移動式壓力容器安全監測系統的設計方案分析

陳武朝 朱曉智

（浙江省特種設備檢驗研究院, 浙江 杭州 310020）

移動式壓力容器分為罐式汽車、鐵路罐車和罐式集裝箱等三大類別，其儲運的介質大部分具有危險性，多易燃易爆。為了防止介質的泄漏，最大限度降低事故發生率，我們需要對移動式壓力容器進行極為嚴格的監測，制定系統的監測方案，形成合理有效的監測體系。

一、儲運介質的探測

要對壓力容器進行系統的監測，首先就要從其儲運的介質入手，對其探測和報警是整個安全監測系統的基礎，需要對所儲運的介質進行數據統計和參數分析，精確記錄，為監測系統提供相關的信息。特別需要注意的是儲運的液體，是最容易出現泄漏的，在儲運過程中，非常容易由于設備的安全監測和保養不當，造成泄漏，主要泄漏部位是設備結合的地方，閥門密封周圍等。而液化氣的儲運有著更大的安全隱患，液化氣的特殊質地，使其在很小的體積內積聚了相當大的能量，如果在儲運過程中與外界環境接觸不當，很容易形成沸騰甚至是爆炸。由于所儲運介質的上述特殊性，對其探測就成為必不可少的工作，要獲取不同介質在不同事故發生時的初期信息，將這些信息記錄下來，并且轉換為信號，為后期的報警系統做足準備。基本的報警系統主要有溫度和壓力的傳感器，火災探測器等等，這些報警設施在探測介質的儲運狀況方面有很大的作用。

二、監測系統的基本功能和特點

移動式壓力容器的安全監測系統有其自身的基本功能和基本特點，這些系統基本上市通過特殊的上位機，對儲運中的介質的溫度、壓力、濃度等重要參數進行實時記錄，上位機中有數值設定和報警界限，并且安裝有聲光報警訊號，一旦儲運的介質出現異常情況，會及時反映在數據變化和實時趨勢曲線中，必要時進行報警提示。

圖1 系統結構框圖

具體來講，這種系統的信息采集是相對獨立的，對所儲運的介質也是采用多點多種參數的記錄，并通過RS485網絡和USB 接口上傳數據，這種形式的監測系統易于操作且價格低廉，可以及時有效地反映介質的異常參數變化。另外，在主監控中線的電腦上，這種監測參數是更為人性化的，一般采用圖形等方式，讓工作人員可以更加直觀和準確地判斷介質儲運情況。

圖2 USB 設備軟件結構示意圖

三、安全監測系統設計方案分析

本文研究的移動式壓力容器安全監測系統是由一臺PC機作為上位機，若干塊單片機承擔下位機的角色，進行介質的探測、記錄、采集、分析、轉換，然后通過RS485網絡及相關USB轉換模塊互連成分布式計算機監測系統。具體結構如圖1所示。

（一）監測系統的硬件設計

上文中提到，這個系統是由上位機和下位機組成，而下位機又是由多單片機來工作的，通過多個模塊的數據采集，多點多路地進行。每個模塊上有多個參數輸入回路，不單單是對單個介質參數，而是對介質的溫度、壓力、濃度等多個參數進行采集，在同一個監測點上又有許多不同的集成模塊，這些模塊基本上構成了所有下位機乃至整個監測系統的監測網絡

（二）監測系統的軟件設計

我們這個設計方案主要采用美國國家儀器（NI）公司開發的Lab VIEW語言系統，這個系統是一種編程語言，其中包括了十分豐富和大量的數據采集和數據分析程序，使用這種編程語言的用戶可以用其編寫程序，寫出來的程序一般都比較簡單和直觀，便于掌控和調試，是適合移動式壓力容器安全監測系統使用的。另外，利用它編制USB應用程序，將兩者結合可以最大限度發揮它們的優勢，既便于調試和掌控又精準到位。具體來講就是通過USB總線，最大限度和最快速地采集參數數據，并且實時傳送到主機，主機通過Lab VIEW的運用進行數據的分析和記錄。因此，需要制作一個USB設備的軟件，并且生成相應的接口模塊。具體的USB設備軟件如圖2所示。

結語

綜上，在本研究中對移動壓力容器在介質儲運過程中的重要意義做了闡述，進而從介質的探測入手，重點分析監測系統的基本功能和特點，并且提出了具體的設計方案，以期對其安全性做出有益思考，最大限度消除安全隱患。

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