气体燃爆的发生。阻隔防爆材料化学性能稳定，加工和使用过程中不掉渣、不堵塞油路、耐蚀性强，对容器内介质无任何不良影响，因而不会影响燃料的使用性能 ；使用中也不需要任何后勤保养和维护。该材料不仅可用于油品、液化石油气等贮存器，也可用于丙烷、丙酮、乙醇、乙炔等易燃易爆流体容器中。
39.优选的，所述的呼吸阀阻火器2通过通气管与储存容器9顶部连通。
40.优选的，所述的储存容器9上方设有消防喷淋头10，储存容器9外侧下部设有电动阀二11，所述的电动阀二11与消防喷淋头10通过管线连接，所述的电动阀二11与控制系统电信号连接，所述的电动阀二11位于电动阀一1上方。
41.优选的，所述的传感器4为三个，分别为温度传感器401、液位传感器402和压力传感器403。
42.优选的，所述的储存容器9呈筒状，储存容器9底部设有多条支腿。
43.本实用新型可实现五种形式：
44.一、液位报警，其中，液位报警分为高液位报警、超高液位报警和低液位报警。
45.高液位报警
46.进料泵开始工作前，连接干式自封快速接头7开始向储存容器9内进料。当液位传感器402检测到储存容器9液位数值达到高液位设定值时，控制器8控制显示器12红灯闪烁，控制器8切断电子锁箱5的电源，同时控制器8上传数据给后台管理系统。
47.超高液位报警
48.当液位传感器402检测到储存容器9液位数值达到设定的超高液位设定值时，控制器8没有切断电子锁箱5电源或液位传感器402故障时，液位限制报警器3检测到储存容器9超高液位报警信号时，显示器12红灯闪烁、蜂鸣器鸣叫，控制器8切断电子锁箱5电源，同时控制器8上传数据给后台管理系统。
49.低液位报警
50.当液位传感器402检测储存容器9液位数值达到低液位设定值时，控制器8控制显示器12红灯闪烁，控制器8发送讯息给后台管理系统。
51.二、高压力报警
52.当压力传感器403检测到储存容器9压力达到报警值时，控制器8控制显示器12红
灯闪烁、蜂鸣器鸣叫、控制器8切断进料泵电源并发送讯息给后台管理系统。
53.三、高温度报警
54.高温度报警分为高温报警和超高温报警。
55.当温度传感器401检测到储存容器9高温度报警信号时，控制器8控制显示器12红灯闪烁、电动阀二11打开，喷淋水通过消防喷淋头10给储存容器9外表进行降温，控制器8发送讯息给后台管理系统，当温度下降至正常值时，控制器8控制电动阀二11关闭停止喷水，控制器8发送讯息给后台管理系统。
56.当温度传感器401检测到储存容器9超高温报警信号时，控制器8控制显示器12红灯闪烁、蜂鸣器鸣叫，控制器8器关闭电动阀一1、切断电子锁箱5电源，控制器8发送讯息给后台管理系统。
57.四、正常状态：
58.储存容器9正常状态是指储存容器内部温度、压力、液位均处于受限范围内，没有出现报警状态。此时，控制器8通过依次连接的温度传感器401、液位传感器402、压力传感器403和液位限制报警器3采集的信号分析处理后由显示器12实时显示数值，控制器8实时向后台管理系统发生讯息。
59.五、火灾状态
60.当储存容器9周围环境温度大于等于58℃时，系统判定为火灾状态。当储存容器9周围环境温度大于等于58℃时，控制器8和各种传感器4受火焰和温度影响被破坏，电动阀一1由于失去电源而自动关闭，电动阀二11由于失去电源而自动打开。容器内填充的han阻隔防爆材料可以有效抑制容器发生爆炸，呼吸阀阻火器2将膨胀气体排出容器内部。
61.本实用新型由控制器8和三个不同类型的传感器4，两个电动阀级显示器12协同工作，控制器8根据传感器4的数据分析实现各单元之间电源的开启或关闭，同时控制器8负责数据无线通讯传输，实现并网统一集中管理，显示器12负责现场数据和状态的显示。
62.根据状态不同由以下四种保护方式共同构成：
63.方式1：进料自动保护
64.连接进料泵管路与储存容器进料管线的快速接头7，启动电子锁箱5开始向储存容器9内进料。液位传感器402测量到液位达到高液位报警值时，控制器8打开指示灯电源，指示灯闪烁，同时切断电子锁箱5的电源，停止进料。进料时储存容器9内的气体由通气管经呼吸阀阻火器2排出。
65.当液位传感器402失灵或故障时，液位达到液位限制报警器3的报警值时，控制器8打开蜂鸣器电源、指示灯电源，同时切断电子锁箱5电源。控制器8的移动无线通讯器实时将数据信息发送到后台管理系统。
66.方式2：高温自动保护
67.当温度传感器401检测到数据达到高温数值时，控制器8打开指示灯电源，指示灯闪烁，关闭电动阀二11电源，电动阀二11打开，对储存容器9表面进行降温；如果储存容器9内温度继续上升，达到超高温度报警值时，控制器8切断电子锁箱5电源，电子锁箱5无法工作，切断电动阀一1电源，电动阀一1关闭。控制器8的移动无线通讯器实时将数据信息发送到后台管理系统。
68.方式3：高压自动保护
69.当压力传感器403检测到储存容器9高压力报警信号时，控制器8打开指示灯电源，指示灯闪烁、打开蜂鸣器电源，蜂鸣器发出声音警示，同时切断电子锁箱5电源，使泵停止工作，控制器8发送讯息给后台管理系统。
70.方式4：火灾初期自动防护
71.当储存容器9周围环境温度大于等于58℃时，储存容器9内部填充的han防爆阻隔材料由于其自身材质特性的原因迅速传递、分散热量，使储存容器温度不会出现局部过度受热，同时han阻隔防爆材料的菱形方孔可以切断火焰传播，将火焰隔离在很小范围内，形成无数个小单元，有效防止爆炸。呼吸阀阻火器2迅速排出罐内受热膨胀的气体，呼吸阀阻火器2有效防止火焰传播。控制器8和各种传感器4受火焰和温度影响被破坏，电动阀一1由于失去电源而自动关闭，电动阀二11由于失去电源而自动打开。
72.阻隔防爆材料为han阻隔防爆材料，采用复合aq3001标准的合格产品。han阻隔防爆从根本上解决易燃易爆液态、气态危险化学品储运过程中本质安全的专有技术。其防爆机理是，根据热传导理论及形成燃烧、爆炸的基本条件，利用容器内的阻隔防爆材料的蜂窝结构，阻隔火焰的迅速传播和能量的瞬间释放，破坏燃烧介质的爆炸条件，从而防止爆炸。
73.本实用新型解决了现有醇基液体燃料储存容器在储存、使用中易发生火灾和爆炸事故的隐患，解决了原来储存、使用由人去检查、排除隐患，人的随意性导致风险的不可控，通过控制系统可实现24小时不间断自动检查、自动控制、自动排除隐患，极大的提高了储存、使用安全可靠性，同时还解决了控制系统信息的无线通讯、集中管理、实时记录信息，极大的方便了储存容器状态的远程监管。
74.本实用新型中，电动阀一1在断电状态会自动关闭，保证燃料在没有传感器监控的情况下不会流出储存容器9外；在高温报警时控制器切断电动阀1保证燃料不会流出储存容器外。
75.呼吸阀阻火器2，由于储存容器9本身是常压状态，当储存容器9内压力过高或过低时自动打开保持储存容器9内压力始终保持在常压状态，呼吸阀阻火器2的阀内阻火网可以组织火焰进入储存容器9。电子锁箱5可以通过无线信号给控制器8指令打开锁箱。
76.液位传感器探杆容纳管6防止储存容器9内填充的阻隔防爆材料引起液位传感器探杆弯曲，影响精度。
77.快速接头7的公头安装在进料管道末端，位于电子锁箱5内部。外部进料泵的管道上安装有快速接头母头，母头与公头连接完成进料。
78.如图2所示，本实用新型中，快速接头7的公头包括公头本体701、公头弹簧702、公头内螺纹703、公头密封材料704、活动阀芯705和公头花板710；所述的公头本体701为一端开口的空心桶，所述的活动阀芯705设在公头本体701内，公头本体701的闭口端与活动阀芯705通过公头密封材料704（密封圈）连接，所述的公头本体701开口端设有内螺纹，所述的公头花板710设在公头本体701内，且靠近公头内螺纹703，所述的公头弹簧702设在活动阀芯705的阀杆上，所述的活动阀芯705的阀杆端部穿过公头花板710。
79.快速接头7的母头包括活动阀环706、母头弹簧712、母头花板707、连接活动卡708、母头本体709和固定阀芯711；所述的母头本体709包括梯形状筒体和圆柱状筒体，所述的梯形状筒体的上底与圆柱状筒体连接，所述的母头花板707设在圆柱状筒体内，圆柱状筒体外端设有内螺纹；所述的梯形状筒体的下底中间设有通孔，所述的活动阀环706与固定阀芯
711通过密封材料（密封圈）连接后设在梯形状筒体内，活动阀环706的外径大于梯形状筒体的下底中间的通孔直径；母头弹簧706设在固定阀芯711的阀杆上，固定阀芯711的阀杆与母头花板707连接，所述的连接活动卡708设在圆柱状筒体外。
80.母头和公头两者连接时贯通，当两者分开时关闭。其工作原理为：公头插入母头内，母头固定住公头，让两者紧密结合；固定阀芯711为固定不可伸缩式，活动阀芯705为可伸缩式，连接后固定阀芯711顶住活动阀芯705后退，公头外沿顶住母头的活动阀环706后退，两者联通。分开时，拉动卡簧向后移动，母头弹簧712瞬间带动活动阀环706弹出到母头上的密封圈处，公头被母头弹簧712弹出，公头弹簧702带动活动阀芯705瞬间弹出到公头密封圈处，公、母头各自完成密封。
81.控制器8内设有4g/5g无线网络传输模块，可以实时将储罐内的液位、压力、温度、体积及各种报警状态传输到用户手机app、app管理后台、监管部门监管平台进行实时监管。控制器根据各种传感器传输的信号来判断储罐的状态，自动做出相应的报警、采取对应的措施。控制器8控制器数据、状态显示器，控制器8内置有蜂鸣器和指示灯，显示器12正常状态显示容器内液位、温度、压力、容积，异常时显示当前报警类别、数值、蜂鸣器鸣叫。
82.控制器8的优点如下：
83.1、实时检测燃料存储罐内的温度、压力、液位等状态，并在异常情况时做出报警或者停止进料停止出料等动作，保证存储罐的安全使用。
84.2、根据液位进行进料控制，方便进料管理
85.3、控制器8占地小，安装简单，并可以实现远程数据管理和远程控制。
86.消防喷淋头10是当储存容器9内部或储存容器9周围环境温度过高时用来喷水降温的装置。当储存容器9内部或储存容器9周围环境温度过高时控制器8自动打开电动阀二11自来水从消防喷淋头10中喷出给储存容器9表面降温。
87.如图3和图4所示，本实用新型中，控制系统包括控制模块、温度检测电路、压力检测电路、液位检测电路、限位检测电路、4g模块、485通信电路。该系统根据储罐内温度、压力、液位等参数实时做出报警动作和控制出口阀门开关动作。
88.1. 控制模块，控制模块通过温度、压力、液位电路对传感器进行数据采集，做出报警动作和控制出口阀门开关动作。
89.2. 温度检测模块，采集温度传感器。
90.3. 压力检测模块，采集压力传感器。
91.4. 液位检测模块，采集液位传感器。
92.5. 485模块，人机交互，将温度、压力、液位等信息通过485模块进行数据传输。
93.6. 电机控制模块，当控制模块检测到液位过低时，电机控制模块控制电机进料，当控制模块检测到液位过高时，电机控制模块停止进料控制。
94.7. 阀门控制模块，喷淋控制模块，当控制模块检测到温度过高时，阀门控制模块控制储罐出口阀门关闭，打开储罐上方喷淋阀门。
95.8. 当服务器有命令通过4g模块下发开锁命令时，mcu控制柜门打开，进料口接入柜内进料接口。
96.9. mcu通过柜门检测电路检测柜门状态，降柜门状态通过4g模块发送到服务器。
97.10.远端显示由485模块、显示控制模块、lcd显示模块、报警模块、按键模块组成。
98.11.485模块，通过485模块可以达到远距离显示。
99.12.显示控制模块控制lcd显示模块显示储罐状态，如温度、压力、液位等。
100.13.按键模块，设置参数到显示控制模块，由485电路传输给储罐控制模块，达到设置控制模块参数的目的。
101.14.报警模块，将储罐报警信息通过声光报警的方式在远端显示单元上进行显示。
102.本实用新型具有4g通信功能，通过4g模块和服务器进行数据交互，服务器下发命令控制电机控制模块动作。报警信息通过4g模块上传给服务器。
103.以上举例仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。本实用新型中未详细描述的装置系统及方法步骤均为现有技术，本实用新型中将不再进行进一步的说明。