LNG罐箱剩余维持时间安全预报方法、系统、终端及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了LNG罐箱剩余维持时间安全预报方法及系统，方法包括S100：LNG罐箱基本参数及信息采集输入；S200：根据LNG罐箱基本参数及采集信息判定其是否为液池充装或用户使用状态；S300：根据安全阀起跳压力计算其对应的最小液相质量、最小液相密度、剩余LNG总质量及平均密度，并判断罐箱在一般储运状态下安全阀是否会起跳；S400：确定安全阀的起跳压力，并预报是否发生涨罐；S500：基于实时状态计算到最终安全阀起跳时对应LNG罐箱的总漏热量，并计算获得其日均漏热量；S600：根据LNG罐箱总漏热量及日均漏热量，确定其理论剩余维持时间获得LNG罐箱实时状态下剩余维持时间并进行安全预报。本发明专利技术可实现LNG储罐剩余维持时间的精确预报。预报。预报。

【技术实现步骤摘要】
LNG罐箱剩余维持时间安全预报方法、系统、终端及存储介质


[0001]本专利技术属于LNG存储安全
，更具体地，涉及一种LNG罐箱剩余维持时间预报方法、系统、终端及存储介质。

技术介绍

[0002]LNG罐箱水陆(水路、铁路、公路)多式联运是与管道运输、LNG散装运输船并行的第三种新型的LNG物流方式，并在国家碳减排和碳达峰大战略背景下逐渐由之前的试点转为常态化运行。其中LNG罐箱剩余维持时间(即实时状态距安全阀起跳状态的时间间隔)是涉及LNG罐箱安全运输的关键参数，现有法律法规及相关技术规则要求LNG罐箱在船舶载运期间以及车辆载运LNG罐箱通过隧道、涵洞时不允许安全阀起跳导致可燃气体的泄漏，为此只有通过准确的LNG罐箱剩余维持时间预报，才能避免上述意外的发生。
[0003]行业现有关于LNG罐箱剩余维持时间预报方法，基本上是基于LNG罐箱生产厂家在LNG罐箱型式试验所测得的静态日蒸发率根据饱和均质模式计算所得，其预报结果仅可用于LNG罐箱绝热性能的评比，预报精度不足以应用到实际LNG罐箱运输过程特别是水陆多式联运的安全控制，这主要由以下几个方面的缺点造成：(1)作为预报基础的“静态日蒸发率”是根据国标《GB/T 18443.5》在标准状态下以液氮为介质测试转换所得，尚未考虑不同环境温度、充装率、罐内初始温度压力、LNG组分差异、罐箱晃动等影响因素，其结果类似于工信部提供的车辆油耗，其更侧重于反应车辆是否节油(相对值)，而非车辆实际油耗(绝对值)；(2)所采用的饱和均质计算模型没有考虑到罐内温度不均匀(即热分层)对计算结果的影响；(3)部分算法虽然引入俄罗斯修正模型，改模型源自于20世纪80年代及以前的相关固定储罐试验数据分析回归结果，在当时的绝热技术下支撑结构传热仅占总漏热量的20％不到，而现有绝热技术采用更先进的工艺和材料，支撑结构的局部热流密度是隔热材料部分热流密度的几十甚至上百倍，支撑结构传热仅占总漏热量的远超20％，造成罐内温度不均匀(即热分层)更为严重，采用俄罗斯修正模型的计算结果也出现了较大偏差，即现有算法中没有考虑LNG储罐内罐支撑形式对漏热不均匀性的影响。(4)现有预报算法尚未考虑LNG罐箱在营运期间绝热性能下降所导致的影响，如绝热层真空度的下降、粉末填料不均匀性聚集、多层缠绕材料表面涂料老化导致的热折射率下降等因素；(5)现有算法均是针对陆上静态储罐的计算方法，尚未针对实时状态，特别是LNG罐箱海上运输过程中内部介质受风浪影响产生晃荡的特殊情况。(6)现有算法中无法考虑到充装率过大导致涨罐时的剩余维持时间计算。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供一种LNG罐箱剩余维持时间预报方法、系统、终端及存储介质，根据LNG罐箱有效容积、安全阀起跳压力、实时罐内气相压力、实时罐内温度、罐内液相充装率、LNG罐箱的日蒸发率(或漏热系数)准确预测安全阀起跳的时间(简称剩余维持时间)。并可以根据LNG储罐的绝热型式、支撑型式、LNG组分及物性
参数、环境温度、运动载荷等因素的影响，对预测的剩余维持时间进行修正，以提高对LNG罐箱内部状态的感知程度。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供一种LNG罐箱剩余维持时间安全预报方法，包括如下步骤：
[0006]S100：LNG罐箱基本参数及信息采集输入；
[0007]S200：根据LNG罐箱基本参数及采集信息判定其是否为液池充装或用户使用状态液池充装或用户使用状态，若否则进入步骤S300，若是则结束预报；
[0008]S300：根据安全阀起跳压力计算其对应的最小液相质量、最小液相密度、剩余LNG总质量及平均密度，并判断罐箱安全阀在一般储运状态下是否会起跳，若起跳则为满罐并进入步骤S400,若不起跳则为空罐并结束预报；
[0009]S400：确定安全阀的起跳压力，并预报是否发生涨罐；
[0010]S500：基于实时状态计算到最终安全阀起跳时对应LNG罐箱的总漏热量，并计算获得其日均漏热量；
[0011]S600：根据LNG罐箱总漏热量及日均漏热量，确定其理论剩余维持时间，获得LNG罐箱实时状态下剩余维持时间并进行安全预报。
[0012]进一步地，步骤S300中，最小液相质量、最小液相密度、剩余LNG总质量及平均密度为：
[0013]m
min
＝ρ
gpv
×
V
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0014]ρ
gpv
＝a
g％
P
SV6
+b
g％
P
SV5
+c
g％
P
SV4
+d
g％
P
SV3
+e
g％
P
SV2
+f
g％
P
SV
+g
g％
ꢀꢀ
(2)
[0015]m0＝ρ
l0
×
V
×
Φ+ρ
g0
×
V
×
(1
‑
Φ)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0016][0017]式中：
[0018]m
min
—安全阀起跳压力对应的最小液相质量，kg
[0019]ρ
gpv
—安全阀起跳压力对应的最小气相密度，kg/m3[0020]V—储罐有效容积，m3[0021]a
g％
、b
g％
、c
g％
、d
g％
、e
g％
、f
g％
、g
g％
—特定LNG组分下，压力换算气相密度多项式系数
[0022]P
SV
—安全阀起跳压力,MPa
[0023]m0—罐内现有气液总质量，kg
[0024]ρ
l0
—罐内液相密度，kg/m3[0025]Φ—充装率，％
[0026]ρ
g0
—罐内气相密度，kg/m3[0027]ρ0—平均密度，kg/m3。
[0028]进一步地，步骤S400中，根据安全阀起跳压力计算涨罐密度及现有充装率计算最小液相密度，判断是否发生涨罐：
[0029]ρ
lpv
＝a
l％
P
SV6
+b
l％
P
SV5
+c
l％
P
SV4
+d
l％
P
SV3
+e
l％
P
SV2
+f
l％
P
SV
+g
l％
ꢀꢀ
(5)
[0030][0031]P
Z
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LNG罐箱剩余维持时间安全预报方法，其特征在于，包括如下步骤：S100：LNG罐箱基本参数及信息采集输入；S200：根据LNG罐箱基本参数及采集信息判定其是否为液池充装或用户使用状态液池充装或用户使用状态，若否则进入步骤S300，若是则结束预报；S300：根据安全阀起跳压力计算其对应的最小液相质量、最小液相密度、剩余LNG总质量及平均密度，并判断罐箱安全阀在一般储运状态下是否会起跳，若起跳则为满罐并进入步骤S400,若不起跳则为空罐并结束预报；S400：确定安全阀的起跳压力，并预报是否发生涨罐；S500：基于实时状态计算到最终安全阀起跳时对应LNG罐箱的总漏热量，并计算获得其日均漏热量；S600：根据LNG罐箱总漏热量及日均漏热量，确定其理论剩余维持时间，获得LNG罐箱实时状态下剩余维持时间并进行安全预报。2.根据权利要求1所述的一种LNG罐箱剩余维持时间预报方法，其特征在于，步骤S300中，最小液相质量、最小液相密度、剩余LNG总质量及平均密度为：m
min
＝ρ
gpv
×
V
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)ρ
gpv
＝a
g％
P
SV6
+b
g％
P
SV5
+c
g％
P
SV4
+d
g％
P
SV3
+e
g％
P
SV2
+f
g％
P
SV
+g
g％
ꢀꢀ
(2)m0＝ρ
l0
×
V
×
Φ+ρ
g0
×
V
×
(1
‑
Φ)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式中：m
min
—安全阀起跳压力对应的最小液相质量，kgρ
gpv
—安全阀起跳压力对应的最小气相密度，kg/m3V—储罐有效容积，m3a
g％
、b
g％
、c
g％
、d
g％
、e
g％
、f
g％
、g
g％
—特定LNG组分下，压力换算气相密度多项式系数P
SV
—安全阀起跳压力,MPam0—罐内现有气液总质量，kgρ
l0
—罐内液相密度，kg/m3Φ—充装率，％ρ
g0
—罐内气相密度，kg/m3ρ0—平均密度，kg/m3。3.根据权利要求1所述的一种LNG罐箱剩余维持时间预报方法，其特征在于，步骤S400中，根据安全阀起跳压力计算涨罐密度及现有充装率计算最小液相密度，判断是否发生涨罐：ρ
lpv
＝a
l％
P
SV6
+b
l％
P
SV5
+c
l％
P
SV4
+d
l％
P
SV3
+e
l％
P
SV2
+f
l％
P
SV
+g
l％
ꢀꢀ
(5)P
Z
＝k
l％
ρ
lmin3
+l
l％
ρ
lmin2
+m
l％
ρ
lmin
+n
l％
ꢀꢀ
(7)式中：ρ
lpv
—安全阀起跳压力对应的最小液相密度，kg/m3；a
l％
、b
l％
、c
l％
、d
l％
、e
l％
、f
l％
、g
l％
—特定LNG组分下，压力换算液相密度多项式系数；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗肖锋，范洪军，田宇忠，周国强，秦傲寒，曹蛟龙，金鼎，甘少炜，金全洲，吴顺平，石国政，陈庆任，雷伟，王斯虎，程康，金家坤，王曦，庄琳璐，何延康，
申请(专利权)人：中国船级社武汉规范研究所，
类型：发明
国别省市：