浮顶罐的监视.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103105211 A (43)申请公布日 2013.05.15 CN 103105211 A *CN103105211A* (21)申请号 201210383228.4 (22)申请日 2012.10.10 13/294,364 2011.11.11 US G01F 23/00(2006.01) G01F 23/284(2006.01) H02J 9/00(2006.01) (71)申请人 罗斯蒙特储罐雷达股份公司 地址 瑞典哥德堡 (72)发明人 伦纳特黑格 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 康建峰 李春晖 (54) 发明名。

2、称 浮顶罐的监视 (57) 摘要 一种用于监视包含液体的罐的浮顶的系统， 其中， 该系统在多个间隔开的传感元件位置处确 定浮顶的局部状态。在危险或潜在危险的环境 中， 存在在顶子系统， 该在顶子系统包括 ： 每个传 感元件位置处的传感元件 ； 耦接到传感元件并且 被设置用于确定所述局部状态的本质安全测量电 路 ； 被耦接用于向该在顶子系统的外部传达所述 局部状态的本质安全无线电通信在顶电路 ； 连接 到本质安全可互换能量存储单元以便向该在顶子 系统再供电的本质安全电力供应电路。该系统还 包括用于接收局部状态的指示并且用于确定所述 浮顶的总体监视状态的监视电路， 该系统还包括 无线电通信电路。该。

3、在顶子系统在其电力供应和 通信方面是无线的。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 4 页 说明书 8 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书4页 说明书8页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103105211 A CN 103105211 A *CN103105211A* 1/4 页 2 1. 一种用于监视浮顶罐的浮顶的监视系统， 所述浮顶罐包含液体并且具有底部、 圆柱 形的壁、 漂浮在所述液体上的浮顶， 所述系统被设置成在所述浮顶的至少三个间隔开的传 感元件位置处确定所述浮顶的局部状态， 并且所述系统包括在顶子系统， 。

4、所述在顶子系统 包括 ： 至少三个传感元件， 其中， 在所述浮顶上的每一个所述间隔开的传感元件位置处固定 一个所述传感元件， 至少一个本质安全测量电路， 其中， 每一个所述传感元件耦接到所述至少一个测量电 路中的至少一个测量电路， 以便在所述至少一个测量电路中确定所述浮顶的每一个所述传 感元件位置的所述局部状态， 至少一个本质安全无线电通信在顶电路， 所述至少一个无线电通信在顶电路耦接到所 述至少一个测量电路中的至少一个测量电路并且包括通信天线， 用于向所述在顶子系统的 外部传达至少一个所述局部状态的指示， 至少一个本质安全电力供应电路， 所述至少一个电力供应电路用于向所述至少一个测 量电路和。

5、所述至少一个无线电通信电路供电、 并且具有本质安全电力供应电路连接接口， 至少一个本质安全可互换能量存储单元， 所述至少一个能量存储单元具有耦接到所述 电力供应电路连接接口的本质安全能量存储单元连接接口， 所述监视系统还包括 ： 监视电路， 所述监视电路用于从每个所述传感元件接收所述局部状态的所述指示、 并 且用于基于所述局部状态的至少一个所述指示来确定所述浮顶的总体监视状态， 所述监视系统还包括离顶子系统， 所述离顶子系统包括 ： 无线电通信离顶电路， 所述无线电通信离顶电路被设置成与至少一个所述传感元件无 线通信、 并且被设置成向所述在顶子系统的外部传递所述浮顶的所述监视总体状态或所述 局。

6、部状态的至少一个所述指示。 2. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中， 所述电力供应电路连接接口和所述能量存储单 元连接接口具有相匹配的电参数， 以使得能够在危险或潜在危险的环境中以本质安全的方 式将所述能量存储单元从所述电力供应电路去耦接。 3. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中， 所述电力供应电路连接接口包括电力供应电路 电子机械接触端子， 并且所述能量存储单元连接接口包括能量存储单元电子机械接触端 子， 所述能量存储单元电子机械接触端子通过可释放的压力装置与相应的电力供应电路电 子机械接触端子保持传导性电接触以帮助实现所述能量存储单元的可互换性。 4. 根据权利要求 1 所述的系统。

7、， 其中， 所述传感元件和所述测量电路被设置用于确定 所述传感元件位置处的所述液体相对于所述浮顶的液位作为所述局部状态、 并且传达所述 液位属于高液位范围或低液位范围的至少一个指示。 5. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中， 所述传感元件和所述测量电路被设置用于确定 所述传感元件位置处的所述液体相对于所述浮顶的液位作为所述局部状态、 并且传达所述 液位属于高液位范围、 中间液位范围或低液位范围的至少一个指示。 6. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中， 所述传感元件和所述测量电路被设置用于确定 所述传感元件位置处的所述液体相对于所述浮顶的液位作为所述局部状态、 并且传达所述 液位具有属于。

8、 0.0001 至 0.1 米范围的预定精度的连续指示。 权 利 要 求 书 CN 103105211 A 2 2/4 页 3 7. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中， 所述传感元件和所述测量电路被设置用于确定 所述传感元件位置处的所述液体相对于所述浮顶的至少一个阈值液位作为所述局部状态、 并且传达所述至少一个阈值液位的至少一个指示， 并且其中， 所述至少一个阈值液位的至 少一个阈值液位值能够通过机械或电装置来调整。 8. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中， 所述在顶子系统还包括至少一个计量单元， 每一 个所述计量单元位于一个所述传感元件位置处， 并且其中， 每一个所述计量单元包括所述。

9、 传感元件和所述测量电路。 9. 根据权利要求 8 所述的系统， 其中， 至少一个所述计量单元还包括一个所述电力供 应电路。 10. 根据权利要求 8 所述的系统， 其中， 至少一个所述计量单元还包括一个所述无线电 通信在顶电路。 11. 根据权利要求 8 所述的系统， 其中， 至少一个所述计量单元还包括至少一个所述能 量存储单元。 12. 根据权利要求 8 所述的系统， 其中， 至少一个所述计量单元还包括所述监视电路。 13. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中， 所述在顶子系统还包括用于将位于至少两个所 述传感元件位置处的电路互连的电线布置。 14. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中。

10、， 所述在顶子系统的通信功能相对于任何离顶电 路是完全无线的。 15. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中， 所述在顶子系统的电力供应功能相对于任何离 顶电路是完全无线的。 16. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中， 所述浮顶的所述监视状态的所述指示包括所述 液体的所述液位超过预定的高值的第一报警状态。 17. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中， 所述浮顶的所述监视状态的所述指示包括所述 液体的所述液位小于预定的低值的第二报警状态。 18. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中， 所述至少一个无线电通信在顶电路和所述无线 电通信离顶电路形成网状类型的无线电网络的至少一部分。 19. 。

11、根据权利要求 1 所述的系统， 其中， 所述无线电通信离顶电路是至少一个无线电转 发器电路。 20. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中， 所述无线电通信离顶电路位于所述罐壁的顶 部。 21. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中， 所述离顶子系统还包括无线电通信系统电路， 其中， 所述无线电通信在顶电路被设置成与所述无线电通信离顶电路和所述无线电通信系 统电路通信。 22. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中， 所述监视系统还包括 ： 局部报警设备， 所述局部报警设备被设置成依据所述浮顶的所述监视总体状态或所述 局部状态的至少一个所述指示、 在所述浮顶罐的附近产生报警信号， 所述无线电通。

12、信离顶电路被设置成向所述局部报警设备传递所述浮顶的所述监视总 体状态或所述局部状态的至少一个所述指示。 23. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中， 所述监视系统还包括 ： 权 利 要 求 书 CN 103105211 A 3 3/4 页 4 局部紧急情况停工设备， 所述局部紧急情况停工设备被设置成依据所述浮顶的所述监 视总体状态或所述局部状态的至少一个所述指示来控制与所述浮顶罐的工作相关联的泵 和阀中的至少一个， 所述无线电通信离顶电路被设置成向所述局部紧急情况停工设备传递所述浮顶的所 述监视总体状态或所述局部状态的至少一个所述指示。 24. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中， 所述传。

13、感元件根据由以下计量技术组成的集合 中的至少一种计量技术来工作 ： 连续非接触式雷达液位计量、 开关非接触式雷达液位计量、 连续导波雷达计量、 开关导波雷达液位计量、 超声液位计量、 开关振动叉计量、 压力计量、 电 容计量、 激光计量、 倾斜计计量、 气体检测计量。 25. 一种用于监视浮顶罐的浮顶的方法， 所述浮顶罐包含液体并且具有底部、 侧壁、 漂 浮在所述液体上的浮顶， 所述方法包括 ： 在所述浮顶的至少三个间隔开的传感元件位置处确定所述浮顶的局部状态， 所述方法包括在所述浮顶上设置 ： 至少三个传感元件， 其中， 在所述浮顶上的每一个所述间隔开的传感元件位置处固定 一个所述传感元件，。

14、 至少一个本质安全测量电路， 其中， 每一个所述传感元件耦接到所述至少一个测量电 路， 以便在所述至少一个测量电路中确定所述浮顶的每一个所述传感元件位置的所述局部 状态， 至少一个本质安全无线电通信在顶电路， 所述至少一个无线电通信在顶电路耦接到所 述至少一个测量电路中的至少一个测量电路并且包括通信天线， 用于向所述在顶子系统的 外部传达至少一个所述局部状态的指示， 至少一个本质安全电力供应电路， 所述至少一个电力供应电路用于向所述至少一个测 量电路和所述至少一个无线电通信电路供电、 并且具有本质安全电力供应电路连接接口， 至少一个本质安全可互换能量存储单元， 所述至少一个能量存储单元具有本质。

15、安全能 量存储单元连接接口并且将所述本质安全能量存储单元连接接口耦接到所述电力供应电 路连接接口， 所述方法还包括设置 ： 监视电路， 并由此从每个所述传感元件接收所述局部状态的所述指示、 并且用于基于 所述局部状态的至少一个所述指示来确定所述浮顶的总体监视状态， 所述方法还包括离开所述浮顶而设置 ： 无线电通信离顶电路， 并由此与至少一个所述传感元件无线通信、 并且被设置成向所 述在顶子系统的外部传递所述浮顶的所述监视总体状态或所述局部状态的至少一个所述 指示。 26. 一种向用于监视浮顶罐的浮顶的监视系统再供电的方法， 所述浮顶罐包含液体并 且具有底部、 圆柱形的壁、 漂浮在所述液体上的浮。

16、顶， 所述系统被设置成在所述浮顶的至少 三个间隔开的传感元件位置处确定所述浮顶的局部状态， 并且所述系统包括在顶子系统， 所述在顶子系统包括 ： 至少三个传感元件， 其中， 在所述浮顶上的每一个所述间隔开的传感元件位置处固定 一个所述传感元件， 权 利 要 求 书 CN 103105211 A 4 4/4 页 5 至少一个本质安全测量电路， 其中， 每一个所述传感元件耦接到所述至少一个测量电 路， 以便在所述至少一个测量电路中确定所述浮顶的每一个所述传感元件位置的所述局部 状态， 至少一个本质安全无线电通信在顶电路， 所述至少一个无线电通信在顶电路耦接到所 述至少一个测量电路中的至少一个测量电。

17、路并且包括通信天线， 用于向所述在顶子系统的 外部传达至少一个所述局部状态的指示， 至少一个本质安全电力供应电路， 所述至少一个电力供应电路用于向所述至少一个测 量电路和所述至少一个无线电通信电路供电、 并且具有本质安全电力供应电路连接接口， 至少一个原始本质安全可互换能量存储单元， 所述至少一个能量存储单元具有耦接到 所述电力供应电路连接接口的本质安全原始能量存储单元连接接口， 所述监视系统还包括 ： 监视电路， 所述监视电路用于从每个所述传感元件接收所述局部状态的所述指示、 并 且用于基于所述局部状态的至少一个所述指示来确定所述浮顶的总体监视状态， 所述监视系统还包括离顶子系统， 所述离顶。

18、子系统包括 ： 无线电通信离顶电路， 所述无线电通信离顶电路被设置成与至少一个所述传感元件无 线通信、 并且被设置成向所述在顶子系统的外部传递所述浮顶的所述监视总体状态或所述 局部状态的至少一个所述指示， 所述方法包括 ： 从所述监视系统接收需要向所述监视系统再供电的指示， 使具有本质安全替换能量存储单元连接接口的替换本质安全可互换能量存储单元进 入存在于所述浮顶上的危险或潜在危险的环境中， 在存在于所述浮顶上的所述危险或潜在危险的环境中， 通过将相应的原始能量存储单 元连接接口从相应的电力供应电路连接接口分离， 来去耦接所述至少一个原始可互换能量 存储单元中的一个原始可互换能量存储单元， 在。

19、存在于所述浮顶上的所述危险或潜在危险的环境中， 通过将所述本质安全替换能量 存储单元连接接口连接到所述相应的电力供应电路连接接口， 来耦接所述替换本质安全可 互换能量存储单元， 其中， 相应的电力供应电路连接接口、 相应的原始能量存储单元连接接口具有相匹配 的接口参数， 并且 其中， 相应的电力供应电路连接接口、 相应的替换能量存储单元连接接口具有相匹配 的接口参数。 权 利 要 求 书 CN 103105211 A 5 1/8 页 6 浮顶罐的监视 技术领域 0001 本发明涉及一种用于监视浮顶罐 （floating rooftank） 的浮顶的监视系统， 并且 涉及一种用于监视浮顶罐的浮顶。

20、的监视方法。 本发明还涉及一种向用于监视浮顶罐的浮顶 的监视系统再供电 （re-powering） 的方法。 背景技术 0002 在能够容纳大量油产品的大液体罐、 特别是精炼厂的燃料和油罐等中， 频繁地使 用漂浮在罐中的液体上并因此在竖直方向上可移位的浮顶。由此， 当从罐排放液体或向罐 中填充液体时， 浮顶能够跟随液体 （油产品） 的液位。这种类型的浮顶被用于防止蒸汽和气 体从罐泄漏到大气中， 以及防止例如雨水从周围环境进入液体中。 通常， 泄漏和进入的防止 由沿着浮顶的周缘装配以提供与罐的内壁的密封及滑动接触的密封装置来增强。此外， 使 用漂浮在液体上的浮顶使得能够最小化液体与浮顶之间的空间。

21、， 并由此最小化该空间中的 气体以及蒸汽形式的液体的量。在燃料和油罐的情形中， 浮顶的顶上的环境是危险或潜在 危险的环境。 0003 浮顶出于这些目的而通常被制造为带有漂浮装置 （浮筒 （pontoon） ） 的大的钢结 构， 并且具有百吨量级的重量以及数十米的直径。 关于尺寸和环境方面， 重要的是监视浮顶 的正常工作和未受干扰的漂浮， 使得在早期阶段标识其干扰。 因此， 限制浮顶的监视的任何 中断也是重要的。 0004 在过去已观察了对正常工作和漂浮的干扰的不同情况。 0005 在罐的填充时， 浮顶的一部分可能被卡在罐的内壁上。 随着填充的进行， 浮顶将部 分地被液体淹没， 结果造成潜在危险。

22、的情况， 如果这样产生的气体或蒸汽易爆炸或者在其 它方面有害的话。浮顶结构制动可能导致甚至更严重的后果。 0006 在罐的排放时， 浮顶的一部分可能被卡在罐的内壁上。 随着排放的进行， 相当大量 的空气可能进入液体与浮顶之间的空间。在浮顶倒塌的随后事件中， 可能在油和倒塌的浮 顶的上方形成易爆炸的空气。 0007 规章趋向于变得更严格， 以最小化液体从浮顶罐的蒸发。这导致了使得浮顶的周 缘与罐的内壁之间的密封装置中的摩擦更高的浮顶设计。 摩擦的这种增大可能增大浮顶卡 住的风险。 0008 如果大量雨或雪存在于或不均匀地分布在浮顶上， 则异常功能和漂浮可能类似地 发生。这可能造成浮顶下沉或倾斜和。

23、倒塌。而且， 向着浮顶的漂浮装置 （浮筒） 中的液体泄 漏可能造成浮顶部分地下沉并被液体淹没。 0009 多年以来， 如上所述的那些问题已在石油工业中引起注意。对解决这些问题的系 统似乎有增大的需求。 0010 现有的对浮顶的监视基于测量在工作时的浮顶上的若干位置的相对位置或倾斜 度。还存在将这与例如对浮顶的顶上的气体的存在性的视频监视或检测相结合的监视。 0011 在过去已提出了测量并传达浮顶的若干位置的相对竖直位置的监视系统。 这些竖 说 明 书 CN 103105211 A 6 2/8 页 7 直位置是相对于罐的参考点的或者是相对于相应位置处的液体的液位的。 0012 还提出了提供用于监。

24、视浮顶的蓄电池和太阳能电池供电的监视系统， 其中倾斜度 和液体传感器位于浮顶上并且被设置成无线地传达传感器的状态。 0013 任何现有的或先前描述的用于浮顶的监视系统被认为要么太复杂要么在浮顶罐 的危险或潜在危险的环境中缺乏易用性， 并因此未在任何大范围内使用。 发明内容 0014 在危险或潜在危险的环境中监视浮顶， 除了使得能够高效地安装以及提供安全可 靠的监视功能以外， 本发明人认为最重要的是最大化监视系统的寿命、 最小化任何系统维 护以及最小化任何系统停机时间。还应当避免监视系统的不必要的复杂性。 0015 本发明涉及在如下意义上提供一种无线监视系统 ： 通信自浮顶起是无线的， 并且 借。

25、助于能量存储单元 （比如长寿命电池） 在浮顶上本地地提供电力。根据本发明， 在燃料 或油罐的现场环境中， 即， 在危险或潜在危险的环境中， 这样的能量存储单元需要是可互换 的。 对此， 一个原因是 ： 监视系统的其它部分的寿命可以被设计成比迄今已知的能量存储单 元的寿命长得多的寿命。因此， 能量存储单元需要是可容易互换的。另一个原因是 ： 可以预 见需要物理接近监视系统的顶安装设备的最频繁的维护是向系统的无线工作设备的再供 电。再一个原因是 ： 仅能量存储单元的现场环境改变将使得系统停机时间尽可能少。 0016 本发明提供了用于监视浮顶罐的浮顶并且在技术上实现能量存储单元的可互换 性的系统和方。

26、法、 以及向无线装置再供电的方法。 0017 更具体地， 本发明提供了一种用于监视浮顶罐的浮顶的监视系统， 所述浮顶罐包 含液体并且具有底部、 圆柱形的壁、 漂浮在所述液体上的浮顶， 其中， 将在所述浮顶的至少 三个间隔开的传感元件位置处测量所述浮顶的局部状态。 0018 监视系统还包括在顶 （on-roof） 子系统， 该在顶子系统包括 ： 至少三个传感元件， 其中， 在所述浮顶上的每一个所述间隔开的传感元件位置处固定一个所述传感元件 ； 至少 一个本质安全 （intrinsically safe） 测量电路， 其中， 每一个所述传感元件耦接到所述至 少一个测量电路， 以便在所述至少一个测量。

27、电路中确定所述浮顶的每一个所述传感元件位 置的所述局部状态 ； 至少一个本质安全无线电通信在顶电路， 所述至少一个无线电通信在 顶电路耦接到至少一个所述测量电路并且包括通信天线， 用于向所述在顶子系统的外部传 达至少一个所述局部状态的指示 ； 至少一个本质安全电力供应电路， 所述至少一个电力供 应电路用于向所述测量电路和所述无线电通信电路供电、 并且具有电力供应电路连接接 口 ； 以及至少一个本质安全可互换能量存储单元， 所述至少一个能量存储单元具有耦接到 所述电力供应电路连接接口的能量存储单元连接接口。 0019 监视系统还包括监视电路， 所述监视电路用于从每个所述传感元件接收所述局部 状态。

28、的所述指示、 并且用于基于所述局部状态的至少一个所述指示来确定所述浮顶的总体 监视状态。 0020 监视系统还包括离顶 （off-roof） 子系统， 所述离顶子系统包括无线电通信离顶电 路， 所述无线电通信离顶电路被设置成与至少一个所述传感元件无线通信、 并且被设置成 向所述在顶子系统的外部传递所述浮顶的所述监视总体状态或所述局部状态的至少一个 所述指示。 说 明 书 CN 103105211 A 7 3/8 页 8 0021 为了根据本发明在实践中可实现能量存储单元的可互换性， 存在针对所述电力供 应电路连接接口和针对所述能量存储单元连接接口而定义的电参数。 使得这些参数在本质 安全背景下。

29、彼此相匹配， 以使得能够在存在于浮顶的顶上的危险或潜在危险的环境中以本 质安全的方式将所述能量存储单元从所述电力供应电路耦接或去耦接。 0022 根据本发明， 通过具有电力供应电路电子机械接触端子的所述电力供应电路连接 接口以及具有能量存储单元电子机械接触端子的所述能量存储单元连接接口来增强能量 存储单元的可互换性。 在工作中， 在能量存储单元和电力供应电路的接口之间， 这些端子中 的相应端子保持彼此传导性电接触。 这通过诸如带螺纹的盖罩、 紧固螺钉、 闩锁机构等可释 放的压力装置来实现， 以便提供所述能量存储单元的易互换性。 0023 在浮顶罐的监视中， 知道浮顶 （以及出于实际原因其相应参。

30、考点） 在传感位置处相 对于液体的局部高度的相对高度被认为是非常有益的。 该相对液位测量给予了浮顶在液体 中在每个传感元件位置处如何漂浮的直接信息， 并且给予了生成与例如监视浮顶的顶部的 淹没相比更早的、 漂浮已变得异常的警告的机会。 0024 将液位提供为局部状态的基本液位测量功能可以涉及指示局部液位读数属于高 液位范围或低液位范围。这将使得能够分别得出浮顶漂浮得异常低 （可能是顶的漂浮元件 的泄漏） 或异常高 （可能是当排放液体时顶周缘粘附到罐壁） 的结论。为液位的两个前述类 别补充中间范围将是有利的。当传达局部液位读数属于这样的范围时， 局部状态将指示所 关注的传感元件位置处的正常漂浮。。

31、 0025 更加精细的液位确定将使得能够进行浮顶的更好的总体状态确定。 在所述传感元 件位置处连续测量液体液位作为浮顶的局部状态将使得能够进行通信。 若干不同的计量技 术可以提供在 0.0001 至 0.1 米的范围内的测量精度。优选的是， 精度属于 1 毫米到 5 厘米 的范围。 当监视系统递送连续的液位测量时， 可以得出关于浮顶倾斜或局部倾斜的结论。 这 甚至可以与风和其它天气状况相关， 以便确定任何故障漂浮是浮顶本身的失能的结果或者 具有其它原因。 0026 当系统要传达如上面所讨论的正常和异常液位范围以及相关的总体状态时， 或者 当处理报警或紧急情况时， 使得能够通过机械装置或尤其是在。

32、连续的液位测量中通过电装 置来进行阈值液位值的设定是有利的。 可以在在顶子系统或其它地方以软件设定这样的电 设定的阈值液位。 0027 在本发明中， 优选的是在浮顶上每个传感元件位置处提供计量单元。每一个计量 单元优选地包括传感元件和测量电路和电力供应电路。 传感单元每个都可以具有一个无线 电通信在顶电路和能量存储单元， 或者它们可以共享这样的装置。甚至监视电路也可以属 于每个计量单元。在顶子系统可以包括电线布置， 用于将不同传感元件位置处的计量单元 互连， 特别是用于共享诸如电力供应电路、 一个或多个能量存储单元以及无线电通信在顶 电路的资源。 0028 在本发明的监视系统中， 本发明要提供。

33、相对于任何离顶电路完全无线的所述在顶 子系统的通信功能和电力供应功能， 包括能量存储。 这意味着 ： 当浮顶罐在工作中并且其浮 顶可以潜在地上移或下移时， 在顶子系统之间没有电线。 0029 监视系统可以有利地处理报警， 其中， 当所述液体的局部液位超过预定的高阈值 时传达第一报警， 当所述液体的局部液位小于预定的低阈值时传达第二报警。 说 明 书 CN 103105211 A 8 4/8 页 9 0030 为了鲁棒性和可靠性， 非常优选的是监视系统的无线电通信形成网状类型的无线 电网络或这样的网络的一部分。在此情形中， 无线电通信离顶电路包括优选地位于所述罐 壁的顶部的至少一个无线电转发器电。

34、路。该离顶子系统优选地还包括无线电通信系统电 路， 通常是用于将监视系统耦接到位于远离浮顶罐的位置处的高级控制系统的无线电网 关。然后， 无线电通信在顶电路被设置成经由无线电通信离顶电路和无线电通信系统电路 与高级控制系统通信。 0031 系统还可以包括局部报警设备， 所述局部报警设备被设置成依据所述浮顶的所述 监视总体状态或所述局部状态的至少一个所述指示、 在所述浮顶罐的附近产生报警信号。 然后， 无线电通信离顶电路被设置成向所述局部报警设备传递所述浮顶的所述监视总体状 态或所述局部状态的至少一个所述指示。以类似的方式， 系统可以包括局部紧急情况停工 设备， 所述紧急情况停工设备被设置成依据。

35、所述浮顶的所述监视总体状态或所述局部状态 的至少一个所述指示来控制与所述浮顶罐的工作相关联的阀和泵中的至少一个。然后， 无 线电通信离顶电路被设置成向所述紧急情况停工设备传递所述浮顶的所述监视总体状态 或所述局部状态的至少一个所述指示。 0032 在本发明的的系统中， 传感元件可以根据由以下计量技术组成的集合中的至少一 种计量技术来工作 ： 连续非接触式雷达液位计量、 开关非接触式雷达液位计量、 连续导波雷 达计量、 开关导波雷达液位计量、 超声液位计量、 开关振动叉计量、 压力计量、 电容计量、 激 光计量、 倾斜计计量、 气体检测计量、 风速和风向计量、 大气压计量。目前最优选的计量技 术。

36、是连续导波雷达液位计量， 因为它将提供能量存储单元的长寿命以及连续液位测量的益 处， 因为可以使得它消耗非常少的电力。 0033 本发明还包括一种监视浮顶罐的浮顶的方法， 所述浮顶罐包含液体并且具有底 部、 侧壁、 漂浮在所述液体上的浮顶。 该方法可应用在设定中并且具有与上面关于监视系统 所描述的功能相对应的功能。本发明的方法包括 ： 在所述浮顶的至少三个间隔开的传感元 件位置处确定所述浮顶的局部状态， 所述方法包括在所述浮顶上设置 ： 至少三个传感元件， 其中， 在所述浮顶上的每一个所述间隔开的传感元件位置处固定一个所述传感元件 ； 至少 一个本质安全测量电路， 其中， 每一个所述传感元件耦。

37、接到所述至少一个测量电路， 以便在 所述至少一个测量电路中确定所述浮顶的每一个所述传感元件位置的所述局部状态 ； 至少 一个本质安全无线电通信在顶电路， 所述至少一个无线电通信在顶电路耦接到所述至少一 个测量电路中的至少一个测量电路并且包括通信天线， 用于向所述在顶子系统的外部传达 至少一个所述局部状态的指示 ； 至少一个本质安全电力供应电路， 所述至少一个电力供应 电路用于向所述至少一个测量电路和所述至少一个无线电通信电路供电、 并且具有本质安 全电力供应电路连接接口 ； 以及至少一个本质安全可互换能量存储单元， 所述至少一个能 量存储单元具有本质安全能量存储单元连接接口并且将所述本质安全能。

38、量存储单元连接 接口耦接到所述电力供应电路连接接口。 所述方法还包括 ： 设置监视电路， 并由此从每个所 述传感单元接收所述局部状态的所述指示、 并且用于基于所述局部状态的至少一个所述指 示来确定所述浮顶的总体监视状态。所述方法还包括 ： 离开所述浮顶而设置无线电通信离 顶电路， 并由此与至少一个所述传感元件无线通信、 并且被设置成向所述在顶子系统的外 部传递所述浮顶的所述监视总体状态或所述局部状态的至少一个所述指示。 0034 本发明还包括一种向本发明的监视系统再供电的方法。更具体地， 目的是向在顶 说 明 书 CN 103105211 A 9 5/8 页 10 子系统再供电。 该再供电方法。

39、可应用在设定中并且具有与上面关于监视系统所描述的功能 相对应的功能。这是一种向用于监视浮顶罐的浮顶的监视系统再供电的方法， 所述浮顶罐 包含液体并且具有底部、 圆柱形的壁以及漂浮在所述液体上的浮顶， 所述系统被设置成在 所述浮顶的至少三个间隔开的传感元件位置处确定所述浮顶的局部状态， 并且所述系统包 括在顶子系统， 所述在顶子系统包括 ： 至少三个传感元件， 其中， 在所述浮顶上的每一个所 述间隔开的传感元件位置处固定一个所述传感元件 ； 至少一个本质安全测量电路， 其中， 每 一个所述传感元件耦接到所述至少一个测量电路， 以便在所述至少一个测量电路中确定所 述浮顶的每一个所述传感元件位置的所。

40、述局部状态 ； 至少一个本质安全无线电通信在顶电 路， 所述至少一个无线电通信在顶电路耦接到所述至少一个测量电路中的至少一个测量电 路并且包括通信天线， 用于向所述在顶子系统的外部传达至少一个所述局部状态的指示 ； 至少一个本质安全电力供应电路， 所述至少一个电力供应电路用于向所述至少一个测量电 路和所述至少一个无线电通信电路供电、 并且具有本质安全电力供应电路连接接口 ； 以及 至少一个原始本质安全可互换能量存储单元， 所述至少一个能量存储单元具有耦接到所述 电力供应电路连接接口的本质安全原始能量存储单元连接接口。所述监视系统还包括 ： 监 视电路， 所述监视电路用于从每个所述传感元件接收所。

41、述局部状态的所述指示、 并且用于 基于所述局部状态的至少一个所述指示来确定所述浮顶的总体监视状态。 所述监视系统还 包括离顶子系统， 所述离顶子系统包括 ： 无线电通信离顶电路， 所述无线电通信离顶电路被 设置成与至少一个所述传感元件无线通信、 并且被设置成向所述在顶子系统的外部传递所 述浮顶的所述监视总体状态或所述局部状态的至少一个所述指示。所述方法包括 : 从所述 监视系统接收需要向所述监视系统再供电的指示 ； 使具有本质安全替换能量存储单元连接 接口的替换本质安全可互换能量存储单元进入存在于所述浮顶上的危险或潜在危险的环 境中 ； 在存在于所述浮顶上的所述危险或潜在危险环境中， 通过将相。

42、应的原始能量存储单 元连接接口从相应的电力供应电路连接接口分离， 来去耦接所述至少一个原始可互换能量 存储单元中的一个原始可互换能量存储单元 ； 在存在于所述浮顶上的所述危险或潜在危险 环境中， 将所述替换本质安全可互换能量存储单元耦接到所述相应的电力供应电路连接接 口， 其中， 相应的电力供应电路连接接口、 相应的原始能量存储单元连接接口具有相匹配的 接口参数， 并且其中， 相应的电力供应电路连接接口、 相应的替换能量存储单元连接接口具 有相匹配的接口参数。再供电可以被表达为本发明的监视系统的用途。 附图说明 0035 下面将参照附图更全面地描述本发明的实施例， 其中， 图 1 示出了浮顶罐。

43、以及应 用于浮顶罐的本发明的实施例的监视系统， 图 2 示出了根据本发明的一个实施例的安装在 浮顶的支撑腿开口中的雷达液位计， 图 3 示出了根据本发明的实施例的应用在传感元件位 置处的包括可互换能量存储单元的计量单元。 具体实施方式 0036 参照图 1 至图 3， 将本发明的实施例应用于具有底部 2 和侧壁 3 的大型浮顶罐 1。 罐 1 由钢制成并且具有数十米的直径。该罐包含液体油 4 或石油产品， 浮顶 5 借助于与浮 顶 5 集成的漂浮装置 （未示出） 漂浮在液体油 4 或石油产品的顶上。浮顶 5 具有沿着其周缘 说 明 书 CN 103105211 A 10 6/8 页 11 的密。

44、封件 （未示出） ， 用于限制液体和气体在浮顶 5 与侧壁 3 的内侧之间通过。本领域的技 术人员将理解， 浮顶罐 1 及其相关联的设备还可以包括管附件、 管、 阀、 用于填充和排放油 的致动器以及各种测量和控制设备等等。具体地， 罐 1 配备有油位计 6， 油位计 6 测量油 4 相对于罐 1 的参考点、 更具体地常常是罐 1 的基准板的填充高度。这样的油位计 6 通常安 装在静止的管 7 的顶上， 静止的管 7 是如下形式的管 ： 其从侧壁 3 的顶部、 经过浮顶 5 中的 开口、 并经过油 4 朝着底部 2 竖直地设置。 0037 浮顶5在正常情况下大致水平地漂浮在油4上， 并且在填充或。

45、排放期间跟随油位。 然而， 潜在地， 该正常漂浮在本文中所指出的各种情况下由于本文中所指出的各种原因而 可能出故障。 0038 在早期阶段确定故障漂浮是极其重要的， 因为然后可以通过适当的措施来避免倾 覆、 下沉、 破损或所导致的其它故障。这样的措施包括停止油的填充或排放、 再填充或再排 放特定的油量、 将罐迅速排空到其中浮顶对底部有机械支撑的油位、 以及向在罐环境中工 作的人员报警。 0039 确定浮顶 5 的漂浮是否发生了故障的特别快速和准确的方式已被发现涉及在浮 顶 5 的若干间隔开的传感位置处安装雷达液位计 8。这些液位计 8 测量相应传感位置 9 的 局部状态， 作为相应传感位置 9。

46、 处的、 油 4 相对于浮顶的竖直参考点的液位。液位测量在相 关范围内可以是连续的， 或者对于至少异常高液位和异常低液位高度具有开关特性。仅应 用异常高液位开关特性将提供有价值的信息， 但是目前认为测量至少两个液位是非常优选 的方式。 0040 因此， 罐 1 配备有用于监视浮顶 5 的监视系统 10。监视系统 10 的目的是测量被表 达为每个传感位置 9 处相对于所述浮顶 5 的局部油位的局部状态。然后， 监视系统 10 基于 所述局部油位确定浮顶 5 的总体状态。这样的总体状态可以包括正常漂浮状态或异常漂浮 状态， 其中， 异常漂浮状态包括超范围液位值与其相应的传感位置的组合。 甚至前述的。

47、进一 步处理将可以确定浮顶 5 的若干预定故障漂浮状态中的一个的发生。在所述浮顶 5 的至少 三个间隔开的传感元件位置 9 处执行油位测量。优选地， 传感元件位置 9 将依据浮顶 5 和 罐 1 的具体机械设计而变化。目前认为， 最优选的传感元件位置是在浮顶上偏离中心并且 尽可能均匀且靠近顶周缘而分布。然而， 对于在已经工作的罐 1 中对监视系统进行后安装， 非常有利的是使用已经存在于浮顶 5 中的传感元件位置开口 10。这样的已经制成的开口 10 可以包括用于顶腿 11 的开口或其它开口， 比如各种检查开口， 其当浮顶罐在工作时通常 装配有盖子。顶腿 11 通常用于当罐中的油 4 完全被排空。

48、时将浮顶 5 支撑在最低高度处。 0041 监视系统具有在顶子系统。该子系统包括雷达液位计 8。这些单元中的每一个单 元位于传感元件位置 9 中的一个位置处。传感元件位置 9 的数目以及液位计 8 的数目由浮 顶罐 1 和浮顶 5 的具体设计决定。与较小的顶相比， 较大的顶可能需要更多的传感元件位 置 9。然而， 每种三个被认为是最小数目， 尽管这在很多情况下、 尤其是在其分布沿着浮顶 5 的周缘基本上等距的情况下可能是完全足够的数目。 由于位置选择传感元件位置可以被限 制于如下位置 ： 在所述位置处浮顶 5 已经具有从浮顶的顶侧到底侧的开口 10， 所以在从监 视的观点来看传感元件位置不太有。

49、利的情况下可以使用更大数目的传感元件位置和液位 计量单元。 0042 在本发明的最优选实施例中， 液位计量单元是使用单或双导体探头 12 作为传感 说 明 书 CN 103105211 A 11 7/8 页 12 元件的类型的雷达液位计 8。探头 12 担当波导并且在正常情况下部分地浸没在罐 1 的油 4 中。 在此意义上， 应将雷达理解为如下指示 ： 液位计量单元通过沿着探头发送和接收电磁信 号来工作。在沿着该探头 12 传播的信号的阻抗的任何明显变化处， 例如在其穿透油 4 的表 面的位置处， 将存在所发送的电磁信号的反射。通过确定信号 （以已知的速度） 行进到表面 并返回的时间， 雷达液位计 8 将确定距表面的距离。已经知道并且可以在本发明的系统中 使用信号生成和处理的若干种不同的雷达液位计量方法。 还可以使用非接触式雷达液位计 量， 其中， 经由计量天线发送和接收电磁信号。 然而， 一个重要的条件是 ： 用于液位计量的技 术具有低电力消耗， 以便在需要再供电之前提供长期的工作。 0043 每个雷达液位计8包括耦接到探头12并且生成电磁信号的本质安全测量电路。 雷 达液位计还具有本质安全无线电通信电路， 。