一種液化天然氣槽車行駛控制裝置和方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及液化天然氣運輸領域，尤其涉及對液化天然氣槽車行駛過程的控制方 法和裝置。
【背景技術】
[0002] 液化天然氣運輸是天然氣產業在下游應用領域的關鍵過程，連接著液化天然氣儲 存站和城市液化天然氣加氣站，通常采用槽車進行陸地運輸，具有靈活快捷的特點。然而， 由于液化天然氣的存儲環境為-162Γ、常壓儲罐存儲，在運輸過程中由壁面換熱、震動等因 素引起的氣化現象不可忽略，氣化后的天然氣必須進行排放，否則會造成槽罐壓力過大。因 此如何降低液化天然氣槽車運輸過程的氣化量，減少資源浪費，同時提高槽車的行駛安全 系數，成為液化天然氣槽車研究領域中的重要課題。
[0003] 液化天然氣在槽罐內呈液體狀態，粘度較低，當槽車處于加速或減速狀態時，由于 慣性會在罐體兩端產生較大液位差，甚至造成液體在罐內翻滾，加快液化天然氣的氣化;同 時液體會對槽罐產生與行駛方向相反的作用力，對槽罐固定結構產生應力沖擊。因此需要 對駕駛人員提供其在加速或減速行駛時的參考信息，輔助其控制車輛的變速過程，對液化 天然氣槽車的安全、合理駕駛具有重要意義。
【發明內容】
[0004] 本發明要解決的技術問題是:現有技術不能對駕駛人員提供與槽罐內液體相關聯 的駕駛輔助信息。
[0005] 為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：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行駛的拖車，所 述天然氣槽罐臥倒平放在拖車上，包括:設置在槽罐內容器兩端的低溫液面傳感器，用于采 集槽罐內液化天然氣的液面信息；設置在牽引車后部的水平方將加速度傳感器，用于監測 車輛的實時行駛車況;設置在牽引車車頭內駕駛座旁邊的數據處理器，所述數據處理器的 輸入端連接低溫液面傳感器的輸出端和加速度傳感器的輸出端。
[0006] -種液化天然氣槽車行駛控制方法，包括以下步驟:步驟1:求得槽罐內液化天然 氣發生翻滾的最大加速度/減速度絕對值，以及槽罐對槽罐固定結構造成應力沖擊損傷的 最大加速度/減速度絕對值;步驟2 :當加速度傳感器采集到的槽車當前加速度/減速度絕對 值小于槽罐內液體發生翻滾的最大加速度/減速度絕對值時，輸出信號1;當加速度傳感器 采集到的槽車當前加速度/減速度絕對值大于槽罐內液體發生翻滾的最大加速度/減速度 絕對值且小于對槽罐固定結構造成應力沖擊損傷的加速度/減速度絕對值時，輸出信號2; 當加速度傳感器采集到的槽車當前加速度/減速度絕對值大于對槽罐固定結構造成應力沖 擊損傷的加速度/減速度絕對值時，輸出信號3;步驟3: LED顯示單元接收并顯示三種信號， 當接受信號為1時，表示槽車行駛正常；當接受信號為2時，表示槽車行駛預警；當接受信號 為3時，表示槽車行駛警報。
[0007] 進一步，槽罐內液體發生翻滾的最大加速度/減速度絕對值的計算方法為:槽車在 啟動/停止時，使槽罐內液化天然氣在槽罐兩端位置的液面剛好達到頂部時的加速度/減速 度絕對值;槽罐對槽罐固定結構造成應力沖擊損傷的加速度/減速度絕對值的計算方法為：
[0008] 液面橫截面面積：
[0009] h為液面平均高度，從存儲器中讀取離當前時刻最近的兩個液位計測量值相同時 刻的值;R為槽罐內容器的半徑；
[0010]液化天然氣體積：4 % X ^
[0011] Vq為槽罐容積
[0012] 最大加/減速度絕對值：N卜
[0013] Tmax為固定槽罐所用材料的剪切強度極限，A為固定結構橫截面積，k為安全系數， 可根據車輛情況進行調整;P為液化天然氣密度。
[0014] 本發明的優點是:本發明結構簡單，利用低溫液體液位傳感器對槽罐內液化天然 氣余量進行監控，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 據上傳至中央處理器，通過預先設定在數據處理器中的程序計算出當前液位條件下的最大 加速度/減速度絕對值；當實際行駛數據超出該計算結果時，通過LED顯示設備對司機進行 提醒，修正車輛車況，有效降低液體慣性對槽罐固定結構的沖擊損傷，以及低溫液體翻滾引 起的更為劇烈的液化天然氣氣化，從而實現液化天然氣槽車的安全、合理駕駛。
【附圖說明】：
[0015] 圖1為本發明液化天然氣槽車行駛控制裝置示意圖。
[0016] 圖2為本發明液化天然氣槽車行駛控制裝置電路圖。
【具體實施方式】：
[0017] 下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0018] 如圖1-2所示，本發明液化天然氣槽車行駛控制裝置具體包括:設置在槽罐內容器 兩端的低溫液面傳感器1，用于采集槽罐內液化天然氣的液面信息，并將采集到的液面高度 數據上傳至數據處理器3;設置在牽引車后部的水平方將加速度傳感器2，用于監測車輛的 實時行駛車況，并將采集到的車況數據上傳至數據處理器3;數據處理器3為集成的數據收 集、處理、顯示模塊，包括數據處理器、LED信號顯示、數據存儲器，以及數據線、電源。
[0019] 數據處理模塊的計算策略為：
[0020] 槽罐內液體發生翻滾的最大加速度/減速度絕對值的計算方法為:槽車在啟動/停 止時，使槽罐內液化天然氣在槽罐兩端位置的液面剛好達到頂部時的加速度/減速度絕對 值；
[0021] 槽罐對槽罐固定結構造成應力沖擊損傷的加速度/減速度絕對值的計算方法為： [0022] 液面橫截面面積：
[0023] h為液面平均高度，從存儲器中讀取離當前時刻最近的兩個液位計測量值相同時 刻的值;R為槽罐內容器的半徑；
[0024] 液化天然氣體積
[0025] Vo為槽罐容積
[0026] 最大加/減速度絕對值
[0027] Tmax為固定槽罐所用材料的剪切強度極限，A為固定結構橫截面積，k為安全系數， 可根據車輛情況進行調整;P為液化天然氣密度。
[0028] 通常情況下，方法一計算所得的值小于方法二求得的加速度，判斷結果為：當加速 度傳感器采集到的槽車當前加速度/減速度絕對值小于槽罐內液體發生翻滾的最大加速 度/減速度絕對值時，輸出信號1;當加速度傳感器采集到的槽車當前加速度/減速度絕對值 大于槽罐內液體發生翻滾的最大加速度/減速度絕對值且小于對槽罐固定結構造成應力沖 擊損傷的加速度/減速度絕對值時，輸出信號2;當加速度傳感器采集到的槽車當前加速度/ 減速度絕對值大于對槽罐固定結構造成應力沖擊損傷的加速度/減速度絕對值時，輸出信 號3。
[0029] LED顯示單元可接收及顯示三種信號，分別表示槽車行駛正常、預警、警報。當接受 信號為1時，顯示綠色；當接受信號為2時，顯示黃色；當接受信號為3時，顯示紅色。
[0030] 當駕駛人員看到LED顯示器顯示綠色信號時，表示當前行駛正常，可繼續按當前車 況行駛；當LED顯示器顯示黃色信號時，表示當前所執行的啟動、加速、制動、減速等變速過 程已造成液面翻滾，可在路況條件允許的情況下適當放緩變速過程，使液面恢復平穩；當 LED顯示器顯示紅色信號時，表示當前的變速過程不僅已造成液面翻滾，且液體對槽罐施加 的慣性作用力過大，以威脅到槽罐固定結構的安全性，駕駛人員需要及時放緩變速過程，以 保證槽罐的安全。
[0031] 傳感器采集的信號及處理器輸出信號最終均存儲在數據存儲器中，以便后期進行 數據分析或實現實時數據的上傳。
【主權項】
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： 設置在槽罐內容器兩端的低溫液面傳感器，用于采集槽罐內液化天然氣的液面信息； 設置在牽引車后部的水平方將加速度傳感器，用于監測車輛的實時行駛車況； 設置在牽引車車頭內駕駛座旁邊的數據處理器，所述數據處理器的輸入端連接低溫液 面傳感器的輸出端和加速度傳感器的輸出端。2. -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:求得槽罐內液化天然氣發生翻滾的最大加速度/減速度絕對值，以及槽罐對槽 罐固定結構造成應力沖擊損傷的最大加速度/減速度絕對值； 步驟2:當加速度傳感器采集到的槽車當前加速度/減速度絕對值小于槽罐內液體發生 翻滾的最大加速度/減速度絕對值時，輸出信號1;當加速度傳感器采集到的槽車當前加速 度/減速度絕對值大于槽罐內液體發生翻滾的最大加速度/減速度絕對值且小于對槽罐固 定結構造成應力沖擊損傷的加速度/減速度絕對值時，輸出信號2;當加速度傳感器采集到 的槽車當前加速度/減速度絕對值大于對槽罐固定結構造成應力沖擊損傷的加速度/減速 度絕對值時，輸出信號3; 步驟3: LED顯示單元接收并顯示三種信號，當接受信號為1時，表示槽車行駛正常；當接 受信號為2時，表示槽車行駛預警;當接受信號為3時，表示槽車行駛警報。3. 根據權利要求2所述的一種液化天然氣槽車行駛控制方法，其特征在于:槽罐內液體 發生翻滾的最大加速度/減速度絕對值的計算方法為:槽車在啟動/停止時，使槽罐內液化 天然氣在槽罐兩端位置的液面剛好達到頂部時的加速度/減速度絕對值； 槽罐對槽罐固定結構造成應力沖擊損傷的加速度/減速度絕對值的計算方法為：h為液面平均高度，從存儲器中讀取離當前時刻最近的兩個液位計測量值相同時刻的 值;R為槽罐內容器的半徑；Vo為槽罐容積imax為固定槽罐所用材料的剪切強度極限，A為固定結構橫截面積，k為安全系數，可根 據車輛情況進行調整;P為液化天然氣密度。
【專利摘要】本發明公開了一種液化天然氣槽車的行駛控制裝置和方法，該裝置包括設置在槽罐內容器兩端的低溫液面傳感器，用于采集槽罐內液化天然氣的液面信息；設置在牽引車后部的水平方將加速度傳感器，用于監測車輛的實時行駛車況；設置在牽引車車頭內駕駛座旁邊的數據處理器，所述數據處理器的輸入端連接低溫液面傳感器的輸出端和加速度傳感器的輸出端。本發明有效降低液體慣性對槽罐固定結構的沖擊損傷，以及低溫液體翻滾引起的更為劇烈的液化天然氣氣化，從而實現液化天然氣槽車的安全、合理駕駛。
【IPC分類】B60Q9/00
【公開號】CN105667391
【申請號】CN201610041366
【發明人】倪中華, 嚴巖, 殷勁松
【申請人】東南大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月21日