本發(fā)明涉及一種管道應(yīng)急阻斷系統(tǒng)，尤其涉及一種具有蓄能功能的管道應(yīng)急阻斷控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近幾年來(lái)，各種危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)罐、工業(yè)易燃易爆介質(zhì)輸送管道、工業(yè)及城市燃?xì)夤艿赖热紵ㄊ鹿暑l現(xiàn)，造成了巨大的財(cái)產(chǎn)損失與人員傷亡。這些事故中尤其值得我們關(guān)注的是，由于未能快速有效地遏制一次事故，迅速衍生出的二次事故往往是造成了巨大的損失的直接原因。

目前在這些危險(xiǎn)介質(zhì)管道的應(yīng)急切斷裝置是各種計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)控制管道流動(dòng)介質(zhì)應(yīng)急切斷，但由于各種工業(yè)管道、化工危險(xiǎn)介質(zhì)儲(chǔ)罐、城市天然氣等管道分布非常廣，供電、供氣難度較大，后期維護(hù)難度巨大，更重要的是，在發(fā)生燃燒爆炸事故后，這些電路、氣路系統(tǒng)往往會(huì)被事故破壞而失去原有作用。一旦計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)或相關(guān)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)損壞，這些應(yīng)急堵漏閥關(guān)閉只能由人工干預(yù)，即需要人直接操作才能實(shí)現(xiàn)堵漏。

而在化學(xué)品事故發(fā)生后，譬如燃燒、爆炸事故現(xiàn)場(chǎng)常因人們無(wú)法靠近燃爆現(xiàn)場(chǎng)而無(wú)法在關(guān)閉閥門，進(jìn)而無(wú)法及時(shí)阻斷易燃易爆介質(zhì)快速流出，可能會(huì)形成更大面積的燃燒或爆炸，形成多米洛效應(yīng)。此時(shí)人們只有穿上防火服等冒著生命危險(xiǎn)到事故現(xiàn)場(chǎng)手工關(guān)閉有關(guān)閥門，人工干預(yù)堵漏方法的具有較多缺點(diǎn)：第一，人為響應(yīng)程序緩慢；第二，對(duì)操作人員要求高，緊急情況下需要操作人員既要具有專業(yè)能力又要熟悉事故現(xiàn)場(chǎng)；第三，需要為操作人員穿戴特殊防護(hù)裝備，再一次浪費(fèi)時(shí)間；第四，隨時(shí)有操作人員犧牲危險(xiǎn)。

工業(yè)管道、化工危險(xiǎn)介質(zhì)儲(chǔ)罐、城市天然氣管道如果發(fā)生意外泄漏后極易發(fā)生各種燃燒爆炸事故，很容易造成極大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，目前配備的管道危險(xiǎn)介質(zhì)流動(dòng)自動(dòng)切斷裝置，部署和后期維護(hù)難度大，更重要的是，在發(fā)生燃燒爆炸事故后，這些電路、氣路系統(tǒng)往往會(huì)被事故破壞，從而無(wú)法有效的在事故發(fā)生第一時(shí)間將危險(xiǎn)介質(zhì)流動(dòng)切斷。有些工業(yè)危險(xiǎn)介質(zhì)輸送管道，平時(shí)無(wú)需自動(dòng)控制系統(tǒng)經(jīng)常動(dòng)作，僅在事故發(fā)生時(shí)需要及時(shí)切斷。

因此，亟待解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供可在應(yīng)急時(shí)輸出適合電能來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)急切斷危險(xiǎn)介質(zhì)流動(dòng)和泄露，避免衍生出的二次事故造成更大損失的一種具有蓄能功能的管道應(yīng)急阻斷控制系統(tǒng)。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明公開(kāi)了一種具有蓄能功能的管道應(yīng)急阻斷控制系統(tǒng)，包括主控模塊、能量管理模塊、能量存儲(chǔ)模塊、執(zhí)行驅(qū)動(dòng)模塊和主備切換模塊；

所述主控模塊用于控制能量管理模塊和能量存儲(chǔ)模塊；

所述能量存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)電能，該能量存儲(chǔ)模塊的電能通過(guò)能量管理模塊轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)電能傳輸至執(zhí)行驅(qū)動(dòng)模塊；

所述執(zhí)行驅(qū)動(dòng)模塊用于控制管道的通斷；

所述主備切換模塊用于監(jiān)測(cè)外置主控系統(tǒng)的斷開(kāi)信號(hào)，并向主控模塊發(fā)出指令信號(hào)。

其中，還包括能量收集模塊，該能量收集模塊用于收集管道內(nèi)及其四周的能量且將收集到的能量通過(guò)能量管理模塊轉(zhuǎn)化為適用于能量存儲(chǔ)模塊的充電電能；所述能量收集模塊與主控模塊電連接。

再者，所述能量收集模塊包括光伏電池模塊、管道介質(zhì)波動(dòng)/振動(dòng)能量收集模塊、管道介質(zhì)流動(dòng)勢(shì)能轉(zhuǎn)換模塊和溫差熱電轉(zhuǎn)換模塊。

進(jìn)一步，所述能量存儲(chǔ)模塊是由單體法拉電容或多個(gè)法拉電容的混合串并構(gòu)成的大容量電容。本發(fā)明中能量存儲(chǔ)模塊利用了大容量法拉電容的小電流蓄能、非常小的漏電，以及較大電流的放電特性，降低對(duì)能量管理模塊尺寸和效率需求，從而使得該控制系統(tǒng)集成模塊尺寸盡量合理小巧化，同時(shí)法拉電容的大電流放電特點(diǎn)可有效匹配執(zhí)行驅(qū)動(dòng)模塊，例如常用的電磁閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

優(yōu)選的，還包括無(wú)線收發(fā)模塊，該無(wú)線收發(fā)模塊用于接收無(wú)線指令信號(hào)，并將指令信號(hào)傳輸至主控模塊。

進(jìn)一步，還包括管道參數(shù)收集模塊，該管道參數(shù)收集模塊用于收集管道內(nèi)介質(zhì)壓力和溫度信息，并將收集到的信息經(jīng)由無(wú)線收發(fā)模塊傳輸至主控模塊或手持無(wú)線終端。

優(yōu)選的，所述執(zhí)行驅(qū)動(dòng)模塊包括電磁閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、電動(dòng)閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的一種或多種的組合而成。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)在發(fā)生燃燒爆炸事故后，當(dāng)主控制電氣系統(tǒng)被事故破壞失效后，及時(shí)切換至應(yīng)急阻斷控制系統(tǒng)，在事故發(fā)生第一時(shí)間及時(shí)將危險(xiǎn)介質(zhì)流動(dòng)切斷，避免危險(xiǎn)進(jìn)一步擴(kuò)大。

(2)本發(fā)明中能量存儲(chǔ)模塊利用了大容量法拉電容的小電流蓄能、非常小的漏電，以及較大電流的放電特性，降低對(duì)能量管理模塊尺寸和效率需求，從而使得該控制系統(tǒng)集成模塊尺寸盡量合理小巧化，同時(shí)法拉電容的大電流放電特點(diǎn)可有效的匹配執(zhí)行驅(qū)動(dòng)模塊，例如常用的電磁閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；

(3)本發(fā)明中能量收集模塊可以在平時(shí)收集各種微小能量，應(yīng)急時(shí)可輸出適合電能給能量存儲(chǔ)模塊充電，包括能量存儲(chǔ)模塊具有充足電能來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)急切斷危險(xiǎn)介質(zhì)流動(dòng)和泄露；

(4)區(qū)別于現(xiàn)有管道應(yīng)急切斷自動(dòng)控制系統(tǒng)需要明線(電路、氣路)架設(shè)，本發(fā)明無(wú)需另設(shè)明線，特別適合于各種工業(yè)危險(xiǎn)介質(zhì)輸送管道、城市燃?xì)夤芫W(wǎng)、天然氣長(zhǎng)輸管道等閥門動(dòng)作不頻繁、現(xiàn)場(chǎng)布線不便等情況，更適合于作為現(xiàn)有傳統(tǒng)管道應(yīng)急自動(dòng)切斷后備系統(tǒng)，在因各種原因?qū)е略锌刂葡到y(tǒng)失效情況下自動(dòng)切換到本裝置控制，形成管道應(yīng)急切斷系統(tǒng)的最后保障。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的原理流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明一種具有蓄能功能的管道應(yīng)急阻斷控制系統(tǒng)，包括主控模塊1、能量管理模塊2、能量存儲(chǔ)模塊3、執(zhí)行驅(qū)動(dòng)模塊4、主備切換模塊5、能量收集模塊6、無(wú)線收發(fā)模塊7、手持無(wú)線終端8和管道參數(shù)收集模塊9。

其中主控模塊1用于控制能量管理模塊2和能量存儲(chǔ)模塊3；能量存儲(chǔ)模塊3用于存儲(chǔ)電能，該能量存儲(chǔ)模塊3的電能通過(guò)能量管理模塊2轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)電能傳輸至執(zhí)行驅(qū)動(dòng)模塊4；執(zhí)行驅(qū)動(dòng)模塊4用于控制管道的通斷；主備切換模塊5用于監(jiān)測(cè)外置主控系統(tǒng)的斷開(kāi)信號(hào)，并向主控模塊1發(fā)出指令信號(hào)。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)在發(fā)生燃燒爆炸事故后，當(dāng)主控制電氣系統(tǒng)被事故破壞失效后，及時(shí)切換至應(yīng)急阻斷控制系統(tǒng)，在事故發(fā)生第一時(shí)間及時(shí)將危險(xiǎn)介質(zhì)流動(dòng)切斷，避免危險(xiǎn)進(jìn)一步擴(kuò)大。

上述能量存儲(chǔ)模塊3是由單體法拉電容或多個(gè)法拉電容的混合串并構(gòu)成的大容量電容。本發(fā)明不采用具有充電電池，是因?yàn)楝F(xiàn)有的充電電池使用壽命有限、內(nèi)部不穩(wěn)定、會(huì)產(chǎn)生爆炸、漏電電流大。本發(fā)明中能量存儲(chǔ)模塊利用了大容量法拉電容的小電流蓄能、非常小的漏電，以及較大電流的放電特性，降低對(duì)能量管理模塊尺寸和效率需求，從而使得該控制系統(tǒng)集成模塊尺寸盡量合理小巧化，同時(shí)法拉電容的大電流放電特點(diǎn)可有效的匹配執(zhí)行驅(qū)動(dòng)模塊，例如常用的電磁閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明的能量管理模塊2推薦采用bq24259或與之功能相近的芯片，并由主控模塊1控制。能量存儲(chǔ)模塊3可采用12v，容量3-5法拉的法拉電容，也可根據(jù)具體驅(qū)動(dòng)能力，對(duì)法拉電容進(jìn)行并串接組合，以匹配阻斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)能力。執(zhí)行驅(qū)動(dòng)模塊4包括電磁閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、電動(dòng)閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的一種或多種的組合而成。上述能量收集模塊6用于收集管道內(nèi)及其四周的能量且將收集到的能量通過(guò)能量管理模塊2轉(zhuǎn)化為適用于能量存儲(chǔ)模塊3的充電電能；所述能量收集模塊6與主控模塊1電連接。能量收集模塊6包括光伏電池模塊、管道介質(zhì)波動(dòng)/振動(dòng)能量收集模塊、管道介質(zhì)流動(dòng)勢(shì)能轉(zhuǎn)換模塊和溫差熱電轉(zhuǎn)換模塊，優(yōu)選小尺寸的光伏電池。

本發(fā)明中無(wú)線收發(fā)模塊7用于接收由手持無(wú)線終端8發(fā)出的無(wú)線指令信號(hào)，并將指令信號(hào)傳輸至主控模塊1。本發(fā)明還包括管道參數(shù)收集模塊9，該管道參數(shù)收集模塊9用于收集管道內(nèi)介質(zhì)壓力和溫度信息，并將收集到的信息經(jīng)由無(wú)線收發(fā)模塊7傳輸至主控模塊1或手持無(wú)線終端8。主控模塊1和無(wú)線收發(fā)模塊7可分別由獨(dú)立的cpu與無(wú)線收發(fā)芯片構(gòu)成，也可以由cpu與無(wú)線收發(fā)一體的單一芯片構(gòu)成，推薦選擇低功耗芯片nrf52832或cc2630系列多核芯片。本發(fā)明中能量收集模塊可以在平時(shí)收集各種微小能量，應(yīng)急時(shí)可輸出適合電能給能量存儲(chǔ)模塊充電，包括能量存儲(chǔ)模塊具有充足電能來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)急切斷危險(xiǎn)介質(zhì)流動(dòng)和泄露。

區(qū)別于現(xiàn)有管道應(yīng)急切斷自動(dòng)控制系統(tǒng)需要明線(電路、氣路)架設(shè)，本發(fā)明無(wú)需另設(shè)明線，特別適合于各種工業(yè)危險(xiǎn)介質(zhì)輸送管道、城市燃?xì)夤芫W(wǎng)、天然氣長(zhǎng)輸管道等閥門動(dòng)作不頻繁、現(xiàn)場(chǎng)布線不便等情況，更適合于作為現(xiàn)有傳統(tǒng)管道應(yīng)急自動(dòng)切斷后備系統(tǒng)，在因各種原因?qū)е略锌刂葡到y(tǒng)失效情況下自動(dòng)切換到本裝置控制，形成管道應(yīng)急切斷系統(tǒng)的最后保障。