基于自动加载技术的油罐车油气回收全自动精密检测系统研究

摘要

石油及其产品是多种碳氢化合物的混合物，在常温下极易挥发，油品从油库到加油站再到用户的整个储运过程中，广泛存在着蒸发损耗的问题。油品的蒸发损耗会带来诸多危害，如资源浪费、环境污染、危害健康等。为了减少油气蒸发损耗，课题组根据《汽油运输大气污染物排放标准》，研发了一套油罐车多功能油气回收检测系统，实现了油罐车油气回收系统的数字化、可视化和自动化检测。
　　在进行油罐车油气回收系统密闭性正加压检测时，油罐车多功能油气回收检测系统采用的是手动控制球阀的方式，达到将油气回收系统加压至4.5kPa的目的。然而在加载过程中，油气回收系统内的气压极不稳定，其变动范围与气动回路流量特性、气源压力、罐体体积、温度等因素相关，手动控制回收系统的加载过程，很难使加压后回收系统内气压值稳定在4.5kPa，严重影响了油罐车油气回收系统性能检测的效率与精度。
　　针对上述问题，本文在油罐车多功能油气回收检测系统的基础上，对油罐车油气回收系统加压至4.5kPa的过程进行了自动加载技术研究。本文根据自动加载技术方案，对油罐车多功能油气回收检测系统进行了改进，研发了油罐车油气回收全自动精密检测系统，实现了全自动化检测，解决了手动加载不精确的问题。主要研究成果如下:
　　(1)油罐车油气回收全自动精密检测系统由微控制器模块、电源模块、显示模块、时钟模块、数据存储模块、数据采集模块、电磁阀控制模块以及自动加载模块组成，能够实时采集气压和温度数据、实时显示和存储检测信息、自动控制系统加载过程等。
　　(2)本文根据固定容积的充放气特性，采用牛顿下山法，提出了油罐车油气回收全自动精密检测系统的自动加载技术方案。
　　(3)本文根据油罐车油气回收全自动精密检测系统的检测方法，完成了检测系统的软件设计，具有自动加载、油气回收系统密闭性正加压检测、油气回收管线气动阀门密闭性正加压检测、油气回收系统密闭性负加压检测等功能。
　　(4)本文采用油罐车油气回收全自动精密检测系统，对油罐车进行了三组自动加载实验。实验中，自动加载的目标气压为4.5kPa，自动加载后气压分别稳定在4.510498kPa、4.462891kPa和4.594727kPa，验证了油罐车油气回收全自动精密检测系统实现了自动加载功能。
　　(5)在自动加载实验中，对油罐车油气回收系统加载时，罐体内气压极不稳定，气压波动范围达到了0～0.387kPa。采用手动加载方式，在相同的检测条件下，气压波动范围也达到了0～0.387kPa。而采用自动加载方式时，自动加载后的气压与目标气压4.5kPa比较，其变动范围很小，为-0.04～0.09kPa，远低于手动加载的气压波动范围0～0.387kPa，证明了油罐车油气回收全自动精密检测系统有效地解决了手动加载不精确的问题。
　　(6)本文采用自动加载技术，对油罐车进行了油气回收系统密闭性正加压检测、油气回收管线气动阀门密闭性正加压检测以及油气回收系统密闭性负加压检测。实验结果表明，油罐车油气回收全自动精密检测系统能够科学、准确地评价油罐车的密闭性能，且检测精度较高。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外相关研究现状

1．2．1 加油站油气回收系统检测技术研究

1．2．2 油库油气回收系统检测技术研究

1．2．3 油罐车油气回收系统检测技术研究

1．3 课题来源

1．4 主要研究内容

1．5 本章小结

第二章 油罐车油气回收全自动精密检测系统的总体方案设计

2．1 油罐车多功能油气回收检测系统简介

2．2 油罐车油气回收全自动精密检测系统的工作要求

2．3 油罐车油气回收全自动精密检测系统相关国家标准和主要性能检测指标

2．4 油罐车油气回收全自动精密检测系统密闭性检测原理

2．4．1 油气回收系统密闭性正加压检测原理

2．4．2 油气回收管线气动阀门密闭性正加压检测原理

2．4．3 油气回收系统密闭性负加压检测原理

2．5 油罐车油气回收全自动精密检测系统检测方法

2．6 油罐车油气回收全自动精密检测系统的系统组成方案

2．7 本章小结

第三章 油罐车油气回收全自动精密检测系统自动加载技术研究

3．1 油罐车油气回收全自动精密检测系统气动理论

3．1．1 固定容积的绝热放气方程

3．1．2 固定容积的等温放气方程

3．1．3 固定容积的绝热充气方程

3．1．4 固定容积的等温充气方程

3．2 牛顿下山法

3．3 油罐车油气回收全自动精密检测系统自动加载方案

3．4 本章小结

第四章 油罐车油气回收全自动精密检测系统硬件设计

4．1 油罐车油气回收全自动精密检测系统电路设计

4．1．1 测温模块设计

4．1．2 时钟模块设计

4．1．3 检测系统电路集成设计

4．2 油罐车油气回收全自动精密检测系统气动回路设计

4．3 本章小结

第五章 油罐车油气回收全自动精密检测系统软件设计

5．1 软件开发平台介绍

5．1．1 Visual TFT串口屏开发调试软件

5．1．2 KeilC51程序开发系统

5．2 油罐车油气回收全自动精密检测系统密闭性检测程序设计

5．2．1 检测系统主程序及其操作界面设计

5．2．2 油罐车油气回收系统密闭性正加压检测程序及其操作界面设计

5．2．3 油气回收管线气动阀门密闭性正加压检测程序及其操作界面设计

5．2．4 油罐车油气回收系统密闭性负加压检测程序及其操作界面设计

5．3 检测数据异常值处理程序设计

5．3．1 异常值的概念

5．3．2 常用的异常值处理方法

5．3．3 油罐车油气回收全自动精密检测系统异常值处理程序设计

5．4 数据采集模块程序设计

5．5 温度测量模块程序设计

5．6 显示模块程序设计

5．7 数据存储模块程序设计

5．8 本章小结

第六章 油罐车油气回收全自动精密检测系统的检测测试

6．1 油罐车油气回收系统密闭性检测平台

6．2 油罐车油气回收全自动精密检测系统自动加载实验及其分析

6．2．1 实验条件

6．2．2 实验结果与分析

6．3 油罐车油气回收系统密闭性正加压检测及其分析

6．3．1 实验条件

6．3．2 实验结果与分析

6．4 油气回收管线气动阀门密闭性正加压检测及其分析

6．4．1 实验条件

6．4．2 实验结果与分析

6．5 油罐车油气回收系统密闭性负加压检测及其分析

6．5．1 实验条件

6．5．2 实验结果与分析

6．6 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

声明

致谢