TWI364531B - Apparatus for testing a liquid storage tank for leaks - Google Patents

Description

1364531 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於檢查汽油等液體儲存槽之洩漏的洩漏檢 1 查裝置。 【先前技術】 例如於加油站等中，係將汽油、輕油及燈油，儲存於地 面下所設置的液體儲存槽中。就消防法上的義務必須在此 液體儲存槽剛設置後及定期地檢查有無從槽中發生洩漏的 Φ 狀況。在檢查方法方面，一般有加壓試驗法、微加壓試驗 法、微減壓試驗法。 在加壓法方面，有氣體加壓法或液體加壓法，二者均係 將檢查用氣體或液體封入於檢查對象槽内部，並將槽内部 加壓至規定壓力並靜置後，再判斷壓降値是否維持於基準 内的數值。在氣體加壓法方面係使用氮氣（n2)，在液體加 壓法方面則主要使用水。 微加壓法係如同專利文獻 1所揭示，在槽内部封入氮

氣，並將槽内部加壓至規定壓力並靜置後，判斷壓降値是 否維持於基準値内。此情況，因為僅以槽内的氣相部内壁 檢查為目的，因此相較於加壓法，係施加較低的壓力。 微減壓法係將槽内部的氣相部減壓，並判斷壓力上昇値 是否維持於基準，此情況，因為氣相部仍是執行減壓，因 此檢查對象僅為氣相部内壁。 (專利文獻1 )曰本專利特開平1 0 - 1 9 7 1 7號公報 (專利文獻2 )美國專利第5 3 1 9 9 5 6號公報 312XP/發明說明書(補件)/94-10/94121580 5 a

1364531 【發明内容】 (發明所欲解決之問題） 若依照上述習知檢查方法，因為在加壓法方面，為進 檢查而使用滿槽的氣體或液體等媒體，當檢查現有儲存 的情況時，便將汽油等儲存物暫時全部排放出，待檢查 束後，便將槽内進行清洗，然後再將原本儲存物再度灌β 導致效率不彰。此外，因為檢查時間將耗費數小時，因 將無法進行迅速的判斷。 再者，在微加壓法及微減壓法方面，因為僅以氣相部 檢查對象，因此壓力並非施加能影響液相部的加減壓， 而二者均無法施行液相部的檢查。 所以，如專利文獻2所揭示，提案有將槽内減壓至接 真空的壓力，再檢查滲入槽内的地下水之方法。此檢測 法係組合：利用減壓所滲入地下水，測定槽底部水之水位 檢測洩漏孔的方法；以及利用氣泡滲入音，檢測從洩漏 朝槽内滲入空氣的方法。但是，此檢測方法係執行槽内 液相部洩漏檢測，且當槽内的液體下並未滯留有地下水 情況時、或微少滯留的情況時，並無法檢測出從洩漏孔 發生的水滲入，導致檢測精度降低。此外，氣泡的滲入 較微弱，並無法正確的檢測從微小洩漏孔所發生的空氣 入狀況。 本發明係有鑑於上述習知技術問題而完成者，.其目的 於提供一種即便在液體儲存槽中儲存有液體，仍可容易 正確地執行槽·;贫漏檢查的液體儲存槽之洩漏檢查裝置。 312ΧΡ/發明說明書(補件)/94-10/94121580 行 槽 結 而 為 因 近 方 而 孔 的 的 所 音 滲 在 且 6 1364531 (解決問題之手段）

本發明的液體儲存槽之洩漏檢查裝置，係包含有：在汽 油或輕油等液體儲存槽的周圍，至少一部分浸潰於水中的 狀態，對此液體儲存槽内部施行減壓的減壓裝置；插通於 上述液體儲存槽内的桿部；嵌合於此桿部，並漂浮於上述 液體儲存槽内的液體表面上，依照液面位置變化而沿上述 桿部進行移動的浮動子；此浮動子上所設置的可動磁鐵； 固定於上述桿部，且位於上述液體儲存槽内的基準磁鐵； 分別檢測上述可動磁鐵與基準磁鐵位置的位置變化感測 器；以及利用來自上述位置變化感測器的信號，求取上述 可動磁鐵相對於上述基準磁鐵之位置的計測裝置。 上述位置變化感測器係檢測出上述基準磁鐵位置、與上 述浮動子中所設置可動磁鐵位置變化的磁致伸縮.式線性感 測器。上述基準磁鐵係可固定於上述桿部下部，且位於上 述液體儲存槽液體内。此外，上述計測裝置係具備有判斷 上述可動磁鐵相對於上述基準磁鐵的位置變化，是否在一 定以上的程式等判斷手段。上述液體儲存槽係浸潰於水 中，並檢測此浸潰於水中部分的槽地方是否有洩漏。 再者，本發明的液體儲存槽之洩漏檢查裝置，係具備有： 安裝於上述液體儲存槽内液體所連接的固定物上，並檢測 振動加速度的加速度感測器；以及判斷來自上述加速度感 測器的信號變化是否在一定以上的判斷裝置。所檢測的加 速度係空氣從槽的洩漏孔進入於槽内，並在槽的液體内形 成氣泡而上昇，然後在液面處破裂所發生的音響式振動加 7

312XP/發明說明書(補件)/94-10/941215 80 1364531 速度。在上述加速度感測器中一體設置安裝用磁鐵部，上 述磁鐵部係對安裝對象的上述固定物塗佈滑脂後再安裝。 ' (發明效果） ^ 依照本發明的洩漏檢查裝置，不管液體儲存槽内的液體 量多寡，均可效率佳、正確且短時間地施行連接於地下水 之槽部分的氣相部與液相部的洩漏檢查。此外，可不受外 部溫度變化等狀況的影響，可施行極正確的測定。 再者，藉由使用加速度感測器進行檢測，亦可正確地執 # 行未連接於地下水部分之液體儲存槽内部的液相部洩漏檢 查0 【實施方式】 以下，針對本發明的液體儲存槽之洩漏檢查裝置一實施 形態，根據圖1、圖2進行説明。此實施形態的液體儲存 槽2係固定於地面下所形成的設置空間1中，使用於加油 站等地方。如圖1所示，槽2設置地方的地上部3鋪設著 混凝土 4等，並利用在此混凝土 4與設置空間1之地面間

所設置的固定器具6，牢固地將槽2固定。位於槽2上方 的地上部 3處設有人孔部 8，並在其内部設有供檢測槽 2 内液體儲存量用的計量管1 0、以及連接於抽取汽油等儲存 物12之抽取泵14的抽取管16。計量管10係從槽2内的 上端插入。從人孔部8插入的抽取管1 6係插入呈前端部靠 近槽2内底部的狀態。此外，設有將槽2内部的氣相空間 與外部連通的通氣管1 8，且通氣管 1 8的地上部係沿防火 壁20設置。

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1364531 此實施形態的洩漏檢查裝置係在儲存著液體的 執行槽2的氣相部與液層部之洩漏檢查，在洩漏檢 係使用屬於桧測液面位置變化之位置變化感測器的 縮式（magnetostrictio type)線性感測器22。磁致 線性感測器2 2係具備有：插通於計量管1 0内並浸潰 的桿部24 ;以及嵌合於此桿部24並漂浮於槽2内 表面上，且依照液面的位置變化而沿桿部2 4進行自 的浮動子2 5。 在浮動子2 5中設有可動磁鐵21，在桿部2 4下部 的儲存物1 2液内，設有固定於桿部2 4上的基準磁 在桿部2 4上端設有本體探針部2 7，從本體探針音 伸出檢測信號或電力用纜線2 9，纜線2 9係連接於 運算測量液面位置變化，同時判斷有無洩漏狀況之 電腦等計測裝置26。 再者，在構成減壓用管路的通氣管 18之地上部 連接著附有減壓用連接口與壓力監視用連接口的T 管2 8。T型連接管2 8的減壓用連接口，經由減壓裝 接管路 30而連接於防爆型減壓泵或噴射器等減 3 2，而壓力監視用連接口則連接於例如-5 0 k P a且最 1 k P a的壓力計3 4。 此實施形態的洩漏檢查方法，首先係利用減壓裝 將槽2内部的壓力以較儲存物1 2殘餘量與周圍地_ 液面間之差所相當的頭壓（head pressure)為更低 方式，對槽2之氣相部36施行減壓。設定減壓値係 312XP/發明說明書(補件)/94-10/9412 ] 580 狀態下 測方面 磁致伸 伸缩式 於液中 的液體 由移動 且槽2 鐵23。 P 27延 具備有 程式的 端部， 型連接 置的連 壓裝置 小刻度 置32， r水42 壓力之 考慮地 9 1364531 下水4 2水位，設定為自儲存物1 2的液面頭壓減掉地下水 位高頭壓。此外，雖水與油的比重差將構成問題，但是油 類的比重在1 . 0以下，即便較近似等於水，但是因為作用 於設定減壓値之安全側，所以，因比重差所產生的頭壓便 不考慮。 減壓値係例如以下述計算式而決定。減壓値P係例如在 5 k P a減壓的情況， P(kPa) = (AxO. 01 )-(BxO. 01 ) + 5 ··· (1)

在1 0 k P a減壓的情況， P(kPa ) = ( AχΟ· 0 1 ) - (Bx0· 01 ) + 1 0 …（2 ) 其中，P係指減壓設定値（單位k P a )，A係指槽内液面高（單 位m m)，B係指地下水位（單位m m)。此外，槽2内的減壓 値就安全觀點而言，設定為最大不超過20kPa以上。 其次，針對本實施形態所使用位置變化感測器的磁致伸 縮式線性感測器2 2，就其檢測原理進行説明。首先，若對 屬於桿部2 4的磁致伸縮線施加電流脈衝，便在磁致伸缩線 轴方向整個區域中產生圓周方向的磁場，若將磁鐵靠近此 磁致伸縮線，便僅有此部分被賦予軸方向磁場。然後，藉 由軸方向磁場與圓周方向磁場的合成，便將產生斜向磁 場，而僅此部分的桿部2 4發生扭轉畸變。此扭轉現象便屬 於機械振動，測量傳播時間，並測定附有可動磁鐵21的浮 動子25絕對位置。同樣地，亦測定桿部24上所固定的基 準磁鐵2 3位置。該等的測定分解能係可依0 . 0 0 5 % F S以下 (或0 . 0 0 5 m m )的高分解能力檢測液面位置變化。 10 312XP/發明說明書(補件)/94-10/94121580 1364531 本實施形態的槽2之洩漏檢測係若槽2内壁4 0存在有 極少的洩漏孔，便因減壓而使周圍的地下水從此洩漏孔中 滲入，檢測出儲存物1 2液面上昇。所滲入的地下水量係隨 洩漏孔大小、洩漏孔壓力、槽2液面寬廣度而變化。特別 係槽 2 液面的寬廣度將因槽大小與液位而大幅變化。所 以，為求判斷的簡單化，便取安全上的最小値，設定為判 斷有無洩漏的臨限值。

因為磁致伸縮式線性感測器 2 2具有能檢測出分解能力 0.0 0 5mm 細微液面位置變化的性能，所以，因周圍振動對 液面位置變化造成的影響或因溫度所產生的桿部 24膨脹 均將成為問題。特別係在測定中，本體探針部2 7在曝曬於 曰光直射的環境中進行測定時，隨測定時間的經過，桿部 2 4的熱膨脹將構成問題。為消除此熱膨脹的影響，在本實 施形態中便設置基準磁鐵2 3。 在此，'針對熱膨脹影響的消除原理說明如下。受熱膨脹 影響的部分為本體探針部2 7及其附近的桿部2 4，若將因 熱所產生的位置變化設定為△ tk，便可如圖2所示，將從 本體探針部27的原點0起至基準磁鐵23間的測定距離以 Tl + Atk表示，並將從本體探針部27的原點0起至可動磁 鐵21間的測定距離以T 2 +△ t k表示。距離T1為固定。所 以，有無洩漏狀況可藉由可動磁鐵2 1相對於固定的基準磁 鐵2 3之位置變化而進行判斷，此位置變化可表示為 (T1 + Δ tk)-(T2+A tk) = Tl-T2 …（3) ，依此得知可消除因熱膨脹所造成的影響△ tk。 11 3】2XP/發明說明書(補件)/94-10/94丨2】580

1364531 此實施形態的磁致伸縮式線性感測器22輸出受外 度的影響，與未設置基準磁鐵23之情況的輸出受外部 所產生的變化，係如圖3所示。在此實驗中，將磁致 ' 式線性感測器2 2的本體探針部2 7放入恆溫槽中，並 内溫度與輸出間的關係描點為圖形。 依此，設有基準磁鐵23之情況（2MG曲線），將不管 溫度如何，變化量幾乎保持一定狀態，相對於此，未 基準磁鐵之情況（1 M G曲線），將產生與槽内溫度呈比 Φ 變化量。所以，確認到藉由基準磁鐵2 3的設置，便可 不受到外部溫度的影響。 依照本實施形態的洩漏檢查裝置，例如在槽2的洩 查中，即便因外部的溫度而造成本體探針部2 7部分發 脹，仍可正確地檢測出微小的液面變化而檢測出洩 況。特別係藉由將基準磁鐵2 3設置於桿部2 4下部附 位於液體中，便可在不受外部溫度影響的狀態下，設 基準位置。 其次，針對本發明液體儲存槽之洩漏檢查裝置的另 施形態，根據圖4進行説明。其中，如同上述實施形 同的構造係賦予相同的元件符號並省略説明。此實施 的洩漏檢查裝置亦在儲存著液體的狀態下執行槽2的 部之洩漏檢查，係在洩漏檢測方面使用加速度感測器 加速度感測器 44係於下面具有磁鐵部，並固定於 人孔部8内部的抽取管1 6之屈曲部上端之儘可能平坦 上。在固定位置處塗佈滑脂（grease)並吸附加速度感 部溫 溫度 伸縮 將槽 槽内 設有 例的 幾乎 漏檢 生膨 漏狀 近並 定為 一實 態相 形態 液層 44 ° 位在 的面 測器 312XP/發明說明書(補件)/94-10/94121580 12 ⑧ 1364531 44的磁鐵部。加速度感測器44的輸出係經由放大器45而 輸出給電腦等判斷裝置4 6。加速度感測器4 4係檢測出如 因壓電元件所產生的畸變或檢測靜電電容之變化，最好係 * 檢測3維方向的振動加速度，轉換為電氣信號且輸出。 此實施形態的洩漏檢查方法，首先係利用減壓裝置 32 將槽2内部的壓力以較儲存物1 2殘餘量所產生頭壓為更低 壓力之方式，對槽2之氣相部36施行減壓。藉此，在槽2 的液相部3 8内壁4 0存在有洩漏孔的情況，空氣將從洩漏 Φ 孔進入槽2内，並在槽2内的儲存物12液體内形成氣泡並 上昇。若此氣泡到達儲存物1 2液面，便將在液面處破裂， 藉此便將發生音響式振動。此振動將傳遞給插入於槽2液 相部3 8中的抽取管1 6上，利用加速度感測器4 4檢測此振 動的加速度。由加速度感測器4 4所輸出的信號，便經由放 大器4 5傳送給電腦等判斷裝置4 6，俾執行信號識別。然 後，利用減壓後的加速度感測器4 4輸出是否在數分鐘程度 的既定時間内便達一定位準以上的高値檢查有無洩漏。

判斷位準係僅要出現氣泡破裂聲音的話便判斷有洩 漏，因此若產生較減壓前的信號位準高出例如6db以上之 信號的話，便判斷有洩漏狀況，而若低於此信號位準的話 便判斷為無洩漏。 在此針對加速度檢測的意義進行説明。此振動的運動係 依三角函數的餘弦或正弦表示，並執行週期運動。其中， 使用餘弦，若將距均衡點的距離設為X，則 X = a c 〇 s ω t ··· (4) 13 312XP/發明說明書(補件)/94-10/941215 80 1364531 ，在振動的情況為位置變化量。其中，ω為角頻率，若將 頻率設定為f，則ω = 2 π f。a係指振幅，t係指時間。所 以，運動便依2ττ/ω的相同週期重複。 然後，此運動係具有速度或加速度，如下式（5 )'( 6 )， 速度係將上述位置變化量X的式（4 )施行1次微分，加速度 係將上式（4 )施行2次微分而計算出。 速度= d(acoso; t)/dt = -a&j sino t = a6i)cos(6Jt+7r/2) ··· (5)

加速度= d2(acoso; t)/dt2 = a6j 2cos(6J t+π ) ··· (6) 由該等式，振動速度將與頻率成比例地增加，而振動加 速度則將與頻率的平方成比例地增加。由此現象，可謂在 頻率高達某程度的情況，利用振動加速度的檢測可更優越 地檢.測出微小氣泡所產生的輕微振動。 依照此實施形態的洩漏檢查裝置，例如當槽2的液相部 36洩漏檢查之際，即便液相部38内壁40存在有屮0. 3mm 以下的微小洩漏孔，仍可藉由使用加速度感測器44而檢測 出，且因為可在儲存物1 2儲存狀態下進行檢查，因而效率 佳。此外，藉由除了使用檢測液面的線性感測器之上述實 施形態外尚使用此加速度感測器，便可不管液體儲存槽周 圍有無地下水，均可檢測液相部有無洩漏。 另外，本發明中，液體儲存槽的儲存物液種係可適用於 如：汽油、醇類、溶劑類、燈油、輕油、重油等動黏度未滿 150mm2/s的液體。此外，基準磁鐵僅要在液體儲存槽内位 於不受外部溫度影響之位置處便可，亦可位於桿部下端部 312XP/發明說明書(補件)/94-10/94121580 14 ⑧ 1364531 以外的位置。另外，使用加速度感測器的洩漏檢查裝置， 除了槽外壁周圍沒有水的情況之外，其餘諸如地下槽的液 相部液面較高於槽設置空間的地下水水位之情況，亦可適 用於槽内液面與地下水水面間之槽内壁的洩漏檢查。而 且，亦可適用於地面上的液體槽，用途不拘。 【圖式簡單說明】 圖1為顯示將本發明一實施形態的洩漏檢查裝置安裝於 液體儲存槽的狀態之概略縱剖圖。

圖2為顯示本發明一實施形態的洩漏檢查裝置之磁致伸 縮式線性感測器之正面圖。 圖3為將本發明一實施形態之洩漏檢查裝置受溫度上昇 的影響與於未使用基準磁鐵之情況比較的圖形。 圖4為顯示將本發明另一實施形態之洩漏檢查裝置的加 速度感測器安裝於液體儲存槽之狀態的概略縱剖圖。 【主要元件符號說明】 1 設置空間 2 槽 3 地上部 4 混凝土 6 固定器具 8 人孔部 10 計量管 12 儲存物 14 抽取泵 3丨2XP/發明說明書(補件)/94-10/94丨2 ] 580 15 ⑧ 1364531 16 抽取管 18 通氣管 20 防火壁 ' 2 1 可動磁鐵 22 磁致伸缩式線性感測器 23 基準磁鐵 24 桿部 25 浮動子 Φ 26計測裝置 2 7 本體探針部 28 T型連接管 2 9 纜線 3 0 連接管路 32 減壓裝置 34 壓力計 ^36 氣相部 38 液相部 40 内壁 4 2 地下水 4 4 加速度感測器 45 放大器 46 判斷裝置 16 312XP/發明說明書(補件)/94-10/94121580

Claims (1)

1364531 NOV - 4 2011' 替換本 十、申請專利範圍： 1. 一種液體儲存槽之洩漏檢查裝置，其中，液體儲存槽 周圍之至少一部分浸潰於水中，此裝置包含有： 減壓裝置，將液體儲存槽之内部施行減壓； 桿部，其適於被插通於液體儲存槽内； 浮動子，其嵌合至該桿部，以使漂浮於液體儲存槽内的 液體之表面，而該浮動子係可依照液面之位置變化而沿桿 部進行移動； 可動磁鐵，其設置於該浮動子上； 基準磁鐵，其固定於桿部之下部，使其位於液體儲存槽 中之液體内； 磁致伸縮式線性感測器，其檢測可動磁鐵與基準磁鐵之 位置； 計測裝置，其依照來自磁致伸縮式線性感測器的信號， 判斷可動磁鐵相對於基準磁鐵的位置，並判斷可動磁鐵相 對於基準磁鐵的位置變化是否在一定以上； 加速度感測器，其安裝於液體儲存槽内液體所連接的固 定物上，並檢測振動之加速度；以及 判斷裝置，其判斷來自加速度感測器的信號變化是否在 —定以上。 2 .如申請專利範圍第 1項之液體儲存槽之洩漏檢查裝 置，其中，該加速度感測器係一體設置有安裝用磁鐵部， 而且，此磁鐵部係對作為安裝對象的固定物塗佈滑脂並予 以安裝。 17 94121580 1364531 NOV - 4 2011 替換頁 Η—、圖式： . 1/4

23 基準磁鐵 16 40 1364531 2/4 2 圖 2 2 ❿

⑧ 1364531 3/4 圖3 溫度特性

-^-1 MG --2MG ^ 0.800 5 0.600 0-400 ^ 0.200 ^ 0.000 -0.200 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 槽内溫度 （°C) 1364531 4/4 圖4 28T型接続管

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