一種基於光纖光柵的儲罐底板形變在線監測裝置的製作方法
2023-09-21 20:10:35 1
專利名稱：一種基於光纖光柵的儲罐底板形變在線監測裝置的製作方法
一種基於光纖光柵的儲罐底板形變在線監測裝置技術領域
本發明屬於儲罐監測技術領域，特別是涉及一種基於光纖光柵的儲罐底板形變在線監測裝置。
背景技術：
目前，原油儲罐是存儲原油的重要設備，其安全運營關乎重大，一旦發生事故，不僅會帶來嚴重的經濟損失和人身傷亡，而且還會帶來不良的政治、經濟、環境影響。原油儲罐的失效原因很多，其中儲罐底板的受損將直接導致原油洩漏、儲罐毀壞等大型安全環保責任事故。從電化學角度分析，原油儲罐底板由於上表面直接接觸原油等腐蝕性內部介質， 下表面接觸地表，易有汙水等侵蝕情況發生；從力學角度分析，由於地基沉降的不均勻性， 以及原油不斷加壓、卸壓過程導致的交變載荷都會導致儲罐底板的變形。
對於原油儲罐底板目前缺乏行之有效的在線監測手段，國內外普遍採用周期性的開罐清理，然後進行無損探傷，耗費的時間成本、人力物力巨大，而檢測結論依賴於人的因素，存在人為誤差。尤其是外力對罐底板造成的微小變化常規無損探傷技術無法有效監測， 而失效過程往往是微應變的累積最終導致罐底板的塑性變形。發明內容
本發明為解決現有技術存在的問題，提供了一種基於光纖光柵的儲罐底板形變在線監測裝置。
本發明目的是提供一種具有結構簡單，操作方便，性能穩定，利用光纖作為傳感器件，趨勢預測可靠，數據精度高，實時檢測等特點的基於光纖光柵的儲罐底板形變在線監測直ο
本發明突破了原油儲罐底板無實時監測手段的技術盲點，本發明的提供了一種可以實時在線對原油儲罐底板進行形變監測新技術。使其可以通過傳感器，針對監測點準確監測形變風險的變化及趨勢。
本發明利用光纖作為傳感器件，採用分布式光纖應力傳感技術，通過檢測光纖光學參量的變化來感測原油儲罐底板焊縫的應力變化程度，從而反演出儲罐底板的形變情況。可以實現實時、網絡化的監測並給出原油儲罐底板應力變化程度及風險評估。
本發明基於光纖光柵的儲罐底板形變在線監測裝置採用如下技術方案一種基於光纖光柵的儲罐底板形變在線監測裝置，其特徵是在線監測裝置包括微處理器、光譜解調儀和光纖折射率傳感器；光纖折射率傳感器連接光譜解調儀，光譜解調儀連接微處理器；光纖折射率傳感器安裝於儲罐底部，感應儲罐底部預應力下的應力變化。
本發明基於光纖光柵的儲罐底板形變在線監測裝置還可以採用如下技術措施 所述的基於光纖光柵的儲罐底板形變在線監測裝置，其特點是光纖折射率傳感器有閃耀光纖光柵、單模光纖、光纖接頭，閃耀光纖光柵連接單模光纖，單模光纖與光纖接頭連接，閃耀光纖光柵穿入片狀外殼，放置於儲罐底部。3
所述的基於光纖光柵的儲罐底板形變在線監測裝置，其特點是片狀外殼為長方體結構，閃耀光纖光柵穿入片狀外殼的矩形區域。
所述的基於光纖光柵的儲罐底板形變在線監測裝置，其特點是閃耀光纖光柵為 1300nm ISOOnm波段的相位模板經紫外曝光法寫制，柵面傾斜角度5 10度，柵區長度 5 15mm0
所述的基於光纖光柵的儲罐底板形變在線監測裝置，其特點是單模光纖芯徑為 5 10um，外包層100 150nm um的1300nm 1800nm石英光纖。
所述的基於光纖光柵的儲罐底板形變在線監測裝置，其特點是片狀外殼長10 30mm,寬10 15mm，高1 2mm ；為耐腐蝕高分子硬脂材料。
本發明具有的優點和積極效果基於光纖光柵的儲罐底板形變在線監測裝置，由於採用了本發明全新的技術方案，與現有技術相比，本發明解決了一種新型的原油儲罐底板焊縫形變監測。利用光纖作為傳感器件，採用分布式光纖應力傳感技術，通過檢測光纖光學參量的變化來感測原油儲罐底板焊縫的應力變化程度，從而反演出儲罐底板的形變情況。可以實現實時、網絡化的監測並給出原油儲罐底板應力變化程度及風險評估。
本發明具有結構簡單，裝配緊湊，操作方便，省時省力，製造成本低，性能穩定可靠，使用壽命長，位置判斷準確，趨勢預測可靠，實時檢測，數據精度高等優點。
圖1是本發明原油儲罐基於光纖光柵的儲罐底板形變在線監測裝置結構示意圖； 圖2是本發明的閃耀光纖光柵傳感器的結構示意；圖3是圖2的俯視結構示意圖； 圖4是圖2的前視結構示意圖。
圖中，1.儲罐，2.光纖折射率傳感器，2. 1閃耀光纖光柵，2. 2單模光纖，2. 3外殼， 2. 4光纖接頭，3.單模光纖，4.光譜解調儀，5.光纖，6.計算機。
具體實施方式
為能進一步了解本發明的技術內容、特點及功效，茲列舉以下實例，並配合附圖詳細說明如下參照附圖1至圖4。
實施例1一種基於光纖光柵的儲罐底板形變在線監測裝置，包括微處理計算機6、光譜解調儀4 和表面貼片式光纖折射率傳感器2 ；表面貼片式光纖折射率傳感器2連接光譜解調儀4，光譜解調儀4連接計算機6 ；光纖折射率傳感器2安裝於儲罐1底部，感應儲罐底部預應力下的應力變化。
光纖折射率傳感器2有閃耀光纖光柵2. 1、單模光纖2. 2、光纖接頭2. 4，閃耀光纖光柵2. 1連接單模光纖2. 2，單模光纖2. 2與光纖接頭2. 4連接，閃耀光纖光柵2. 1穿入片狀外殼2. 3，放置於儲罐1底部。片狀外殼2. 3為長方體結構，閃耀光纖光柵2. 1穿入片狀外殼的矩形區域。
本實施例的詳細描述一種基於光纖傳感的原油儲罐底板形變監測，其技術方案如下 1.表面貼片式光纖折射率傳感器原油儲罐底板的焊縫是儲罐最為薄弱區域，也是在應力最為集中得區域。因此，設計了一種基於光纖的分布式折射率傳感器這種傳感器的核心是超長閃耀光纖光柵，其柵區長度可達幾十釐米。傳感器整體被設計為貼覆式片狀，並根據需要貼覆在焊縫處。當焊縫應力逐漸集中時，依據其集中程度不同，預應力的光纖光柵傳感器會發生相應得變化，而通過監測超長閃耀光柵投射光波長得變化，可以分析出應力變化及程度。
表面貼片式光纖折射率傳感器，主要結構包括超長閃耀光纖光柵2. 1，單模光纖 2. 2，片狀外殼2. 3，光纖接頭2. 4。其特點是將超長閃耀光纖光柵2. 1與單模光纖2. 2的一端進行連接。將單模光纖2. 2的另一端與光纖接頭進行連接。然後將其穿入立方體外殼 2. 3中。片狀外殼2. 3的結構為長方體結構，將超長閃耀光纖光柵2. 1的柵區放置於片狀外殼2. 3的矩形區域以使得其能在預應力下感應外界應力變化中。
2.原油儲罐底板焊縫形變監測網絡系統將多支表面貼片分布式光纖折射率傳感器貼覆在焊縫處，並通過光纖連接到光譜測量儀，從而構成原油儲罐底板焊縫的應力監測系統。監測系統實時監測各傳感器的傳感數據， 整理並分析油氣管線焊縫應力集中得狀態，並與歷史記錄進行對比，從而給出管線焊縫應力集中趨勢並進行風險評估，從而反演出罐底板的形變情況；原油儲罐底板焊縫形變監測網絡系統，主要結構包括表面貼片式光纖折射率傳感器 2，單模光纖3，光譜解調儀4，計算機6。其特點在於將各表面貼片式光纖折射率傳感器通過2單模光纖與3光譜解調儀相連。3光譜解調儀通過網線與4計算機相連。
表面貼片式光纖折射率傳感器1.超長閃耀光纖光柵採用1550nm波段的相位模板經紫外曝光法寫制。柵面傾斜角度8度。柵區長度10mm。2單模光纖採用芯徑為7um，外包層125um的1550nm石英光纖。3.片狀外殼採用長20mm，寬10mm，高2mm的長方體結構， 其材料為耐腐蝕的高分子硬脂材料。
權利要求
1.一種基於光纖光柵的儲罐底板形變在線監測裝置，其特徵是在線監測裝置包括微處理器、光譜解調儀和光纖折射率傳感器；光纖折射率傳感器連接光譜解調儀，光譜解調儀連接微處理器；光纖折射率傳感器安裝於儲罐底部，感應儲罐底部預應力下的應力變化。
2.按照權利要求1所述的基於光纖光柵的儲罐底板形變在線監測裝置，其特徵是光纖折射率傳感器有閃耀光纖光柵、單模光纖、光纖接頭，閃耀光纖光柵連接單模光纖，單模光纖與光纖接頭連接，閃耀光纖光柵穿入片狀外殼，放置於儲罐底部。
3.按照權利要求1所述的基於光纖光柵的儲罐底板形變在線監測裝置，其特徵是片狀外殼為長方體結構，閃耀光纖光柵穿入片狀外殼的矩形區域。
4.按照權利要求2或3所述的基於光纖光柵的儲罐底板形變在線監測裝置，其特徵是 閃耀光纖光柵為1300nm ISOOnm波段的相位模板經紫外曝光法寫制，柵面傾斜角度5 10度，柵區長度5 15謹。
5.按照權利要求2或3所述的基於光纖光柵的儲罐底板形變在線監測裝置，其特徵是 單模光纖芯徑為5 10um，外包層100 150nm um的1300nm 1800nm石英光纖。
6.按照權利要求2或3所述的基於光纖光柵的儲罐底板形變在線監測裝置，其特徵是 片狀外殼長10 30mm，寬10 15mm，高1 2mm ；為耐腐蝕高分子硬脂材料。
全文摘要
本發明涉及一種基於光纖光柵的儲罐底板形變在線監測裝置。本發明屬於儲罐監測技術領域。一種基於光纖光柵的儲罐底板形變在線監測裝置，其特點是在線監測裝置包括微處理器、光譜解調儀和光纖折射率傳感器；光纖折射率傳感器連接光譜解調儀，光譜解調儀連接微處理器；光纖折射率傳感器安裝於儲罐底部，感應儲罐底部預應力下的應力變化。本發明具有結構簡單，操作方便，性能穩定，利用光纖作為傳感器件，趨勢預測可靠，實時檢測，數據精度高等優點。
文檔編號G01B11/16GK102506740SQ201110357379
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月11日 優先權日2011年11月11日
發明者胡欣 申請人:天津億利科能源科技發展股份有限公司