化学品船的安全监控系统的制作方法

1.本公开属于船舶安全领域，特别涉及一种化学品船的安全监控系统。


背景技术：

2.化学品船是用于运载各种有毒、易燃、易发挥或有腐蚀性化学物质的特殊货船。化学品船在航行及装卸货物过程中，通过对货物状态、设备状态以及作业环境等方面进行安全监控，来降低化学品船安全事故的发生概率，减少人员、财产的损失以及因化学品泄漏而造成的环境污染，实现化学品船的安全运输。
3.当前化学品船针对化学品船的作业环境的监控，主要采用人工监管的方式进行判断，易出现人为因素造成的错判、漏判，对监管人员的要求较高。


技术实现要素：

4.本公开实施例提供了一种化学品船的安全监控系统，可以辅助提醒操作人员进行监管，提高化学品船的使用安全性。所述技术方案如下：
5.本公开实施例提供了一种化学品船的安全监控系统，所述安全监控系统包括：
6.工况识别模块，用于采集所述化学品船的状态信息，所述状态信息包括所述化学品船的应急切断系统esds的连接信号、所述化学品船的货舱的注入阀的状态和货泵的状态，根据所述状态信息判断所述化学品船的工况，所述化学品船的工况包括装载状态、卸货状态和运输状态；装载流速监控模块，用于当所述工况识别模块判断的所述化学品船的工况为装载状态时，获取所述化学品船的所述货舱的货品液位高度以及所述货舱的体积变化率；若所述货舱内的货品液位高度小于第一阈值，且所述货品的体积变化率大于注入管的截面积时，则输出第一提示信息，所述第一提示信息用于指示调小所述货舱的注入阀的开口，所述第一阈值为所述货舱的底部到所述货舱侧壁上的所述注入管的顶部之间的距离；若所述货舱内的货品液位高度不小于所述第一阈值，且所述货舱内的货品体积变化速率不大于250m3/h时，则输出第二提示信息，所述第二提示信息用于指示调大所述货舱的注入阀的开口。
7.在本公开的又一种实现方式中，所述工况识别模块用于：若未采集到所述esds的连接信号，且所述货舱的注入阀和所述货泵的出口阀均为关闭状态，则所述化学品船处于所述运输状态；若采集到所述esds的连接信号，且所述货泵的出口阀为开启状态，则所述化学品船处于所述卸货状态；若采集到所述esds的连接信号，且所述货舱的注入阀为开启状态，则所述化学品船处于装载状态。
8.在本公开的又一种实现方式中，所述工况识别模块还用于：在未采集到所述esds的连接信号，且所述货舱的注入阀和所述货泵的出口阀中的至少一个为开启状态时，输出报警信号。
9.在本公开的又一种实现方式中，所述装载流速监控模块还用于：若所述货舱内的货品液位高度不小于所述第一阈值，且所述货舱内的货品体积变化速率大于250m3/h时，则
输出所述第一提示信息。
10.在本公开的又一种实现方式中，所述装载流速监控模块还用于：若所述货舱内的货品液位高度为所述货舱的目标装载高度的90％以上时，则输出第三提示信息，所述第三提示信息用于指示根据所述货品体积变化率调节所述注入阀的开口的大小。
11.在本公开的又一种实现方式中，若所述货舱内的货品液位高度为所述货舱的目标装载高度的90％-93％，且所述货品体积变化速率大于188m3/h时，所述第三提示信息用于指示将所述注入阀的开口调节为所述注入阀的正常开度的0.75-0.5倍，所述正常开度为所述注入阀在所述货舱在正常速度装载时所对应的开口大小；若所述货舱内的货品液位高度为所述货舱的目标装载高度的93％-95％，且所述货品体积变化速率大于125m3/h时，所述第三提示信息用于指示将所述注入阀的开口调节为所述注入阀的正常开度的0.5-0.25倍；若所述货舱内的货品液位高度为所述货舱的目标装载高度的95％-97％，且所述货品体积变化速率大于633/h时，所述第三提示信息用于指示将所述注入阀的开口调节为所述注入阀的正常开度的0.25-0.1倍；若所述货舱内的货品液位高度为所述货舱的目标装载高度的97％以上，且所述货品体积变化速率为大于25m3/h时，所述第三提示信息用于指示将所述注入阀的开口小于所述注入阀的正常开度的0.1倍。
12.在本公开的又一种实现方式中，所述安全监控系统还包括货泵流量监控模块；所述货泵流量监控模块，用于根据所述工况识别模块判断出的所述化学品船的工况、所述货泵的流量曲线以及码头卸货压力要求，判断所述货泵的流量是否满足要求。
13.在本公开的又一种实现方式中，所述货泵流量监控模块用于：根据所述货泵的流量曲线和所述码头卸货压力要求，得到所述货泵的最佳转速；调整所述货泵的转速为所述最佳转速，并获取所述货泵在所述最佳转速时对应的实际压力；根据所述实际压力，判断所述货泵的流量是否满足要求。
14.在本公开的又一种实现方式中，若所述实际压力小于所述最佳转速对应的所述货泵的理论货泵压力，则所述货泵的流量满足要求；若所述实际压力不小于所述最佳转速对应的所述货泵的理论货泵压力，则所述货泵的流量不满足要求。
15.在本公开的又一种实现方式中，所述货泵流量监控模块还用于：若所述货泵的流量不满足要求时，则输出第四提示信息，所述第四提示信息用于指示增大所述货泵的出口阀，或者提示背压过大，或者指示降低所述货泵的转速。
16.本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
17.在本公开实施例中，通过工况识别模块可以预先判断出化学品船的工况，然后装载流速监控模块在装载工况时，对化学品船在进行装载作业时进行监控，以便根据货品液位数据和货品体积变化率来输出不同的提示信息。比如货品液位高度小于第一阈值，则指示操作人员调大注入阀的开口等，或者货品液位高度不小于第一阈值，且货品体积变化速率不大于250m3/h时，则指示操作人员调大所述货舱的注入阀的开口。这样便可辅助操作人员在化学品船进行装载作业时，对货舱进行不同的控制，避免了常规技术中，只能依据操作人员执行判断而出现的错判、漏判等，进而提高了化学品船的安全性。
附图说明
18.为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使
用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本公开实施例提供的一种化学品船的安全监控系统的结构示意图。
具体实施方式
20.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
21.为了清楚说明本公开提供的化学品船的安全监控系统，这里优先说明化学品船的靠岸后的装载过程以及卸货过程。
22.化学品船在进行装载作业时，是将岸上的岸罐内的货品泵送至化学品船的货舱内。货舱通过注入管和岸罐连通，注入管的一端与岸罐连接，注入管的另一端位于货舱靠近底部的侧壁。注入管上设置有注入阀，通过控制注入阀的开度大小，可以直接调节货品的装载速率。
23.也就是说，当化学品船进行装载作业时，需要通过注入管与岸罐连通，并打开注入阀。
24.化学品船在进行卸货作业时，是将化学品船的货舱内的货品通过货泵泵送至岸上的岸罐内。货泵位于货舱的底部。货泵通过出口管线与岸罐连通，出口管线的一端货泵的出液口连接，出口管线的另一端与岸罐连接。出口管线上设有出口阀。通过控制出口阀的开度大小，或者货泵的转速等，可以直接调节的货品的卸货速度。
25.也就是说，当化学品船进行卸货作业时，需要通过出口管线与岸罐连通，并启动货泵，打开出口阀。
26.本公开实施例提供了一种化学品船的安全监控系统的结构示意图，如图1所示，安全监控系统包括：工况识别模块101和装载流速监控模块102。
27.工况识别模块101，用于采集化学品船的状态信息，状态信息包括化学品船的应急切断系统esds的连接信号、化学品船的货舱的注入阀的状态和货泵的状态，根据状态信息判断化学品船的工况，化学品船的工况包括装载状态、卸货状态和运输状态。
28.装载流速监控模块102，用于当工况识别模块判断的化学品船的工况为装载状态时，获取化学品船的货舱的货品液位高度以及货舱的体积变化率。若货舱内的货品液位高度小于第一阈值，且货品的体积变化率大于注入管的截面积时，则输出第一提示信息，第一提示信息用于指示调小货舱的注入阀的开口，第一阈值为货舱的底部到货舱侧壁上的注入管的顶部之间的距离。若货舱内的货品液位高度不小于第一阈值，且货舱内的货品体积变化速率不大于250m3/h时，则输出第二提示信息，第二提示信息用于指示调大货舱的注入阀的开口。
29.在本公开实施例中，通过工况识别模块可以预先判断出化学品船的工况，然后装载流速监控模块在装载工况时对化学品船在进行装载作业时进行监控，以便根据货品液位数据和货品体积变化率来输出不同的提示信息。比如货品液位高度小于第一阈值，则指示操作人员调大注入阀的开口等，或者货品液位高度不小于第一阈值，且货品体积变化速率不大于250m3/h时，则指示操作人员调大所述货舱的注入阀的开口。这样便可辅助操作人员
在化学品船进行装载作业时，对货舱进行不同的控制，避免了常规技术中，只能依据操作人员执行判断而出现的错判、漏判等，进而提高化学品船的安全性。
30.可选地，工况识别模块101用于：若未采集到esds的连接信号，且货舱的注入阀和货泵的出口阀均为关闭状态，则化学品船处于运输状态。若采集到esds的连接信号，且货泵的出口阀为开启状态，则化学品船处于卸货状态。若采集到esds的连接信号，且货舱的注入阀为开启状态，则化学品船处于装载状态。
31.工况识别模块101用于判断化学品船的工作状态，并将判断的结果输出给装载流速监控模块102。工况识别模块101采集esds(emergency shut down system，应急切断系统)的连接信号，若无esds连接信号，说明化学品船没有装载或者卸货任务，然后再采集注入阀或者货泵的出口阀的状态，若注入阀或者出口阀均为关闭状态，说明化学品船当前处于运输状态。若监测到esds连接信号，说明化学品船已完成靠泊，装卸货备妥。此时如果有注入阀或者货泵的出口阀处于开启状态时，则说明化学品船处于装载状态或者卸货状态。
32.可选地，工况识别模块101还用于：若未采集到esds系统的连接信号，且货舱的注入阀和货泵的出口阀中的至少一个为开启状态，则工况识别模块输出报警信号。
33.工况识别模块101还用于在化学品船处于运输状态，若发现有出口阀或者注入阀为开启，则说明化学品船在运输过程中发生货品泄露的问题，此时发出报警信号提醒操作人员。
34.其中，报警信号可以是声光报警等报警信号。
35.在本公开实施例中，装载流速监控模块102还用于：若货舱内的货品液位高度不小于第一阈值，且货舱内的货品体积变化速率大于250m3/h时，则输出第一提示信息。
36.化学品船处于装载状态时，化学品船的最大装载速率不能超过透气阀的最大流量。透气阀连接在货舱的顶部。
37.一般的，化学品船的透气阀最大流量为250m3/h。如果超过该流量装载，货舱内的气体不能及时排出，这样就会引起货舱内的压力太大，进而引起货舱变形。所以，若货舱内货品的液位不小于第一阈值时，且货品体积变化速率大于250m3/h，则装载流速监控输出“流速过大，调小阀门”的信息给操作人员，以便提醒操作人员调小阀门，保证化学品船安全。
38.可选地，装载流速监控模块102还用于：若货舱内的货品液位高度为货舱的目标装载高度的90％以上时，则输出第三提示信息。第三提示信息用于指示根据货品体积变化率调节注入阀的开口的大小。
39.当货舱内的货品液位高度为货舱的目标装载高度的90％以上时，说明货舱的装载任务接近完成，货舱的装载作业进入收尾阶段，此时，需要及时调小注入阀的开口大小，以降低装载速率。
40.以上说的目标装载高度为货舱在此次装载作业时需要装载的货品液位高度。为了确保运输安全，目标装载高度的最大值为货舱的高度的98％。目标装载高度根据实际装载进行设定。
41.示例性地，若货舱内的货品液位高度为货舱的目标装载高度的90％-93％，且货品体积变化速率为大于188m3/h时，第三提示信息用于指示将注入阀的开口调节为注入阀的正常开度的0.75-0.5倍，正常开度为注入阀在货舱在正常速度装载时所对应的开口大小。
42.若货舱内的货品液位高度为货舱的目标装载高度的93％-95％，且货品体积变化速率大于125m3/h时，第三提示信息用于指示将注入阀的开口调节为注入阀的正常开度的0.5-0.25倍；
43.若货舱内的货品液位高度为货舱的目标装载高度的95％-97％，且货品体积变化速率大于63m3/h时，第三提示信息用于指示将注入阀的开口调节为注入阀的正常开度的0.25-0.1倍。
44.若货舱内的货品液位高度为货舱的目标装载高度的97％以上，且货品体积变化速率为大于25m3/h时，第三提示信息用于指示将注入阀的开口小于注入阀的正常开度的0.1倍。
45.也就是说，当货舱的货品液位高度接近目标装载高度的90％时，若装载速率过大，则需要及时调小注入阀的开口，且调小的幅度和正常速度装载时对应的注入阀的开度相关，从而实现安全转载货品。
46.具体的要求，可以参见下表1。
47.表1不同货品液位高度下的装载速率与体积变化率的关系表
[0048][0049]
可选地，安全监控系统还包括货泵流量监控模块103。货泵流量监控模块103，用于根据工况识别模块101判断出的化学品船的工况、货泵的流量曲线以及码头卸货压力要求，判断货泵的流量是否满足要求。
[0050]
在进行卸货时，货主要求卸货速率越大越好。而如果货主对卸货速率不满意，会对船舶的运营方提出低卸货速率的抗议，而此时船舶运营方也会发起抗辩，告知货主方低卸货速率的原因，如管线过长、岸罐过高等。
[0051]
目前，在进行卸货时，化学品船没有相应功能支持方便提供数据给运营方作为证据，而以上货泵流量监控模块103能够判断货泵的流量是否满足要求，进而辅助货泵工作，便提高货泵的功率。
[0052]
可选地，货泵流量监控模块103用于：根据货泵的流量曲线和码头卸货压力要求，得到货泵的最佳转速。调整货泵的转速为最佳转速，并获取货泵在最佳转速时对应的实际压力。根据实际压力，判断货泵的流量是否满足要求
[0053]
在进行卸货时，由于化学品船无法准确监测到货品卸货时的实际流量数据，所以，可以通过货泵的最佳工况曲线点来反推该货泵是否运行在合理工况点(即货泵是否处于最佳转速)。
[0054]
在获取码头卸货压力(也即码头扬程)要求的情况下，将码头要求的扬程与货泵的流量曲线(包括50％转速下的流量曲线、60％转速下的流量曲线、70％转速下的流量曲线、80％转速下的流量曲线、90％转速下的流量曲线和100％转速下的流量曲线)的最佳工况点的扬程作比较，如果码头要求的扬程落在货泵的两条流量曲线对应的最佳扬程之内，则终
止比较，同时选出与要求扬程更为接近的最佳扬程所对应的流量曲线作为货泵后续的输入条件。如果接近程度一致(恰好在两个流量曲线中间)，则选区高转速的流量曲线作为货泵后续的输入条件。
[0055]
比如，某货泵的各个流量曲线应的最佳扬程，参见表2。
[0056]
表2货泵的各个流量曲线应的最佳扬程
[0057]
转速最佳流量(m3/h)最佳扬程(m)50％的额定转速505060％的额定转速607270％的额定转速709880％的额定转速8012890％的额定转速90163100％的额定转速100200
[0058]
通过比较，当码头扬程要求为100m时，此时对应的落在货泵的70％额定转速与80％额定转速下的最佳扬程之间。同时货泵70％额定转速对应的最佳扬程更靠近100m，则选取70％额定转速下的流量曲线作为输入条件，强制货泵在该转速下工作，同时监控该转速下的出口阀的实际压力。根据监控该转速下的出口阀的实际压力来判断货泵的流量是否满足要求。
[0059]
示例性地，若实际压力小于最佳转速对应的货泵的理论货泵压力，则货泵的流量满足要求，若实际压力不小于最佳转速对应的货泵的理论压力，则货泵的流量不满足要求。
[0060]
本实施例中，100％的额定转速的流量曲线是货泵的厂家提供，且经ccs(china classification society，中国船级社)验船师签字的试验曲线，其他流量曲线用相似算法预先计算得出。
[0061]
结合上述实例，根据监控该转速下的出口阀的实际压力来判断货泵的流量是否满足要求。若实际压力小于该最佳转速下对应的货泵的理论压力，则说明流量大，卸货快，货泵的状态好。若实际压力不小于该最佳转速下对应的货泵的理论压力，则说明货泵的流量不足，需调整货泵。
[0062]
可选地，货泵流量监控模块103还用于：若货泵的流量不满足要求时，则输出第四提示信息，第四提示信息用于指示增大货泵的出口阀，或者提示背压过大，或者指示降低货泵的转速。
[0063]
在对货泵进行调整时也分情况，首先是检查几台货泵同时运行，若仅一台泵运行，如果实际压力偏大，同时转速不高，说明无法调整，此时可以要求化学品船来检查出口管线的背压，留存记录，避免抗议。若仅一台泵运行，如果转速较高，说明可以适当降低转速。若有多台货泵运行，说明启动的货泵的数量过多，并没有带来足够流量，即货泵开启的数量不合理，可以减少同时工作的货泵的数量。
[0064]
可选地，安全监控系统还包括温度监控模块104，温度监控模块104用于采集化学品船的货品信息和货品液位高度变化。化学品船的货品信息包括货品种类、货品的相关性能数据等。根据货品信息和货品液位高度变化显示货品的实时温度和液位。
[0065]
通过温度监控模块104可以实时得到每个货舱内装载的货品的对应的温度值。
[0066]
示例性地，温度监控模块104还包括用于显示每个货舱内的温度和货品液位高度
变化的显示单元，例如，可以按照货品的种类以不同颜色显示每个货舱内的温度和货品液位高度变化。比如，第一个货舱装载的货品为苯乙烯，可以以蓝色为背景显示温度和液位，第二个货舱装载的货品为甲醇，可以以紫色为背景显示温度和液位。
[0067]
当然，显示单元也可以为显示其他与货品相关的信息，比如货舱内货品的体积，货舱内注入阀的最大承受压力等等。
[0068]
可选地，温度监控模块104还用于：若货舱内的货品的温度大于第二阈值时，输出报警信号。
[0069]
第二阈值为根据货舱内的货品的物理特性数据设定的温度值。物理特性数据包括货品的熔点、沸点、临界温度、聚合温度等等。其中聚合温度为特殊货品调研所得的数据，非ibc(international bulk chemicals code，国际散装化学品规则)中固有数据，需要提前向温度监控模块104中输入，例如：苯乙烯的聚合受控温度为29℃
[0070]
当前化学品船有温度报警功能，但由于货品种类繁多，每种货品需要的运载温度不同，系统设置较为麻烦，一般操作人员都不去进行报警值设定。典型事故，如韩国蔚山港stolt轮爆炸事故，该化学品船当时运载有20种货品，部分货品需要加热，而苯乙烯单体运载温度不能超过30℃，加热货品与苯乙烯之间留有空舱，但舱壁的热辐射效应导致苯乙烯温度上升。由于没有进行温度报警，苯乙烯温度超限开始聚合，聚合放热加剧聚合。此时化学品船的压力监测开始报警，但聚合反应已完全无法控制，压力持续变化导致货舱变形而发生事故。由此可见温度报警的重要性。
[0071]
本实施例中，温度监控模块104基于每个货舱的货品的不同特征设置报警功能。温度监控模块104首先读取货品清单上货品的物理特征数据生成第二阈值。也允许工作人员针对货品直接输入第二阈值。第二阈值设置之后，下一次监测到该货品时，自动沿用记录中的第二阈值。
[0072]
第二阈值可以包括多个值。本实施例中，基于货品的物理特性的第二阈值可以包括低低报警值alarm_tll，高高报警值alarm_thh，低报警值alarm_tl，高报警值alarm_th共4个。
[0073]
温度监控模块104读取货品信息表中熔点、沸点、临界温度、聚合温度等等信息。然后，设置温度低低报警值。温度低低报警值alarm_tll不大于熔点。温度高高报警值可以要求用户设定，并存储在数据库中。温度监控模块104会自动检验温度高高报警值不大于熔点、沸点、临界温度、聚合温度，避免错误录入。
[0074]
也就是说，温度监控模块104会根据每个货舱装载的货品的不同，设定不同的第二阈值，当货舱的温度超过该第二阈值时，则发出报警。
[0075]
温度监控模块104还用于，若当前货品信息中缺乏熔点、沸点、临界温度、聚合温度数据时，说明该货品对温度不敏感，此时，温度监控模块104无需温度控制，只对温度进行显示，不做报警。
[0076]
可选地，温度监控模块104还用于根据货品的历史数据和监测货舱内的货品的实际温度变化速率，以输出不同的提示信息。
[0077]
货舱的温升速率需要控制，以防出现意外。
[0078]
货品的历史数据为货舱装载相同的货品时在24小时内的温度变化范围。
[0079]
示例性地，温度监控模块104还用于读取货舱装载相同的货品时在24小时内的温
度变化范围，然后分解确定出历史温度变化速率(每小时的温度变化值)。若实际温度变化速率大于历史温度变化速率，则输出第四提示信息。第四提示信息用于指示温升较快，调小加热功率。这样能够帮助升温过程更稳定均匀。
[0080]
比如，运载植物油，向温度监控模块104输入：24h内温升5℃，温度监控模块104分解为每小时温升不超过0.4℃。温度监控模块104判断当货舱的实际温度变化速率≥0.4℃/h，则输出温升较快调小加热功率的信息。
[0081]
历史数据通过工作人员向温度监控模块104输入，如果不输入历史数据，则监控模块104不发出提示信息。
[0082]
以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。