一種液化天然氣槽車行駛控制裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及液化天然氣運(yùn)輸領(lǐng)域，尤其涉及對(duì)液化天然氣槽車行駛過(guò)程的控制方 法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 液化天然氣運(yùn)輸是天然氣產(chǎn)業(yè)在下游應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵過(guò)程，連接著液化天然氣儲(chǔ) 存站和城市液化天然氣加氣站，通常采用槽車進(jìn)行陸地運(yùn)輸，具有靈活快捷的特點(diǎn)。然而， 由于液化天然氣的存儲(chǔ)環(huán)境為-162Γ、常壓儲(chǔ)罐存儲(chǔ)，在運(yùn)輸過(guò)程中由壁面換熱、震動(dòng)等因 素引起的氣化現(xiàn)象不可忽略，氣化后的天然氣必須進(jìn)行排放，否則會(huì)造成槽罐壓力過(guò)大。因 此如何降低液化天然氣槽車運(yùn)輸過(guò)程的氣化量，減少資源浪費(fèi)，同時(shí)提高槽車的行駛安全 系數(shù)，成為液化天然氣槽車研究領(lǐng)域中的重要課題。
[0003] 液化天然氣在槽罐內(nèi)呈液體狀態(tài)，粘度較低，當(dāng)槽車處于加速或減速狀態(tài)時(shí)，由于 慣性會(huì)在罐體兩端產(chǎn)生較大液位差，甚至造成液體在罐內(nèi)翻滾，加快液化天然氣的氣化;同 時(shí)液體會(huì)對(duì)槽罐產(chǎn)生與行駛方向相反的作用力，對(duì)槽罐固定結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力沖擊。因此需要 對(duì)駕駛?cè)藛T提供其在加速或減速行駛時(shí)的參考信息，輔助其控制車輛的變速過(guò)程，對(duì)液化 天然氣槽車的安全、合理駕駛具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:現(xiàn)有技術(shù)不能對(duì)駕駛?cè)藛T提供與槽罐內(nèi)液體相關(guān)聯(lián) 的駕駛輔助信息。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種液化天然氣槽車行駛控制 裝置，所述液化天然氣槽車包括牽引車、連接在牽引車后部并由牽引車帶動(dòng)行駛的拖車，所 述天然氣槽罐臥倒平放在拖車上，包括:設(shè)置在槽罐內(nèi)容器兩端的低溫液面?zhèn)鞲衅?，用于?集槽罐內(nèi)液化天然氣的液面信息；設(shè)置在牽引車后部的水平方將加速度傳感器，用于監(jiān)測(cè) 車輛的實(shí)時(shí)行駛車況;設(shè)置在牽引車車頭內(nèi)駕駛座旁邊的數(shù)據(jù)處理器，所述數(shù)據(jù)處理器的 輸入端連接低溫液面?zhèn)鞲衅鞯妮敵龆撕图铀俣葌鞲衅鞯妮敵龆恕?br>[0006] -種液化天然氣槽車行駛控制方法，包括以下步驟:步驟1:求得槽罐內(nèi)液化天然 氣發(fā)生翻滾的最大加速度/減速度絕對(duì)值，以及槽罐對(duì)槽罐固定結(jié)構(gòu)造成應(yīng)力沖擊損傷的 最大加速度/減速度絕對(duì)值;步驟2 :當(dāng)加速度傳感器采集到的槽車當(dāng)前加速度/減速度絕對(duì) 值小于槽罐內(nèi)液體發(fā)生翻滾的最大加速度/減速度絕對(duì)值時(shí)，輸出信號(hào)1;當(dāng)加速度傳感器 采集到的槽車當(dāng)前加速度/減速度絕對(duì)值大于槽罐內(nèi)液體發(fā)生翻滾的最大加速度/減速度 絕對(duì)值且小于對(duì)槽罐固定結(jié)構(gòu)造成應(yīng)力沖擊損傷的加速度/減速度絕對(duì)值時(shí)，輸出信號(hào)2; 當(dāng)加速度傳感器采集到的槽車當(dāng)前加速度/減速度絕對(duì)值大于對(duì)槽罐固定結(jié)構(gòu)造成應(yīng)力沖 擊損傷的加速度/減速度絕對(duì)值時(shí)，輸出信號(hào)3;步驟3: LED顯示單元接收并顯示三種信號(hào)， 當(dāng)接受信號(hào)為1時(shí)，表示槽車行駛正常；當(dāng)接受信號(hào)為2時(shí)，表示槽車行駛預(yù)警；當(dāng)接受信號(hào) 為3時(shí)，表示槽車行駛警報(bào)。
[0007] 進(jìn)一步，槽罐內(nèi)液體發(fā)生翻滾的最大加速度/減速度絕對(duì)值的計(jì)算方法為:槽車在 啟動(dòng)/停止時(shí)，使槽罐內(nèi)液化天然氣在槽罐兩端位置的液面剛好達(dá)到頂部時(shí)的加速度/減速 度絕對(duì)值;槽罐對(duì)槽罐固定結(jié)構(gòu)造成應(yīng)力沖擊損傷的加速度/減速度絕對(duì)值的計(jì)算方法為：
[0008] 液面橫截面面積：
[0009] h為液面平均高度，從存儲(chǔ)器中讀取離當(dāng)前時(shí)刻最近的兩個(gè)液位計(jì)測(cè)量值相同時(shí) 刻的值;R為槽罐內(nèi)容器的半徑；
[0010]液化天然氣體積：4 % X ^
[0011] Vq為槽罐容積
[0012] 最大加/減速度絕對(duì)值：N卜
[0013] Tmax為固定槽罐所用材料的剪切強(qiáng)度極限，A為固定結(jié)構(gòu)橫截面積，k為安全系數(shù)， 可根據(jù)車輛情況進(jìn)行調(diào)整;P為液化天然氣密度。
[0014] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利用低溫液體液位傳感器對(duì)槽罐內(nèi)液化天然 氣余量進(jìn)行監(jiān)控，利用水平加速度傳感器采集槽車行駛的加速、減速信息，并將采集到的數(shù) 據(jù)上傳至中央處理器，通過(guò)預(yù)先設(shè)定在數(shù)據(jù)處理器中的程序計(jì)算出當(dāng)前液位條件下的最大 加速度/減速度絕對(duì)值；當(dāng)實(shí)際行駛數(shù)據(jù)超出該計(jì)算結(jié)果時(shí)，通過(guò)LED顯示設(shè)備對(duì)司機(jī)進(jìn)行 提醒，修正車輛車況，有效降低液體慣性對(duì)槽罐固定結(jié)構(gòu)的沖擊損傷，以及低溫液體翻滾引 起的更為劇烈的液化天然氣氣化，從而實(shí)現(xiàn)液化天然氣槽車的安全、合理駕駛。
【附圖說(shuō)明】：
[0015] 圖1為本發(fā)明液化天然氣槽車行駛控制裝置示意圖。
[0016] 圖2為本發(fā)明液化天然氣槽車行駛控制裝置電路圖。
【具體實(shí)施方式】：
[0017] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0018] 如圖1-2所示，本發(fā)明液化天然氣槽車行駛控制裝置具體包括:設(shè)置在槽罐內(nèi)容器 兩端的低溫液面?zhèn)鞲衅?，用于采集槽罐內(nèi)液化天然氣的液面信息，并將采集到的液面高度 數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)處理器3;設(shè)置在牽引車后部的水平方將加速度傳感器2，用于監(jiān)測(cè)車輛的 實(shí)時(shí)行駛車況，并將采集到的車況數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)處理器3;數(shù)據(jù)處理器3為集成的數(shù)據(jù)收 集、處理、顯示模塊，包括數(shù)據(jù)處理器、LED信號(hào)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，以及數(shù)據(jù)線、電源。
[0019] 數(shù)據(jù)處理模塊的計(jì)算策略為：
[0020] 槽罐內(nèi)液體發(fā)生翻滾的最大加速度/減速度絕對(duì)值的計(jì)算方法為:槽車在啟動(dòng)/停 止時(shí)，使槽罐內(nèi)液化天然氣在槽罐兩端位置的液面剛好達(dá)到頂部時(shí)的加速度/減速度絕對(duì) 值；
[0021] 槽罐對(duì)槽罐固定結(jié)構(gòu)造成應(yīng)力沖擊損傷的加速度/減速度絕對(duì)值的計(jì)算方法為： [0022] 液面橫截面面積：
[0023] h為液面平均高度，從存儲(chǔ)器中讀取離當(dāng)前時(shí)刻最近的兩個(gè)液位計(jì)測(cè)量值相同時(shí) 刻的值;R為槽罐內(nèi)容器的半徑；
[0024] 液化天然氣體積

[0025] Vo為槽罐容積
[0026] 最大加/減速度絕對(duì)值
[0027] Tmax為固定槽罐所用材料的剪切強(qiáng)度極限，A為固定結(jié)構(gòu)橫截面積，k為安全系數(shù)， 可根據(jù)車輛情況進(jìn)行調(diào)整;P為液化天然氣密度。
[0028] 通常情況下，方法一計(jì)算所得的值小于方法二求得的加速度，判斷結(jié)果為：當(dāng)加速 度傳感器采集到的槽車當(dāng)前加速度/減速度絕對(duì)值小于槽罐內(nèi)液體發(fā)生翻滾的最大加速 度/減速度絕對(duì)值時(shí)，輸出信號(hào)1;當(dāng)加速度傳感器采集到的槽車當(dāng)前加速度/減速度絕對(duì)值 大于槽罐內(nèi)液體發(fā)生翻滾的最大加速度/減速度絕對(duì)值且小于對(duì)槽罐固定結(jié)構(gòu)造成應(yīng)力沖 擊損傷的加速度/減速度絕對(duì)值時(shí)，輸出信號(hào)2;當(dāng)加速度傳感器采集到的槽車當(dāng)前加速度/ 減速度絕對(duì)值大于對(duì)槽罐固定結(jié)構(gòu)造成應(yīng)力沖擊損傷的加速度/減速度絕對(duì)值時(shí)，輸出信 號(hào)3。
[0029] LED顯示單元可接收及顯示三種信號(hào)，分別表示槽車行駛正常、預(yù)警、警報(bào)。當(dāng)接受 信號(hào)為1時(shí)，顯示綠色；當(dāng)接受信號(hào)為2時(shí)，顯示黃色；當(dāng)接受信號(hào)為3時(shí)，顯示紅色。
[0030] 當(dāng)駕駛?cè)藛T看到LED顯示器顯示綠色信號(hào)時(shí)，表示當(dāng)前行駛正常，可繼續(xù)按當(dāng)前車 況行駛；當(dāng)LED顯示器顯示黃色信號(hào)時(shí)，表示當(dāng)前所執(zhí)行的啟動(dòng)、加速、制動(dòng)、減速等變速過(guò) 程已造成液面翻滾，可在路況條件允許的情況下適當(dāng)放緩變速過(guò)程，使液面恢復(fù)平穩(wěn)；當(dāng) LED顯示器顯示紅色信號(hào)時(shí)，表示當(dāng)前的變速過(guò)程不僅已造成液面翻滾，且液體對(duì)槽罐施加 的慣性作用力過(guò)大，以威脅到槽罐固定結(jié)構(gòu)的安全性，駕駛?cè)藛T需要及時(shí)放緩變速過(guò)程，以 保證槽罐的安全。
[0031] 傳感器采集的信號(hào)及處理器輸出信號(hào)最終均存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，以便后期進(jìn)行 數(shù)據(jù)分析或?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的上傳。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種液化天然氣槽車行駛控制裝置，所述液化天然氣槽車包括牽引車、連接在牽引 車后部并由牽引車帶動(dòng)行駛的拖車，所述天然氣槽罐臥倒平放在拖車上，其特征在于，包 括： 設(shè)置在槽罐內(nèi)容器兩端的低溫液面?zhèn)鞲衅?，用于采集槽罐?nèi)液化天然氣的液面信息； 設(shè)置在牽引車后部的水平方將加速度傳感器，用于監(jiān)測(cè)車輛的實(shí)時(shí)行駛車況； 設(shè)置在牽引車車頭內(nèi)駕駛座旁邊的數(shù)據(jù)處理器，所述數(shù)據(jù)處理器的輸入端連接低溫液 面?zhèn)鞲衅鞯妮敵龆撕图铀俣葌鞲衅鞯妮敵龆恕?. -種液化天然氣槽車行駛控制方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1:求得槽罐內(nèi)液化天然氣發(fā)生翻滾的最大加速度/減速度絕對(duì)值，以及槽罐對(duì)槽 罐固定結(jié)構(gòu)造成應(yīng)力沖擊損傷的最大加速度/減速度絕對(duì)值； 步驟2:當(dāng)加速度傳感器采集到的槽車當(dāng)前加速度/減速度絕對(duì)值小于槽罐內(nèi)液體發(fā)生 翻滾的最大加速度/減速度絕對(duì)值時(shí)，輸出信號(hào)1;當(dāng)加速度傳感器采集到的槽車當(dāng)前加速 度/減速度絕對(duì)值大于槽罐內(nèi)液體發(fā)生翻滾的最大加速度/減速度絕對(duì)值且小于對(duì)槽罐固 定結(jié)構(gòu)造成應(yīng)力沖擊損傷的加速度/減速度絕對(duì)值時(shí)，輸出信號(hào)2;當(dāng)加速度傳感器采集到 的槽車當(dāng)前加速度/減速度絕對(duì)值大于對(duì)槽罐固定結(jié)構(gòu)造成應(yīng)力沖擊損傷的加速度/減速 度絕對(duì)值時(shí)，輸出信號(hào)3; 步驟3: LED顯示單元接收并顯示三種信號(hào)，當(dāng)接受信號(hào)為1時(shí)，表示槽車行駛正常；當(dāng)接 受信號(hào)為2時(shí)，表示槽車行駛預(yù)警;當(dāng)接受信號(hào)為3時(shí)，表示槽車行駛警報(bào)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種液化天然氣槽車行駛控制方法，其特征在于:槽罐內(nèi)液體 發(fā)生翻滾的最大加速度/減速度絕對(duì)值的計(jì)算方法為:槽車在啟動(dòng)/停止時(shí)，使槽罐內(nèi)液化 天然氣在槽罐兩端位置的液面剛好達(dá)到頂部時(shí)的加速度/減速度絕對(duì)值； 槽罐對(duì)槽罐固定結(jié)構(gòu)造成應(yīng)力沖擊損傷的加速度/減速度絕對(duì)值的計(jì)算方法為：h為液面平均高度，從存儲(chǔ)器中讀取離當(dāng)前時(shí)刻最近的兩個(gè)液位計(jì)測(cè)量值相同時(shí)刻的 值;R為槽罐內(nèi)容器的半徑；Vo為槽罐容積imax為固定槽罐所用材料的剪切強(qiáng)度極限，A為固定結(jié)構(gòu)橫截面積，k為安全系數(shù)，可根 據(jù)車輛情況進(jìn)行調(diào)整;P為液化天然氣密度。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種液化天然氣槽車的行駛控制裝置和方法，該裝置包括設(shè)置在槽罐內(nèi)容器兩端的低溫液面?zhèn)鞲衅?，用于采集槽罐?nèi)液化天然氣的液面信息；設(shè)置在牽引車后部的水平方將加速度傳感器，用于監(jiān)測(cè)車輛的實(shí)時(shí)行駛車況；設(shè)置在牽引車車頭內(nèi)駕駛座旁邊的數(shù)據(jù)處理器，所述數(shù)據(jù)處理器的輸入端連接低溫液面?zhèn)鞲衅鞯妮敵龆撕图铀俣葌鞲衅鞯妮敵龆?。本發(fā)明有效降低液體慣性對(duì)槽罐固定結(jié)構(gòu)的沖擊損傷，以及低溫液體翻滾引起的更為劇烈的液化天然氣氣化，從而實(shí)現(xiàn)液化天然氣槽車的安全、合理駕駛。
【IPC分類】B60Q9/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105667391
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610041366
【發(fā)明人】倪中華, 嚴(yán)巖, 殷勁松
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年1月21日