本發(fā)明涉及油氣儲(chǔ)運(yùn)安全，尤其是涉及一種用于lng裝卸場(chǎng)所的裝車(chē)臂控制系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、lng是天然氣(主要成分甲烷)經(jīng)過(guò)壓縮、冷卻至其凝點(diǎn)(-161.5℃)溫度后液態(tài)化石燃料，其具有低溫、易揮發(fā)等特點(diǎn)。lng作為清潔化石能源，無(wú)論是通過(guò)船運(yùn)到lng接收站還是lng液化后，主要利用汽車(chē)槽車(chē)通過(guò)陸路完成lng的轉(zhuǎn)運(yùn)。在lng接收站/lng液化工廠，通過(guò)lng裝車(chē)系統(tǒng)對(duì)lng槽車(chē)進(jìn)行充裝。lng裝車(chē)系統(tǒng)包括裝車(chē)撬和裝車(chē)臂，其中，裝車(chē)撬自帶流量計(jì)、流程控制閥、緊急切斷閥和相關(guān)管道、以及控制系統(tǒng)等設(shè)備，具備自動(dòng)化控制能力。

2、但現(xiàn)有技術(shù)中的裝車(chē)臂，所公開(kāi)的低溫陸用流體裝卸臂(超低溫流體裝卸臂)，包括液相臂和氣相臂，液相臂和氣相臂上均設(shè)置手動(dòng)低溫閥等，同時(shí)裝卸臂末端采用松套法蘭連接，導(dǎo)致現(xiàn)有裝卸臂在lng裝車(chē)過(guò)程中，需操作人員手動(dòng)將裝卸臂從裝車(chē)撬位置拖動(dòng)到lng槽車(chē)尾部位置；同時(shí)手動(dòng)擰緊液相臂和氣相臂法蘭共計(jì)16個(gè)螺母完成槽車(chē)與裝卸臂的對(duì)接；另外，lng裝車(chē)前后需人工手動(dòng)開(kāi)啟注氮閥、排液閥、進(jìn)液閥等對(duì)裝卸臂內(nèi)部反復(fù)進(jìn)行氮?dú)獯祾摺⒎试砼轀y(cè)漏、泄壓、預(yù)冷、氮?dú)獯祾叩鹊炔僮?，并最終拆卸法蘭螺栓完成lng的裝車(chē)，作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，易出現(xiàn)誤操作，導(dǎo)致操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、安裝法蘭費(fèi)時(shí)費(fèi)力，lng裝車(chē)費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低下。

3、在現(xiàn)有技術(shù)中，專(zhuān)利文件cn?112178451?a和cn112178451b分別提供了一種半自動(dòng)化槽車(chē)裝卸臂及其控制方法，該方法采用液壓缸控制裝卸臂轉(zhuǎn)向，但現(xiàn)場(chǎng)需配備體積龐大的液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)而不適合場(chǎng)地受限的lng裝車(chē)場(chǎng)站改造應(yīng)用，同時(shí)液壓油粘度、密度等性質(zhì)受環(huán)境溫度影響易導(dǎo)致液壓缸運(yùn)行不平穩(wěn)，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)裝卸臂運(yùn)動(dòng)的精確控制。

4、在現(xiàn)有技術(shù)中，專(zhuān)利文件cn213118461u提供了一種可以調(diào)節(jié)高度的lng裝卸臂，通過(guò)限位機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)lng裝卸臂高度，但lng裝卸臂不具備自動(dòng)化功能。

5、在現(xiàn)有技術(shù)中，專(zhuān)利文件cn?215489076?u提供了一種低溫流體氣動(dòng)助力裝卸臂，通過(guò)氣動(dòng)助力系統(tǒng)控制氣缸伸縮帶動(dòng)裝卸臂旋轉(zhuǎn)，但氣缸控制裝卸臂運(yùn)動(dòng)時(shí)行進(jìn)精度低，難以實(shí)現(xiàn)裝卸臂末端接頭與槽車(chē)法蘭的準(zhǔn)確對(duì)接，難以從根本上提高裝卸車(chē)效率。

6、在現(xiàn)有技術(shù)中，專(zhuān)利文件cn211315763u提供了一種低溫流體裝卸臂，在立柱與回轉(zhuǎn)臂等之間安裝防失穩(wěn)裝置，雖解決了裝卸臂在裝卸對(duì)接時(shí)引力因素導(dǎo)致外伸臂自然下垂的問(wèn)題，但仍需人工拖動(dòng)裝卸臂難以降低人工操作強(qiáng)度。

7、在現(xiàn)有技術(shù)中，專(zhuān)利文件cn214744981u提供了最紅智能lng槽車(chē)裝卸橇，鶴管采用氣相氣囊閥門(mén)和液相氣囊閥門(mén)，存在控制氣源意外故障下閥門(mén)無(wú)法關(guān)閉缺陷，同時(shí)鶴管仍需人工打開(kāi)和收攏鶴管，不能實(shí)現(xiàn)lng裝車(chē)自動(dòng)化。

8、在現(xiàn)有技術(shù)中，專(zhuān)利文件cn111637361a提供了一種基于低溫撬裝的自動(dòng)化裝卸裝置，通過(guò)手動(dòng)拖動(dòng)裝卸臂并采用法蘭連接裝卸臂和槽車(chē)，裝車(chē)效率低。

9、綜上所述，現(xiàn)有l(wèi)ng接收站/液化工廠內(nèi)的裝卸臂的手動(dòng)操作、以及運(yùn)動(dòng)控制精度低的問(wèn)題，嚴(yán)重限制了lng槽車(chē)的裝車(chē)速率，影響lng接收站/液化工廠運(yùn)營(yíng)效率，同時(shí)人工誤操作、法蘭連接不牢靠、肥皂液測(cè)漏未發(fā)現(xiàn)密封不嚴(yán)問(wèn)題，易造成lng泄漏甚至重大燃爆風(fēng)險(xiǎn)。

10、因此，現(xiàn)有技術(shù)需要提供一種高效且高精度的lng自動(dòng)裝車(chē)臂及其安全控制方法，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中l(wèi)ng裝車(chē)效率低、運(yùn)動(dòng)控制精度低的問(wèn)題，同時(shí)減少lng裝車(chē)現(xiàn)場(chǎng)人工勞動(dòng)強(qiáng)度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，需要提供一種高效且高精度的lng自動(dòng)裝車(chē)臂及其安全控制方法，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中l(wèi)ng裝車(chē)效率低問(wèn)題，同時(shí)減少lng裝車(chē)現(xiàn)場(chǎng)人工勞動(dòng)強(qiáng)度。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種用于lng裝卸場(chǎng)所的裝車(chē)臂控制系統(tǒng)，包括：立柱；設(shè)置在所述立柱上端的氣相臂和設(shè)置在所述氣相臂下方的液相臂，所述氣相臂/所述液相臂用于利用內(nèi)部的伺服電機(jī)組件體系來(lái)自動(dòng)移動(dòng)到lng槽車(chē)操作箱內(nèi)的氣相/液相管道接口處；閥體動(dòng)力裝置，其用于向所述氣相臂和所述液相臂內(nèi)的各閥體提供開(kāi)關(guān)動(dòng)作的動(dòng)力；控制裝置，其用于對(duì)裝車(chē)臂的自動(dòng)化移動(dòng)到位進(jìn)行控制，并在所述裝車(chē)臂與所述槽車(chē)操作箱對(duì)接后，控制所述閥體動(dòng)力裝置的啟動(dòng)，從而依次控制完成裝車(chē)臂測(cè)漏檢測(cè)、初次氮?dú)庵脫Q、開(kāi)閥預(yù)冷、裝車(chē)開(kāi)關(guān)閥和二次氮?dú)庵脫Q操作。

3、優(yōu)選地，所述氣相臂/所述液相臂包括：臂體，其具備內(nèi)臂、外臂和外臂延長(zhǎng)段；伺服電機(jī)組件體系，其包括三套伺服電機(jī)組件，第一伺服電機(jī)組件用于控制所述內(nèi)臂相對(duì)于所述立柱的移動(dòng)，第二伺服電機(jī)組件用于控制所述外臂相對(duì)于所述內(nèi)臂的移動(dòng)，第三伺服電機(jī)組件用于控制所述外臂延長(zhǎng)段相對(duì)于所述外臂的移動(dòng)；閥體組件，其包括設(shè)置在所述外臂上的切斷閥、掛接在所述切斷閥后端的注氣閥和掛接在所述注入閥后端的排空閥，所述注氣閥還分別與閥體動(dòng)力裝置相連通；安裝在所述外臂延長(zhǎng)段的尾端的干式接頭，其用于實(shí)現(xiàn)所述裝車(chē)臂與槽車(chē)操作箱的管道對(duì)接。

4、優(yōu)選地，所述氣相臂/所述液相臂還包括：分別將所述外臂的起始端與所述切斷閥連接起來(lái)的第一彈簧缸組件；分別將所述外臂延長(zhǎng)臂的起始端與所述干式接頭的前端連接起來(lái)的第二彈簧缸組件。

5、優(yōu)選地，所述控制裝置按照如下流程實(shí)現(xiàn)對(duì)所述裝車(chē)臂測(cè)漏檢測(cè)的操作的控制：在裝車(chē)臂與槽車(chē)箱體對(duì)接后，通過(guò)控制所述閥體動(dòng)力裝置啟動(dòng)來(lái)監(jiān)測(cè)所述閥體動(dòng)力裝置與注氣閥之間的輸入管道內(nèi)的壓力，并根據(jù)輸入管道內(nèi)壓力是否達(dá)到預(yù)設(shè)注氮?dú)鈮毫﹂撝担暨_(dá)到，則進(jìn)入下一步；控制所述氣相臂和所述液相臂內(nèi)的所述注氣閥打開(kāi)并保持第一預(yù)設(shè)時(shí)間，再控制所述注氣閥關(guān)閉；監(jiān)測(cè)所述氣相臂和所述液相臂內(nèi)的外臂末端的所述管內(nèi)壓力，并根據(jù)臂管道內(nèi)壓力來(lái)判斷氣相臂和液相臂的內(nèi)壓力是否在預(yù)設(shè)氣源檢測(cè)時(shí)間段內(nèi)下降，若未下降，則控制所述氣相臂和所述液相臂內(nèi)的所述排空閥打開(kāi)并保持第二預(yù)設(shè)時(shí)間后，控制關(guān)閉，若下降，則輸出檢查接頭連接和氣源的提示信息。

6、優(yōu)選地，所述控制裝置按照如下流程實(shí)現(xiàn)對(duì)所述初次氮?dú)庵脫Q的操作的控制：控制裝置控制所述氣相臂和所述液相臂內(nèi)的所述注氣閥打開(kāi)并保持所述第二預(yù)設(shè)時(shí)間后，再控制所述注氣閥關(guān)閉；重復(fù)前一步驟。

7、優(yōu)選地，所述控制裝置按照如下流程實(shí)現(xiàn)對(duì)所述開(kāi)閥預(yù)冷的操作的控制：控制所述氣相臂和所述液相臂內(nèi)的所述切斷閥打開(kāi)；輸出用于指示打開(kāi)lng槽車(chē)上進(jìn)液閥并打開(kāi)氣相臂閥的提示信息，從而通過(guò)所述裝車(chē)臂開(kāi)始裝車(chē)，lng緩慢通過(guò)裝車(chē)撬管道進(jìn)入所述液相臂，以在lng通過(guò)裝車(chē)臂液相臂、槽車(chē)操作箱內(nèi)的上進(jìn)液管道后進(jìn)入lng槽車(chē)儲(chǔ)罐，從而對(duì)裝車(chē)臂管道和lng罐車(chē)進(jìn)行預(yù)冷，使得預(yù)冷操作的持續(xù)時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)預(yù)冷時(shí)長(zhǎng)后開(kāi)閥預(yù)冷操作結(jié)束，所述預(yù)設(shè)預(yù)冷時(shí)長(zhǎng)為5-10min。

8、優(yōu)選地，所述控制裝置按照如下流程實(shí)現(xiàn)對(duì)所述裝車(chē)開(kāi)關(guān)閥的操作的控制：輸出用于指示打開(kāi)下進(jìn)液閥并關(guān)閉lng槽車(chē)上進(jìn)液閥的提示信息，從而通過(guò)所述裝車(chē)臂正式裝車(chē)；根據(jù)液態(tài)lng裝車(chē)質(zhì)量流量計(jì)算lng實(shí)際總裝車(chē)量，在所述lng實(shí)際總裝車(chē)量達(dá)到預(yù)設(shè)裝車(chē)總量時(shí)，控制所述氣相臂和所述液相臂內(nèi)的所述切斷閥關(guān)閉。

9、優(yōu)選地，所述控制裝置按照如下流程實(shí)現(xiàn)對(duì)所述二次氮?dú)庵脫Q的操作的控制：控制所述氣相臂和所述液相臂內(nèi)的所述排空閥打開(kāi)；控制所述氣相臂和所述液相臂內(nèi)的所述注氣閥打開(kāi)并保持所述第一預(yù)設(shè)時(shí)間后，再控制所述注氣閥關(guān)閉；重復(fù)前一步驟兩次；輸出用于指示斷開(kāi)所述裝車(chē)臂與所述槽車(chē)操作箱的提示信息。

10、優(yōu)選地，所述立柱包括：柱體；設(shè)置于所述柱體的底部的立柱底板；設(shè)置于所述柱體的側(cè)壁上的液相臂安裝件，其包括液相臂上固定件和液相臂下固定件；設(shè)置于所述柱體的側(cè)壁上的氣相臂安裝件，所述氣相臂安裝件安裝于所述液相臂安裝件的上方，其中，所述氣相臂安裝件包括氣相臂上固定件和氣相臂下固定件，其中，所述上固定件與所述下固定件的間距為460mm，所述氣相臂下固定件與液相臂上固定件的間距為280mm。

11、優(yōu)選地，所述閥體動(dòng)力裝置包括：動(dòng)力氣源，其用于向所述氣相臂和所述液相臂內(nèi)的各閥體提供動(dòng)力氣源；氣源吹掃裝置，其用于向所述氣相臂和所述液相臂內(nèi)的注氣閥提供滿(mǎn)足一定壓力條件的氣源吹掃動(dòng)力。

12、另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種用于lng裝卸場(chǎng)所的裝卸機(jī)構(gòu)，包括：如上述所述的裝車(chē)臂控制系統(tǒng)；與所述裝車(chē)臂控制系統(tǒng)連接的槽車(chē)檢測(cè)箱。

13、另外，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種用于lng裝卸場(chǎng)所的裝車(chē)臂控制方法，所述裝車(chē)臂控制方法按照如上述所述的裝車(chē)臂控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中，所述裝車(chē)臂控制方法包括：控制裝置對(duì)裝車(chē)臂的自動(dòng)化移動(dòng)到位進(jìn)行控制，使得設(shè)置在立柱上端的氣相臂和設(shè)置在所述氣相臂下方的液相臂分別利用內(nèi)部的伺服電機(jī)組件體系來(lái)自動(dòng)移動(dòng)到lng槽車(chē)操作箱內(nèi)的氣相/液相管道接口處；在所述裝車(chē)臂與所述槽車(chē)操作箱對(duì)接后，控制閥體動(dòng)力裝置的啟動(dòng)，所述閥體動(dòng)力裝置用于向所述氣相臂和所述液相臂內(nèi)的各閥體提供開(kāi)關(guān)動(dòng)作的動(dòng)力；控制裝置依次控制完成裝車(chē)臂測(cè)漏檢測(cè)、初次氮?dú)庵脫Q、開(kāi)閥預(yù)冷、裝車(chē)開(kāi)關(guān)閥和二次氮?dú)庵脫Q操作。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述方案中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：

15、本發(fā)明提出了一種用于lng裝卸場(chǎng)所的裝車(chē)臂控制系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法包括立柱、氣相臂、液相臂、氮?dú)獯祾呦到y(tǒng)和控制裝置。所述氣相臂和液相臂結(jié)構(gòu)相同，均包括內(nèi)臂總成和外臂總成，3套防爆伺服電機(jī)組件；所述的外臂總成均包括固定件、2套彈簧缸裝配體及其連接件、旋轉(zhuǎn)接頭、手動(dòng)/氣動(dòng)一體式低溫緊急切斷閥、手動(dòng)/氣動(dòng)一體式注氮閥、手動(dòng)/氣動(dòng)一體式排空閥、齒輪傳動(dòng)組件、拉斷閥、快速干式接頭、壓力傳感器總成。lng槽車(chē)裝車(chē)時(shí)，通過(guò)lng裝車(chē)場(chǎng)站內(nèi)plc控制器直接控制第一至第三伺服電機(jī)組件驅(qū)動(dòng)裝車(chē)臂自動(dòng)移動(dòng)到槽車(chē)尾部，作業(yè)人員推動(dòng)干式接頭手柄完成裝車(chē)臂與槽車(chē)對(duì)應(yīng)氣相管/液相管連接；lng裝車(chē)系統(tǒng)plc控制自動(dòng)檢測(cè)吹掃氮?dú)鈿庠磯毫蛣?dòng)力氣源壓力，確保氮?dú)獯祾呦到y(tǒng)無(wú)故障情況下，注氮閥自動(dòng)加注氮?dú)?，通過(guò)安裝在裝車(chē)臂管段上低溫壓力傳感器自動(dòng)檢測(cè)臂內(nèi)壓力并上傳現(xiàn)場(chǎng)plc控制系統(tǒng)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)裝車(chē)臂自動(dòng)化移動(dòng)到位、測(cè)漏、開(kāi)閥、預(yù)冷、裝車(chē)、關(guān)閥和置換功能，簡(jiǎn)化裝車(chē)作業(yè)流程，降低人員作業(yè)強(qiáng)度和誤操作風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)提高lng裝車(chē)效率。另外，在lng意外泄漏情況下，遠(yuǎn)程、快速、自動(dòng)關(guān)閉裝車(chē)臂手動(dòng)/氣動(dòng)一體式緊急切斷閥，降低臂內(nèi)空間殘余l(xiāng)ng泄漏量，降低操作人員人身低溫凍傷及l(fā)ng燃爆風(fēng)險(xiǎn)。

16、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。