基于安全起跳压力修正的LNG罐箱剩余维持时间确定方法与流程

基于安全起跳压力修正的lng罐箱剩余维持时间确定方法
技术领域
1.本发明属于工程预报技术领域，具体涉及一种基于安全起跳压力修正的lng罐箱剩余维持时间确定方法。


背景技术：

2.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。而行业现有关于lng罐箱剩余维持时间预报方法，基本上都是通过饱和均质模型计算的lng罐箱到安全阀起跳压力对应状态所需总漏热量和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之间的比值计算得到。
3.但基于行业已有经验以及lng罐箱静置实验数据表明，lng罐箱在充装率＞91％的情况下，由于液相体积膨胀导致lng罐箱的安全阀起跳压力要小于设定压力，致使lng罐箱实际剩余维持时间远小于基于安全阀起跳压力所预测的剩余维持时间。这将会对lng罐箱运输造成较大安全隐患。《国际海运危险货物规则》因此也对lng罐箱的充装率做了原则性的限制，但又对中短途运输提出了原则性的豁免。
4.为此，本专利提出了针对基于安全起跳压力修正的lng罐箱剩余维持时间确定方法，实现lng罐箱剩余维持时间准确预报，提高对lng罐箱状态信息感知程度，提升lng罐箱运输过程中的安全控制水平。同时，针对短途运输，根据可能的最长运输周期，修正安全阀起跳压力，在保障安全的前提下尽可能提高lng罐箱的充装率，有效利用lng罐箱容积，提升lng罐箱转运效率，降低物流周转成本。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了弥补现有技术计算结果与实际维持时间有较大误差的缺陷，提出一种基于液相体积膨胀的基于安全起跳压力修正的lng罐箱剩余维持时间确定方法，以实现更为准确的lng罐箱剩余维持时间预报，和更高的lng罐箱利用效率。
6.为了实现上述目的，本发明涉及一种基于安全起跳压力修正的lng罐箱剩余维持时间确定方法，包括如下步骤：
7.步骤一、通过多项式模拟简化中间换算的方法，计算lng罐箱实时的气液总质量m0；
8.步骤二、以储罐有效容积的98％为基准，计算涨罐密度ρz；
9.步骤三、通过多项式模拟简化中间换算的方法，计算涨罐压力pz；
10.步骤四、比较涨罐压力pz与安全阀起跳压力p
sv
并修正安全阀起跳压力p
sv
。
11.步骤五、根据修正后的安全阀起跳压力计算累计漏热量q。
12.步骤六、根据修正后的安全阀起跳压力计算日均漏热量qd。
13.步骤七、计算lng罐箱剩余维持时间t。
14.进一步的，其特征在于，所述步骤一计算lng罐箱实时的气液总质量m0的方法为：
15.m0＝ρ
li
×v×
φ+ρ
gi
×v×
(1-φ)
ꢀꢀꢀ
(1-1)
16.饱和均质模型中，气相密度、液相密度以及压力之间存在固定关系，通过多项式模拟简化中间换算过程，根据此方法，式中实时气相密度ρ
gi
及实时液相密度ρ
li
按下式计算：
17.ρ
li
＝a
z％
p
i6
+b
z％
p
i5
+c
z％
p
i4
+d
z％
p
i3
+e
z％
p
i2
+f
z％
pi+g
z％
ꢀꢀꢀ
(1-2)
18.ρ
gi
＝a
z％
p
i6
+b
z％
p
i5
+c
z％
p
i4
+d
z％
p
i3
+e
z％
p
i2
+f
z％
pi+g
z％
ꢀꢀꢀ
(1-3)
19.式中：m0—罐内现有气液总质量，kg
20.ρ
gi
—罐内气相密度，kg/m321.ρ
li
—罐内液相密度，kg/m322.v—储罐有效容积，m323.φ—充装率，％
24.pi—罐内压力,mpa
25.a
z％
、b
z％
、c
z％
、d
z％
、e
z％
、f
z％
、g
z％
—特定lng组分下，压力换算成气相密度的多项式系数。
26.a
z％
、b
z％
、c
z％
、d
z％
、e
z％
、f
z％
、g
z％
—特定lng组分下，压力换算成液相密度的多项式系数。
27.进一步的，所述步骤二中计算涨罐密度ρz的计算方法为：
[0028][0029]
ρz—涨罐时液相密度，kg/m3，v—储罐有效容积，m3；
[0030]
进一步的，所述步骤三中计算涨罐压力pz的方法为：
[0031]
pz＝k
z％
ρ
z3
+l
z％
ρ
z2
+m
z％
ρz+n
z％
[0032]
式中：k
z％
、l
z％
、m
z％
、n
z％
—特定lng组分下，液相密度ρz换算成压力的多项式系数；饱和均质模型中，气相密度、液相密度以及压力之间存在固定关系，此处通过多项式模拟简化中间换算过程。
[0033]
进一步的，所述步骤四中比较涨罐压力pz与安全阀起跳压力p
sv
并修正安全阀起跳压力的方法为：如果p
sv
》pz，则将安全阀起跳压力修正为p
sv
＝pz；否则p
sv
不做修正。
[0034]
进一步的，所述步骤五中根据修正后的安全阀起跳压力计算累计漏热量q的方法为：计算修正后状态下安全阀起跳时lng罐箱内部气液内能之和及实时气液内能之和，取二者差值为累计漏热量q。
[0035]
进一步的，所述步骤六中根据修正后的安全阀起跳压力计算日均漏热量qd的方法为：根据lng罐箱静置试验测得状态参数计算得到实测日漏热量qd2，去除试验前期不稳定数据后取均值得到日均漏热量qd；
[0036]
进一步的，若实测日漏热量的天数不足，则缺少数据天数的实测日漏热量qd2可用罐箱铭牌上所填的液氮静态日蒸发率a20计算所得基于静态日蒸发率的日漏热量qd1替代；
[0037]
进一步的，所述步骤七计算lng罐箱剩余维持时间的方法为：
[0056]
φ—充装率，％
[0057]
pi—罐内压力,mpa
[0058]az％
、b
z％
、c
z％
、d
z％
、e
z％
、f
z％
、g
z％
—特定lng组分下，压力换算成气相密度的多项式系数。
[0059]az％
、b
z％
、c
z％
、d
z％
、e
z％
、f
z％
、g
z％
—特定lng组分下，压力换算成液相密度的多项式系数。
[0060]
步骤二、以储罐有效容积的98％为基准，计算涨罐密度ρz；
[0061]
具体计算涨罐密度ρz的计算方法为：
[0062][0063]
ρz—涨罐时液相密度，kg/m3，v—储罐有效容积，m3；
[0064]
步骤三、通过多项式模拟简化中间换算的方法，计算涨罐压力pz；
[0065]
具体的：pz＝k
z％
ρ
z3
+l
z％
ρ
z2
+m
z％
ρz+n
z％
[0066]
式中：k
z％
、l
z％
、m
z％
、n
z％
—特定lng组分下，液相密度ρz换算成压力的多项式系数；饱和均质模型中，气相密度、液相密度以及压力之间存在固定关系，此处通过多项式模拟简化中间换算过程。
[0067]
步骤四、比较涨罐压力pz与安全阀起跳压力p
sv
并修正安全阀起跳压力p
sv
；如果p
sv
》pz，则将安全阀起跳压力修正为p
sv
＝pz；否则p
sv
不做修正。
[0068]
步骤五、根据修正后的安全阀起跳压力计算累计漏热量q。
[0069]
具体的，计算修正后状态下安全阀起跳时lng罐箱内部气液内能之和及实时气液内能之和，取二者差值为累计漏热量q。
[0070]
步骤六、根据修正后的安全阀起跳压力计算日均漏热量qd；具体方法为：根据lng罐箱静置试验测得状态参数计算得到实测日漏热量qd2，去除试验前期不稳定数据后取均值得到日均漏热量qd；其中，若实测日漏热量的天数不足，则缺少数据天数的实测日漏热量qd2可用罐箱铭牌上所填的液氮静态日蒸发率a20计算所得基于静态日蒸发率的日漏热量qd1替代；
[0071]
步骤七、计算lng罐箱剩余维持时间t。
[0072]
具体的，
[0073]
式中：k——修正系数。
[0074]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。