专利名称：连续监测汽油贮存设施与管路中的间隙层的方法及装置的制作方法
连续监测汽油贮存设施与管路中的间隙层的方法及装置 相关申请
本申请是同时待审的申请号为10/842，894、申请日为2004年5月 11日的美国专利的部分延续。技术领域
本专利一般涉及间隙监测的装置及方法，尤其涉及连续监测地下 储罐系统间隙空间内压力及真空度的系统。
背景技术：
现有和提议的美国的州及联邦法规要求用于贮存危险物质的地 下储罐满足一定的环境要求。特别地，这些环境法规要求这种地下存 储系统包括一个基本容纳装置和一个附属容纳装置，而且要求这个基 本和附属的容纳装置遵照环境标准，即地下储罐系统应为产品紧密 (producttight)。就环境法规的目的而言，"产品紧密，，这个术语一般 定义为不能渗透所容纳的物质以防止物质从基本密封装置漏泄。而 且，作为产品紧密的储罐在整个使用寿命期间不能遭受所容纳物质的 物理或化学损坏。而且，这些法规还要求在一个公用水井1,000英尺 范围内有单壁部件的地下储罐系统的所有者或经营者实施一个强化的漏泄检测或监测计划。
美国专利号6,489,894公开了一个名为"双层壁管路系统和容器系统的漏泄检测装置"的漏泄监测方法，它用带真空泵(内咱、压力开关和 报警装置)的漏泄检测器来检测双层壁的管路或容器系统。所公开的 漏泄检测器适合同时监测由真空管路联结到 一条总管和一个真空泵 的若干个容器。每个^皮监测的容器装有一真空接头或阀门，以将一个 控制空间流体地连接到漏泄检测器。每个真空管路有一个设于真空接 头的第 一液体锁,用于阻断从漏的容器的渗透到真空管路的渗漏液体 进入不漏容器的控制空间。第二液体锁设于总管，以阻止液体进入到 真空泵。虽然这个方法能检测到容器控制空间内的漏泄物，但它是一 个机械上复杂的系统，需要大量的材料和安装时间。
从现有技术已经熟知一些监测附属容器或间隙空间的其它方法， 包括釆用压力和盐溶液监控技术确定存储系统与周围环境之间是否 存在漏泄的连续漏泄检测方法。然而，为了有效地校准全部这些已知 的方法和运行系统，需要大量的安装时间和系统知识。特别是，为了 安装这些用于运行的监测系统,使用者必须输入一皮;险测的附属装置或 间隙空间的容积，这需要有该地下存储系统所用双层壁管路和容器的 设计安装的详细知识。
发明内容
一种地下存储系统，包括一个基本容纳装置和一个密封地包围该 基本容纳装置的附属容纳装置。这种地下存储系统还包括一个与附属 容纳系统流体连接的漏泄检测系统，此漏泄检测系统适合检测基本容 纳系统和附属容纳系统内的流体漏泄。
为更全面理解所公开的装置，请参考下面的详细说明和附图
图1所示为示范性间隙真空监测系统的主要部件；
图2是说明示范性自动获知例程之运行的流程图；
图3是示范性间隙真空曲线图；
图4是说明示范性监测例程之运行的流程图。
具体实施方式
泵总管26可为潜入式涡轮泵22的组成部件，或是固定到泵上的 分立部件，它控制^皮抽取液体20到分配器24的分配。泵总管26上 有一个虹吸口 28，用以将间隙空间18 (例如，附属容纳装置)流体地连接至潜入式涡轮泵22产生的真空。这样，当潜入式涡轮泵22工 作时(例如，产生着真空)虹吸口 28提供一条真空通路到间隙空间 18，排出其中所容纳的流体。控制阀30能将间隙空间18与虹吸口 28隔离，防止当潜入式涡轮泵22不工作并通过基本容纳装置暴露于大气压时的真空下降。
此外，真空传感器32可通信连接到具有处理器36和存储器38 的控制装置34，该控制装置34和存储器38接收并存储来自真空传感 器32或任何其它受控部件的真空数据、系统信息、报警数据等。控 制装置34与例如真空传感器32和控制阀30之间的通信可用任何所 要求的通信链路(例如硬接线局域网、无线通信线路、直接通信链路 或点到点有线通信链路)实现。
处理器36可以执行一个控制例程来指导地下存储系统的安装和 运行，具体而言，该控制例程可以用任何过程控制设计语言或如CT"、 Visual C Visual Basic计算机语言、机器语言来编写并可编译(如 果需要)并存储在存储器38中。 一般说来，该控制例程通过检测有 害的漏泄来确保地下存储系统的完整。具体而言，在处理器36上控 制例程可执行自动获知间隙空间18的真空特性。再有，控制例程可 包括适合在处理器36上执行的附加子例程，以连续监测间隙空间18 内随时间而变的真空度。
漏泄阻尼阀40与控制阀30、真空传感器32及漏泄口 42流体连 接，提供间隙空间18之间的真空通道。漏泄阻尼阀40和漏泄口 42 可构成一个可拆卸部件，当地下存储系统10不再需要安装和运行时， 该部件可从间隙空间18拆开。漏泄阻尼阀40 {更于在间隙空间18和 漏泄口 42外的气压之间自动或手动地建立经校准或控制的漏泄。这 样的可控制的漏泄导致间隙空间内真空度的减少。
而真空传感器32又可测量该减少的真空度并通过通信线路将真 空度数据传递给在控制装置34内执行的控制例程，而该控制例程又 可处理这些真空度数据而建立一个或多个间隙空间18的真空特性。 具体而言，基于由引入^皮控的漏泄到附加容纳装置而造成减少的真空 度数据，控制例程可以确定一个负的真空度变化率。当然，作为上述 方式的补充或替代，也可基于这些真空度数据建立其它的真空特性， 例如一个正的真空度变化率或到整个间隙空间^皮抽真空的时间。
地下储罐12可连接到地下存储系统10的其它部件，特别是间隙 空间18可通过多个真空口 44 - 44b流体地连4妻到分配器管路46的附 属间隙空间48。在运行中，双层壁的分配器管路46可在存储于地下 储罐22中的液体20和分配器46之间提供流体连接。这样，整个地 下存储系统10 (包括地下储罐12和分配器管路46 )均为双层壁结构， 且具有耐受渗透和腐蚀产品紧密性，可以经受正常运行。
图2所示为用以获知间隙空间18的真空特性的自动校准或自动 获知子例程50的通用运行流程图。自动获知子例程50部分地根据所 测量的作为时间函数的真空度变化来确定并存储真空特性。自动获知 子例程50不需要确定或计算间隙空间18的总容积、潜入式涡轮泵22 的真空性能、真空传感器32的灵敏度等就可获知真空特性，如此， 自动获知例程50提供了一个快速且有效的校准和监测任何已知或未 知其容积或复杂性的间隙空间18的手段。当然，自动获知例程50可用作一个不依赖控制例程或其它子例程的孤立例程。然而，自动获知
例程50可与控制例程结合来满足地下存储系统10的校准要求。
每当预定判据得到满足，自动获知例程50就可执行，具体而言， 自动获知例程50可手动执行，也可作为定期计划维修过程的一部4分， 或响应地下存储系统10配置的变化而自动执行，可作为初始安装和 配置地下存储系统10的一部份，或者补偿真空度经时间的变化。
步骤64起始抽真空过程，自动获知例程50开始获知为生成一条 "上升曲线"(如图3中线102所示)所需的真空度数据。具体而言， 步骤64启动潜入式涡轮泵22，接着该泵开始经由虹吸口 28抽真空间 隙空间18。步骤66打开控制阀30，在潜入式涡轮泵22、间隙空间 18和真空传感器32之间建立流体通路。 一般，控制阀30在经过等于 真空传感器32检测出潜入式涡轮泵22产生的真空所需时间量的延迟 后打开。当然，与真空传感器32相关的延迟时间可能还依赖于若干 因素，例如真空传感器32的灵敏度、潜入式涡轮泵22的抽真空能力 和间隙空间18的总容积。
步骤68使真空传感器32以时间间隔A,采^^羊并测量间隙空间18 中的当前真空度Pmeas。步骤70使处理器36设定邱皮存储真空度Pstored
等于当前真空度Pmeas，并将结果得到的被存储真空度Psteed存储到存
储器38内建立的历史数据库中。这时，间隙空间18的抽真空即上升 曲线真空度变化率可根据当前真空度与跨过一 固定或已知时间间隔 的一皮存储真空度之差来计算。抽真空变化率APevae可由下式数学描述
抽真空变化率APevac是表示间隙空间18内真空度增加的正的即递
增的抽真空曲线斜率。或者，也可通过标绘当前真空度Pmeas值和在执行自动获知子例程50期间采样的作为时间函数的被存储真空度Pst。red 来形成抽真空曲线。
步骤72比较当前真空度Pmeas与最大要求真空度Pmax,如果当前 真空度小于最大要求真空度，自动获知例程50进入循环74并继续采 样并存储当前真空度Pmeas直至达到最大要求真空度。然而，当步骤
72检测出当前真空度超过最大要求真空度时，步骤76关闭控制阀30。
接着，步骤78关停潜入式涡轮泵22，抽真空过程结束。这时，
间隙空间18由控制阀30密封并隔离，当前真空度Pmeas在最大要求真 空度Pn^上基本保持恒定。
步骤80使真空传感器32在各时间间隔Ar对密封的间隙空间18
内采样并测量当前真空度Pmeas。当前真空度Pmeas被期望在一定数量的 时间间隔期间内保持在最大要求真空度Pmax上。还有，存储器38可 存储等于存储器38中最大要求真空PmaJ々当前真空度Pmeas作为^皮存 储真空度Pstoed。此刻，间隙空间18内的真空度变化率基本为零。换 句话说，密封的间隙空间内的真空度是恒定的。在此时间间隔内正的 或负的真空度变化即表示情况异常(例如漏泄)，这将触发报警。最 大真空变化率APmax可由下式数学描述
最大真空变化率APmax表示对应于最大要求真空度Pmax的零斜率 线，当然，确定最大真空变化率APmax是一项可由控制装置34执行的 可选计算。
步骤82起始衰减过程，且自动获知例程50开始获知生成"下降"或"衰减曲线"(图3中直线106所示其例)所需的真空度数据。具体 而言，响应控制装置34中执行的控制例程所发出的指令，漏泄阻尼 阀40打开。在运行中，漏泄阻尼阀40 (可以是一个需要操作者的干
预来开启的手动阀)在间隙空间18内的当前真空度P^as与大气的零
真空度之间提供了一条流体通路。换句话说，漏泄阻尼阀40在间隙 空间18内的高真空度与大气压的零真空度之间提供了一条均祸:化通
路。受控漏泄造成的间隙空间18内当前真空度Pme^的减少，提供了 在存在实际的、非受控漏泄时表征附加容纳装置的性能的方法。
步骤84使真空传感器32在各时间间隔在间隙空间18内Ar采样 并测量递减的当前真空度Pmeas。步骤86指示处理器36在存储器38
中存储递减的当前真空度Pmeas作为^皮存储的真空度Pstoe。这时，间隙 空间18中真空度变化率的衰减或下降曲线可根据被存储真空率PstOTe
与经过固定时间间隔A,的当前真空度之差来计算。衰减变化率APdecay 可由下式数学描述
A/
衰减变化率APdecay表示衰减曲线的负的斜率，它是由真空传感器
32在自动获知例程50的衰减过程中测量的递减的当前真空度值Pmeas
定义的线。
步骤88将当前真空度Pmeas与最小要求真空度Pmin进行比较。当 然，最小要求真空度可以设定为零真空(即大气压)，但一般i殳定得 高些以减少系统的总设定时间。换句话说，最小要求真空度Pn^设定 得越接近大气压，间隙空间18实现均衡化的时间越长。如果当前真 空度Pmeas大于最小要求真空度Pmin，自动获知例程50进入一个循环 90并继续在间隙空间18内采样并存储当前真空度Pmeas,直到真空传感器32检测出该最小要求真空度P腿为止。然而，如果在步骤88中
当前真空度Pmeas小于最小要求真空度Pmin,步骤92就使控制阀30关 闭。此刻，自动获知例程50的衰减过程结束，可将获知的变化率APevac 和APdeeay组合而构成如图3所示的总真空特性曲线。
直线102a定义的上限范围和直线102b定义的下限范围确定了抽 真空过程中所允许的偏离获知的直线102的真空度变化量。在当前真 空度Pm^偏离而超过由直线102a和102b定义的上、下限范围所确定 的可接受限值时，l艮警子例程可启动。例如，当确定当前真空度在由 直线102a和102b定义的上、下限范围之外或者在时间T^x没达到最 大要求真空P^x， "^艮警子例程可确定间隙空间18内存在漏泄。
直线104表示最大要求真空度Pmax和获知的最大真空变化率A Pmax等于零(即真空恒定)。在物理意义上，直线104表示间隙空间
18被密封且与潜入式涡轮泵22、漏泄阻尼阀40隔离时测得的不变的 当前真空度。隔离的间隙空间18确保在一定数量的时间间隔期间当
前真空度pmeas基本保持在pmax不变。
如前所述，直线106表示自动获知例程50期间导出的获知的衰
减变化率APdecay。直线106说明间隙空间18中测得的真空度随时间减少。具体而言，直线106对应于这样一个系统配置，其中 一个受控
漏泄已经导入该地下存储系统10，当前真空度Pmeas随着间隙空间18 内的真空与大气压(即零真空度)均衡化而减少。
图4详细说明利用全部真空特性曲线100的示范性监测例程120 的流程图。步骤122使真空传感器32在间隙空间18内采样并测量当 前真空度Pmeas。步骤124比较当前真空度P咖as和最小允许真空度
Pmin(即2英寸汞高或零真空)，如果当前真空度Pmeas低于最小允许真 空度Pmin,则步骤126启动潜入式涡轮泵22,而该泵就开始将间隙空
间18抽真空，如图3的抽真空曲线102大;f既所示。
步骤128使控制阀30打开，从而在潜入式涡轮泵22、间隙空间 18和真空传感器32之间建立流体通路。 一般，控制阀30在延迟了等 于真空传感器32检测出由潜入式涡轮泵22产生的真空所需的时间量 后打开。步骤130指示真空传感器32每隔一个时间间隔A/在间隙空
间18内采样并测量递增的当前真空度Pmeas。
步骤132比较当前真空度变化率APcu^nt与自动获知例程50期间 确定的获知的抽真空变化率APevac。当然，当前真空度变化率APcu^nt可根据作为时间函数的当前真空度Pmeas与存储的真空度Pst。red之差来 确定。当前真空度变化率APcu^nt可由下式描述
<formula>formula see original document page 16</formula>
如果确定当前真空度变化率APeurxent小于获知的抽真空变化率 APe咖,则步骤134可启动报警例程。然而，如当前真空度变化率APe肌ent 超过获知的抽真空变化率APevae，则步骤136指示处理器36在存储器 38中存储递增的当前真空度Pmeas作为存储的真空度Pst。red。
步骤138比较当前真空度Pmeas与最大要求真空度Pmax。如果当前 真空度Pmeas小于最大要求真空度Pmax，则监测例程120进入循环140 继续釆样并存储当前真空度Pmeas，直至最大要求真空度Pmax被测出。 然而，如当前真空度Pmeas超过最大要求真空度Pmax,则步骤142使控 制阀30关闭。
步骤144在当时密封的间隙空间18的抽真空完成时，随即关停 潜入式涡轮泵22。于是，监测例程120在间隙空间18内补充了真空 度。在运行中，抽真空即增加间隙空间18的真空度过程沿着获知的
抽真空曲线102进行，监测例程120连续地验证当前真空度Pmeas保持
在由直线102a和102b定义的预定范围内。同时，可将间隙空间18
补充最大要求真空度Pmax所需时间与最大时间Imax作比较，如当前补 充时间超过最大时间Tmax，则可假定存在漏泄或其它异常情况，于是
报警例程134启动。
步骤146重启监测例程120，因此，步骤122中真空传感器32采
样并测量当前真空度Pmeas。在步骤124中，最近补充的当前真空度Pmeas与最小允许真空度Pmin (即2英寸汞高或零真空)进行比较。因为最 近补充的当前真空度Pmeas大于最小允许真空度P皿，步骤148中将当 前真空度变化率Peurrent与自动获知例程50期间确定的获知的衰减变化 率Pdeeay进行比较。
如前文讨论，间隙空间18是密封的，监测例程120测量当前真
空度Pmeas以确定当前真空度Pmeas的减少是归因于地下存储系统10的 自然渗透特性还是归因于渗漏。此外，获知的真空曲线与当前真空度
Pmeas之间的比较，可根据衰减变化率APdecay与当前变化率APcurrent之差 或者筒单地根据当前真空度Pmeas与获知的真空曲线自身之差进行。
步骤150指示处理器36在存储器38中存储当前真空度Pmeas,作
为3皮存储的真空度Psteed。这时，监测例程120进入循环152，连续采
样并存储当前真空度直至检测出最小允许真空度Pmin，在该时刻潜入
式涡轮泵22启动以将间隙空间18抽真空。
抽真空期间的真空度监测也可类似地用于寻找问题的监测。本系
统用直线102 (图3 )所示的获知的抽真空变化率APevae或上升曲线来 确定在附属容纳装置内是否发生了任何液体进入。这通过将存储器中 的获知的上升曲线与当前测量的上升曲线比较来实现。如果当前测量
的上升曲线斜率大于获知的上升曲线斜率而超过由直线102a (图3 ) 定义的阈值因数(threshold factor)(即将容纳空间抽真空的时间比原 先获知的时间足够少)，则可怀疑液体已进入附加容纳装置。这是由 于液体之进入实际上减少了真空的容纳区域。此外，如果当前测得的 上升曲线的斜率小于获知的上升曲线斜率而超出由直线102b(图3)定 义的阈值因数(即将容纳空间抽真空的时间比原先获知的时间足够 长)那么真空抽吸管路中有可能存在让流体进入的漏隙。两种情况(当 前测得的斜率比获知的斜率足够大或足够小)都将触发报警。这样， 就不需要一个实际的液体收集腔和液体传感器，减少了系统的成本和复杂性。
虽然文中已就真空度测量和分析描述了一些实施例，但不难理 解间隙空间18内的过压也可用来提供一个适于用自动获知例程50 进行测量和用监测例程120进行监测的压力梯度。也不难理解可用
人工方式来确定当前真空度Pxneas和计算变化率。例如，可用人工指令
使控制装置34采样并存储间隙空间18内的当前真空度。并且，操作
人员可用以上讨论的变化率公式和概念以及存储的真空度Pst。red来人 工计算出要求变化率。
虽然按照本说明书教导描述了某些实施例，但本专利覆盖的范围 不限于此。相反，本专利的范围旨在覆盖本说明书教导的全部实施例， 它们完全落入允许的等同物范围内。
权利要求
1.一种地下贮存系统，其中包括基本容纳装置；设置成密封地包围所述基本容纳装置的附属容纳装置；定期地对所述附属容纳装置施加真空的真空系统；确定所述附属容纳装置内真空压力变化率的传感器电路；以及漏泄检测系统，其中所述漏泄检测系统与所述附属容纳装置流体连接，并适于在所述真空系统施加真空时获知所述附属容纳装置的真空变化率，其中，所述漏泄检测系统适于建立一个真空变化率阈值，该阈值由所获知的真空变化率之上、下的某一真空变化率定义，若所确定的所述附属容纳装置内的真空压力变化率在所述真空变化率阈值之外，所述漏泄检测系统便启动报警。
2. —种监测附属容纳装置的方法，该方法包括 所述附属容纳装置没有液体时，响应所述附属容纳装置之第一抽真空而生成获知的真空度变化率；建立由所获知的真空变化率之上、下的某一真空变化率定义的真 空变化率阈值；响应所述附属容纳装置之第二抽真空而确定所述附属容纳装置内 的第二真空度变化率；比较所述第一真空度变化率和所述第二真空度变化率；并且 如果所述笫二真空度变化率在所述真空变化率阈值之外便启动报罄。
3. —种地下贮存系统，其中包括 基本容纳装置；设置成密封地包围所述基本容纳装置的附属容纳装置；定期地对所述附属容纳装置施加真空的真空系统；在所述真空系统施加真空时确定所述附属容纳装置内的真空压力变化率的传感器电路；以及漏泄检测系统，其中所述漏泄检测系统与所述附属容纳装置流体连接，并适于在所述真空系统施加真空时获知所述附属容纳装置没有液体时所述附属容纳装置的真空变化率，其中，所述漏泄检测系统适于在所确定的所述附属容纳装置内的真空压力变化率超出所获知的所述附属容纳系统的真空变化率一 阈值量时检测出所述附属容纳装置内存在液体。
4. 一种监测附属容纳装置内存在液体的方法，该方法包括 所述附属容纳装置没有液体时，响应所述附属容纳装置的第一抽真空而生成第一真空度变化率；响应所迷附属容纳装置之第二抽真空而确定所述附属容纳装置内 的第二真空度变化率；比较所述第一真空度变化率和所述第二真空度变化率；并且 如果所述第二真空度变化率超出所述第一真空度变化率而越过一 阈值量便启动报警。
5. —种地下贮存系统，其中包括 基本容纳装置；设置成密封地包围所述基本容纳装置的附属容纳装置； 包括真空管路的真空系统，该真空系统定期地对所述附属容纳装 置施加真空；在所述真空系统施加真空时确定所述附属容纳装置内的真空压力 变化率的传感器电路；以及漏泄检测系统，其中所述漏泄检测系统与所述附属容纳装置流体连接，并适于在所述真空系统施加真空时获知所述附真空管路内没有 液体时所述附属容纳装置的真空变化率，其中，所述漏泄检测系统适于在所确定的所述附属容纳装置内的 真空压力变化率小于所获知的所述附属容纳系统的真空变化率一阈值 量时^f企测出所述真空管^各内存在液体。
6. —种监测真空管路内存在液体的方法，用于包含具有真空管路的真空系统的附属容纳装置，所述真空系统用于对所述附属容纳装置抽真空，该方法包括在所述真空管路内没有液体时，响应所述附属容纳装置之第一抽 真空而生成第一真空度变化率；响应所述附属容纳装置之第二抽真空而确定所述附属容纳装置内 的第二真空度变化率；比较所述第一真空度变化率和所述第二真空度变化率；并且 如果所述第二真空度变化率小于所述第一真空度变化率而越过一 阈值量便启动报警。
全文摘要
一种地下贮存系统，其中包括基本容纳装置和设置成密封地包围所述基本容纳装置的附属容纳装置；所述地下贮存系统还包括与所述附属容纳装置流体连接的漏泄检测系统，适于检测所述基本容纳装置和所述附属容纳装置中的流体漏隙。
文档编号G01M3/28GK101292144SQ200680038517
公开日2008年10月22日 申请日期2006年9月21日 优先权日2005年10月19日
发明者D·P·肯尼, W·西蒙斯 申请人:富兰克林燃料系统公司