一种气体探测装置、气体探测方法及气体探测系统与流程

1.本发明涉及液化气船气体探测技术领域，具体涉及一种气体探测装置、气体探测方法及气体探测系统。


背景技术：

2.液化气船是专门装运液化气的液货船，可分为液化天气船(主要成分是甲烷)和液化石油气船(主要成分是丙烷)。在液化气船上，往往需要将液体货物加热蒸发成气体。最经济的加热方式是利用海水作为热媒，通过换热器对通入的液货货物进行加热使之蒸发变成气体。
3.根据国际散装运输液化气体船舶构造与设备规则(igc code)要求，液化气船上对于任何货物加热或冷却介质应配有气体探测系统，如果换热器发生泄露，货物蒸气会混入换热器内的海水。一般气体探测系统配置在液货海水排舷外处，该气体探测系统能够检测液货海水中是否含有泄露的货物气体，以判断换热器是否泄露。
4.目前，在液化气船内，流经换热器的液货海水为了满足气体探测的要求，在气体探测处配有一个液货海水取样罐(以下简称取样罐)，海水从液货海水系统主管路上的一路支管流到取样罐，再回到液货海水主管路的下游，将气体传感器直接安装在取样罐顶部。由于液货海水在此处的压力较大，液货海水会完全填充取样罐，进而导致气体传感器一直浸没在取样罐内的海水中。由于海水的腐蚀性较大，气体传感器一直浸没在取样罐内的海水中会对传感器造成腐蚀，大大降低了气体传感器的使用寿命。并且，快速流动的海水中散逸的气体很难被气体传感器捕捉检测。如果换热器发生了泄漏而没有被气体传感器检测到，换热器中的海水会泄露至货物系统中污染货物，且如果混入液货海水中的货物气体为易燃易爆气体，由于换热器泄露也会导致气体泄露，继而气体可能会进入到其他系统，可能会造成更大的危险。


技术实现要素：

5.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种气体探测装置、气体探测方法及气体探测系统，以使气体传感器一直处于气体环境中，保证既能让液货海水中的气体散逸出来便于传感器检测，又能保证海水持续流动，这样不仅解决了液化气船对于液货海水系统气体探测持续监测的要求，还能够提高气体探测的准确性以及延长传感器的使用寿命。
6.为了实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种气体探测装置，包括：
7.取样罐，包括相对设置的顶端和底端；
8.主管路，固定设置于取样罐的顶端且与取样罐相连通，在沿顶端至底端的方向上，主管路由取样罐外延伸至取样罐内；
9.气体传感器，与主管路连接，且与主管路内的气体相接触；
10.第一流通路径，包括分别设置于主管路的侧壁上的进气端和出气端，气体沿进气
端至出气端流通，以形成气体流通路径；
11.第二流通路径，设置于取样罐靠近底端的一侧，包括分别设置于取样罐的侧壁上的进口管路和出口管路，液体沿进口管路至出口管路流通，以形成液体流通路径。
12.可选地，沿底端至顶端的方向上，进口管路的高度高于出口管路的高度。
13.可选地，沿底端至顶端的方向上，进气端的高度低于出气端的高度。
14.可选地，主管路延伸至取样罐内的管路包括：
15.延伸管路，由取样罐的顶端延伸至取样罐内，延伸管路上设置有至少一个第一通孔；
16.管帽，设置于延伸管路的端口，管帽上设置有第二通孔。
17.可选地，延伸管路上设置有三个第一通孔，三个第一通孔沿延伸管路的径向均匀布置。
18.可选地，取样罐的侧壁上还设置有第一视流镜，第一视流镜沿底端至顶端的方向上的高度与管帽沿底端至顶端的方向上的高度相同。
19.可选地，进口管路上设置有进口管路支路，出口管路上设置有出口管路支路。
20.可选地，出口管路支路上设置有手动球阀。
21.可选地，取样罐的底端上设置有泄放管路，泄放管路与取样罐相连通。
22.可选地，进口管路与液化气船的换热器的换热管路相连通，换热管路内流通有液体介质。
23.本实施例还提供一种气体探测方法，气体探测方法采用上述气体探测装置进行，气体探测方法包括：
24.在第一流通路径中通入压缩空气，使压缩空气经主管路进入至取样罐内，在第二流通路径中通入液体介质，使液体介质经进口管路进入至取样罐内；
25.当液体介质的液位上升至取样罐内的主管路的端口时，控制压缩空气的通入压力大于液体介质的通入压力，使液体介质的液位始终处于取样罐内主管路端口的下方；
26.待取样罐内部压力达到平衡后，采用气体传感器检测取样罐内液体介质散发至主管路内的气体成分。
27.可选地，在气体传感器检测取样罐内液体散发至主管路内的气体成分的步骤之后，还包括：
28.根据气体传感器的检测结果判断液化气船的换热器是否发生泄露。
29.本发明还提供一种气体探测系统，包括：
30.换热介质提供管路；
31.液货舱，内存放有液体货物，液货舱内设置有换热装置，换热装置与换热介质提供管路相连通，并通过换热介质将液货舱内的液体加热成气体；
32.换热介质排出管路，与换热装置相连通；
33.气体探测装置，气体探测装置的进口管路与换热介质排出管路相连通，以便于气体探测装置内的气体传感器对换热介质内散发的气体进行检测，气体探测装置为上述气体探测装置。
34.与现有技术相比，本发明所述的气体探测装置、气体探测方法及气体探测系统至少具备如下有益效果：
35.本发明所述气体探测装置包括取样罐、主管路、气体传感器、第一流通路径以及第二流通路径。其中，取样罐包括相对设置的顶端和底端。主管路固定设置于取样罐的顶端且与取样罐相连通，在沿顶端至底端的方向上，主管路由取样罐外延伸至取样罐内。气体传感器与主管路连接，且与主管路内的气体相接触。第一流通路径包括分别设置于主管路的侧壁上的进气端和出气端，气体沿进气端至出气端流通，以形成气体流通路径。第二流通路径设置于取样罐靠近底端的一侧，包括分别设置于取样罐的侧壁上的进口管路和出口管路，液体沿进口管路至出口管路流通，以形成液体流通路径。本发明通过在主管路上设置进气端和出气端，进气端连接船舶压缩空气系统，压缩空气通过进气端持续进入主管路，并从出气端排出。取样罐靠近底端的位置设置进口管路和出口管路，换热器中排出的液体由进口管路进入取样罐内，并通过出口管路排出。通过压缩空气对取样罐内进行增压，使取样罐内的液位处于适当位置，与主管路连接的气体传感器始终处于气体环境中。当压缩空气和海水在取样罐内达到压力平衡，液货海水中散逸的气体能够顺利通过取样罐内部管路被气体探测传感器检测，同时避免了传感器浸没在海水中而降低寿命和导致检测失效，从而延长了传感器寿命，提高了检测有效性。
36.本发明所述的气体探测方法采用上述气体探测装置进行，气体探测系统包括上述气体探测装置，同样能够实现上述技术效果。
附图说明
37.图1为本发明实施例中所述的气体探测装置的结构示意图；
38.图2为本发明实施例中延伸至取样罐内的主管路的结构示意图；
39.图3为本发明实施例中流经所述气体探测装置的气体或液体的流向示意图。
40.附图标记列表：
41.1取样罐
42.11顶端
43.12底端
44.2主管路
45.21延伸管路
46.211第一通孔
47.22管帽
48.221第二通孔
49.3气体传感器
50.4第一流通路径
51.41进气端
52.42出气端
53.5第二流通路径
54.51进口管路
55.511进气管路支路
56.52出气管路
57.521出气管路支路
58.61第一视流镜
59.62第二视流镜
60.7泄放管路
61.8罐体基座
62.9盲板法兰
具体实施方式
63.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
64.须知，本发明实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
65.实施例1
66.本实施例提供一种气体探测装置，同时参照图1和3，该气体探测装置包括取样罐1、主管路2、气体传感器3、第一流通路径4以及第二流通路径5。其中，取样罐1包括相对设置的顶端11和底端12。主管路2固定设置于取样罐1的顶端11且与取样罐1相连通，在沿顶端11至底端12的方向上，主管路2由取样罐1外延伸至取样罐1内。气体传感器3与主管路2连接，且与主管路2内的气体相接触。参照图3，第一流通路径4包括分别设置于主管路2的侧壁上的进气端41和出气端42，气体沿进气端41至出气端42流通，以形成气体流通路径。第二流通路径5设置于取样罐1靠近底端12的一侧，包括分别设置于取样罐1的侧壁上的进口管路51和出口管路52，液体沿进口管路51至出口管路52流通，以形成液体流通路径。
67.具体地，参照图1，取样罐1为一密闭容器，罐体的侧壁可由焊接钢管或者钢板卷制而成。罐体可以通过相应规格的法兰、管帽相焊接在罐体侧壁上以形成一个整体。可选地，罐体呈圆筒状，罐体的截面直径为300mm。取样罐1包括相对设置的顶端11和底端12。在本实施例中，罐体的顶端11采用设置于罐体上侧壁的法兰(图中未标注)与盲板法兰9螺栓连接形成。可选地，罐体的法兰与盲板法兰9之间还设置有橡胶垫片(图中未标注)，采用该橡胶垫片对罐体进行密封。可选地，盲板法兰9的直径为300mm。可选地，取样罐1的底端12设置有泄放管路7，该泄放管路7与取样罐1相连通，用于液货海水系统停用时罐体内部海水的泄放，避免船舶在寒冷海域航行时罐体内部海水结冰，损坏罐体结构。可选地，在取样罐1的罐体上还设置有罐体基座8，该罐体基座8布置在罐体靠近顶端11的位置，该罐体基座8可使罐体布置在高处，以为罐体下面的泄放管路7留出空间。可选地，该罐体基座8可以通过在罐体上焊接一个10mm厚的钢板形成，该钢板需要切割成预定的形状。取样罐1内的介质为海水，
具有较强的腐蚀性，因此整个罐体焊接完成后内外表面需整体进行酸洗、热镀锌。
68.参照图1，主管路2固定设置于取样罐1的顶端11且与取样罐1相连通，沿顶端11至底端12的方向上，主管路2由取样罐1外延伸至取样罐1内。可选地，取样罐1的顶端11开设有一通孔，主管路2通过该通孔伸入至取样罐1内。在本实施例中，取样罐1顶端11的盲板法兰9的中间开设一个通孔，主管路2通过该通孔伸入至取样罐1内，并通过焊接的方式将该主管路2固定在盲板法兰9上。可选地，主管路2为无缝钢管，其直径为100mm，通孔的直径为114mm。
69.在可选实施例中，参照图1和2，主管路2延伸至取样罐1内的管路包括延伸管路21及管帽22。延伸管路21与管帽22可以通过焊接形成。延伸管路21由取样罐1的顶端11延伸至取样罐1内，延伸管路21的侧壁上设置有至少一个第一通孔211。压缩空气从进气端41进入取样罐1内，通过第一通孔211对取样罐1进行增压。管帽22设置于延伸管路21的端口，管帽22上设置有第二通孔221。第二通孔221也能够对取样罐1进行增压，同时也能排放进入至主管路2内的液体。可选地，延伸管路21上设置有三个第一通孔211，三个第一通孔211沿延伸管路21的径向均匀布置。在延伸管路21的径向所在的平面上，三个第一通孔211所在位置的连线能够形成一个等边三角形，该三个第一通孔211位置的设置用于快速稳定地向罐体增压。可选地，第一通孔211的直径为10mm，第二通孔221的直径为6mm。
70.参照图1，气体传感器3与主管路2连接，且与主管路2内的气体相接触。可选地，气体传感器3设置于取样罐1的外侧，且与位于取样罐1外侧的主管路2相连通。
71.参照图1和3，第一流通路径4包括分别设置于主管路2的侧壁上的进气端41和出气端42，气体沿进气端41至出气端42流通，以形成气体流通路径。沿底端12至顶端11的方向上，进气端41的高度低于出气端42的高度。可选地，进气端41可以连接船舶压缩空气系统。进气端41的端口可以设置为螺纹接头。船舶压缩空气系统的压缩空气通过螺纹接头进入主管路2内部并从出气端42流出，在主管路2内部形成气体环境，保证安装在取样罐1顶部上的气体传感器3不会被海水浸没。按照船级社规范要求，压缩空气管路的出气端42需布置在通道和舱室进出通风口3m距离之外，以防出口管路52中可能含有危险气体。可选地，出气端42上可以设置有盲板法兰。
72.参照图1和3，第二流通路径5设置于取样罐1靠近底端12的一侧，该第二流通路径5包括分别设置于取样罐1的侧壁上的进口管路51和出口管路52，液体沿进口管路51至出口管路52流通，以形成液体流通路径。沿底端12至顶端11的方向上，进口管路51的高度高于出口管路52的高度。可选地，进口管路51上还设置有进口管路支路511，该进口管路支路511上装有盲板法兰，用于后续罐体检修时用压缩空气吹扫、干燥内部液体介质。出口管路52上设置有出口管路支路521。出口管路支路521上设置有手动球阀，该手动球阀用于初次使用时出口管路52的放气。
73.可选地，取样罐1的侧壁上还设置有第一视流镜61和第二视流镜62，第一视流镜61沿底端12至顶端11的方向上的高度与管帽22沿底端12至顶端11的方向上的高度相同。第二视流镜62设置于进口管路51的下方。压缩空气由进气端41进入取样罐1，通过第一通孔211对罐内进行增压。通过观察第一视流镜61，调控流入罐内压缩空气的压力，使液货海水在取样罐1内达到适当的液位。
74.实施例2
75.本实施例还提供一种气体探测方法，该气体探测方法采用实施例1中所述的气体探测装置进行。参照图1～3，该气体探测方法包括：
76.s1：在第一流通路径4中通入压缩空气，使压缩空气经主管路2进入至取样罐1内，在第二流通路径5中通入液体介质，使液体介质经进口管路51进入至取样罐1内；
77.船舶压缩空气系统的压缩空气从进口管路51进入取样罐1顶部内的主管路2，通过三个第一通孔211向罐内增压。取样罐1下部的海水从进口管路51流入罐体内，并从出口管路52流出。
78.s2：当液体介质的液位上升至取样罐1内的主管路2的端口时，控制压缩空气的通入压力大于液体介质的通入压力，使液体介质的液位始终处于取样罐1内主管路2端口的下方；
79.观察第一视流镜61的液位，确定取样罐1内压缩空气和液货海水的压力平衡是否达到要求。当罐内液货海水的液位到达第一视流镜61的位置时，说明三个第一通孔211已经被海水淹没，海水散逸的气体不能被气体传感器3检测到，此时可以适当增加流入压缩空气的压力，将海水液位降低到第一视流镜61的下面。可选地，压缩空气的压力为7barg，液化海水的压力约为0.2～0.3barg。
80.s3：待取样罐1内部压力达到平衡后，采用气体传感器3检测取样罐1内液体介质散发至主管路2内的气体成分。
81.罐体内部压力达到平衡后，海水中散逸的气体通过第一通孔211进入内部管路被气体传感器3检测到，根据气体传感器3的检测结果判断液化气船的换热器是否发生泄露。如果液货海水中含有可燃气体，气体传感器3通过液货控制系统发出声光报警。
82.实施例3
83.本实施例还提供一种气体探测系统，该气体探测系统设置于液货气船内。气体探测系统包括换热介质提供管路、液货舱、换热介质排出管路以及气体探测装置。其中，液货舱内存放有液体货物，液货舱内设置有换热装置，换热装置的进口端与换热介质提供管路相连通，并通过换热介质将液货舱内的液体加热成气体。换热装置的出口端与换热介质排出管路相连通。气体探测装置的进口管路与换热介质排出管路相连通，以便于气体探测装置内的气体传感器对换热介质内散发的气体进行检测，气体探测装置为实施例1中所述的气体探测装置。
84.综上，本发明的气体探测装置充气式液货海水取样罐，通过在取样罐内充入压缩空气，使压缩空气和液货海水在取样罐内达到平衡，避免了气体传感器浸没在海水中而降低寿命和导致检测失效，从而延长了传感器寿命，提高了检测有效性。
85.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种气体探测装置，其特征在于，包括：取样罐，包括相对设置的顶端和底端；主管路，固定设置于所述取样罐的顶端且与所述取样罐相连通，在沿所述顶端至所述底端的方向上，所述主管路由取样罐外延伸至取样罐内；气体传感器，与所述主管路连接，且与所述主管路内的气体相接触；第一流通路径，包括分别设置于所述主管路的侧壁上的进气端和出气端，气体沿所述进气端至所述出气端流通，以形成气体流通路径；第二流通路径，设置于所述取样罐靠近底端的一侧，包括分别设置于取样罐的侧壁上的进口管路和出口管路，液体沿所述进口管路至所述出口管路流通，以形成液体流通路径。2.根据权利要求1所述的气体探测装置，其特征在于，沿底端至顶端的方向上，所述进口管路的高度高于出口管路的高度。3.根据权利要求2所述的气体探测装置，其特征在于，沿底端至顶端的方向上，所述进气端的高度低于所述出气端的高度。4.根据权利要求3所述的气体探测装置，其特征在于，所述主管路延伸至取样罐内的管路包括：延伸管路，由所述取样罐的顶端延伸至取样罐内，所述延伸管路上设置有至少一个第一通孔；管帽，设置于所述延伸管路的端口，所述管帽上设置有第二通孔。5.根据权利要求4所述的气体探测装置，其特征在于，所述延伸管路上设置有三个第一通孔，所述三个第一通孔沿所述延伸管路的径向均匀布置。6.根据权利要求4所述的气体探测装置，其特征在于，所述取样罐的侧壁上还设置有第一视流镜，所述第一视流镜沿所述底端至所述顶端的方向上的高度与所述管帽沿所述底端至所述顶端的方向上的高度相同。7.根据权利要求1所述的气体探测装置，其特征在于，所述进口管路上设置有进口管路支路，所述出口管路上设置有出口管路支路。8.根据权利要求7所述的气体探测装置，其特征在于，所述出口管路支路上设置有手动球阀。9.根据权利要求1所述的气体探测装置，其特征在于，所述取样罐的底端上设置有泄放管路，所述泄放管路与所述取样罐相连通。10.根据权利要求1所述的气体探测装置，其特征在于，所述进口管路与液化气船的换热器的换热管路相连通，所述换热管路内流通有液体介质。11.一种气体探测方法，其特征在于，所述气体探测方法采用如权利要求1～10任一项所述的气体探测装置进行，所述气体探测方法包括：在第一流通路径中通入压缩空气，使压缩空气经主管路进入至取样罐内，在第二流通路径中通入液体介质，使液体介质经进口管路进入至取样罐内；当液体介质的液位上升至所述取样罐内的主管路的端口时，控制压缩空气的通入压力大于液体介质的通入压力，使液体介质的液位始终处于取样罐内主管路端口的下方；待取样罐内部压力达到平衡后，采用气体传感器检测取样罐内液体介质散发至主管路内的气体成分。
12.根据权利要求11所述的气体探测方法，其特征在于，在气体传感器检测取样罐内液体散发至主管路内的气体成分的步骤之后，还包括：根据气体传感器的检测结果判断液化气船的换热器是否发生泄露。13.一种气体探测系统，其特征在于，包括：换热介质提供管路；液货舱，内存放有液体货物，所述液货舱内设置有换热装置，所述换热装置与所述换热介质提供管路相连通，并通过所述换热介质将液货舱内的液体加热成气体；换热介质排出管路，与所述换热装置相连通；气体探测装置，所述气体探测装置的进口管路与所述换热介质排出管路相连通，以便于气体探测装置内的气体传感器对换热介质内散发的气体进行检测，所述气体探测装置为如权利要求1～10中任一项所述的气体探测装置。

技术总结
本发明公开了一种气体探测装置、气体探测方法及气体探测系统，气体探测装置包括取样罐、主管路、气体传感器、第一流通路径以及第二流通路径。主管路固定设置于取样罐的顶端且与取样罐相连通，在沿顶端至底端的方向上，主管路由取样罐外延伸至取样罐内。气体传感器与主管路连接，且与主管路内的气体相接触。第一流通路径包括分别设置于主管路的侧壁上的进气端和出气端，气体沿进气端至出气端流通，以形成气体流通路径。第二流通路径包括分别设置于取样罐的侧壁上的进口管路和出口管路，液体沿进口管路至出口管路流通，以形成液体流通路径。本发明避免了气体传感器浸没在海水中而降低寿命和导致检测失效，延长了传感器寿命，提高了检测有效性。高了检测有效性。高了检测有效性。


技术研发人员：潘建庆 官志利 姜晨莹
受保护的技术使用者：江南造船（集团）有限责任公司
技术研发日：2023.02.24
技术公布日：2023/10/15