常壓儲罐罐底洩漏光纖檢測系統的製作方法
2024-03-09 04:07:15
專利名稱：常壓儲罐罐底洩漏光纖檢測系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於油罐檢測裝置，特別涉及一種常壓儲罐罐底洩漏光纖檢測 系統。
技術背景目前，我國在油儲罐洩漏檢測技術大多數釆用人工觀測方法。這種方 法存在一系列的問題，如檢測精度低，受環境因素、人員因素影響大，需 要花很大的人工工作量，工作效率低，無法實現全天候測量，只能在洩漏 比較嚴重時才能發現，無法確定洩漏的位置，存在較嚴重的環境汙染問題、 安全保障性差等，會給油品的管理造成很大的損失。發明內容本發明所要解決的技術問題是提供一種常壓儲罐罐底洩漏光纖檢測 系統。隨著光纖傳感技術的發展，光纖傳感器正在逐步地應用於工業過程 控制及其計量檢測中。同時，因光纖傳感探測單元和光纖信號傳輸線均不 載有電流，因而就傳感器本身來說是防爆的，且對現場電源沒有任何依賴 性。是一種安全監測報警系統。可以安全地用於石油、化工部門，尤其是 對於易燃、易爆的石油、化工產品的檢測，光纖傳感器更顯示出它本質上 防燃、防爆的優點。本發明的技術方案是一種常壓儲罐罐底洩漏光纖檢測系統，其特徵在於它由多路傳感系 統組成，多路傳感系統採用雷射器作為入射光源，入射光源連接採用光纖 作的光強型傳感光纖，入射光經光纖分路耦合器分為多路，分別經過各路光纖到達多個傳感探頭，在傳感探頭附近有探測反射光用的光電探測器PIN管，光電探測器PIN管連接放大電路,，放大電路與數據採集卡連接，數據 採集卡連接工控機進行數據分析、處理、顯示和記錄檢測系統軟體自動報 警。
放大電路是採用LM224低功耗4路放大晶片，放大後由l， 2， 3， 4埠輸出放大的信號電壓值；LM224低功耗4路放大晶片中每路連接外圍接口電路。本發明效果是本項目採用光纖傳感檢測技術，強固型工控機系統對常壓儲罐的洩漏 進行監測，比其他種類傳感器具有的優點為不受電磁幹擾、靈敏度高、 響應速度快、重量輕、結構緊湊、使用靈活。可以實現信號長距離傳輸和 集中處理，可以利用多種復用技術，實現陣列傳感檢測。光纖傳感器可在 高溫、腐蝕性或防電防爆環境應用，使用壽命長，安全可靠。系統安全性 高、防爆防溼性強、抗幹擾、長期可靠的常壓儲罐罐底洩漏光纖檢測系統。 本項目應用範圍可以適用於多種常壓儲罐的監測，可以避免大量洩漏損耗， 保證安全生產，減少環境汙染。安全型常壓儲罐罐底洩漏檢測系統能在儲罐密閉的情況下，實現對儲 罐中油品洩漏的自動實時監測，精確反映出儲罐的運行情況，提高了測量 數據的可信賴性和準確性。該系統監測精度高、速度快、報警及時、定位準確、抗幹擾力強，系 統操作簡便，能以曲線和數字兩種形式，實時顯示儲罐洩露的區域位置、 漏洩時間和洩漏量數值，聲光報警。各項參數可長期保存，檢索査詢方便。 系統通訊方式靈活，能實現異地査詢和監控，從而加快處理速度，降低經 濟損失，減少環境汙染。
圖1是系統結構示意圖 圖2.是放大電路 圖3.是單路外圍接口電路 圖4是報警電路具體實施方式
傳感系統採用雷射器作為入射光源，用單模光纖作為光強型傳感光纖， 入射光經光纖分路耦合器分為32路，分別經過各路光纖到達32個傳感頭， 光在傳感探頭的光纖端面入射到油，水或者空氣產生不同強度的反射，反射光用光電探測器PIN管檢測並經過放大電路，與數據採集卡連接，由工控機進行數據分析、處理、顯示、記錄和報警。系統包括傳感器和信號菜集分析處理整套裝置。可以檢測32路傳感信號。進行模擬監測洩漏試驗。傳感器分布點數為32個，位置可按使用要求布置。監測時間根據監測要求可實現定時周期性監測或連續實時監測，可按需要調整。檢測種類油、水或其混合物等。 檢測量洩漏物料導致傳感器浸潤。 傳感器監測距離任意距離，根據需要可調。 傳感器適用溫度-30°C 70°C監測範圍罐底全位置可測，分區域顯示洩漏部位。 主要技術內容系統構成系統結構圖如圖1所示。這種傳感原理是根據菲涅耳公式闡述的基本原理進行工作的。當光束 以小於全反射的臨界角入射時，各種不同折射率的液體，在界面處其反射 率也隨之變化，通過檢測反射光的強弱變化，確定是否有液體洩漏情況。光路部分入射光經單模光纖輸入，經光纖分路耦合器分為32路，分別經過各路 光纖到達32個傳感頭，光在傳感探頭的光纖端面入射到油，水或者空氣產 生不同強度的反射，反射光用PIN光電管轉換成電信號並經過放大電路， 檢測器其電壓值，根據電壓值可以識別光纖傳感頭周圍是否有油或水洩漏。電路部分包括32路光電轉換電路，和32路放大電路(1)放大電路放大電路實現的功能用32路PIN進行光強探測， 完成光電轉換後，把電信號放大。放大電路如圖2所示，我們採用LM224低功耗4路放大晶片，放大後由1， 2， 3， 4埠輸出放大的信號電壓值(輸出電壓範圍可調)。該晶片 由四個獨立而性能相近的電路組成，成本低，單電源供電，可節約安裝空 間、使用方便，適於多路放大。LM224低功耗4路放大晶片中每路外圍接口 電路如圖3所示。
如圖2我們取R產O. 5k, R2=100k，則該電路可以對信號進行201倍的放 大，通過R3可以調整輸出端放大電壓值。我們選取了8個LM224晶片對32 路光電探測信號進行放大，8個片子共用+ 5v的供電電壓， 一個公共地。 經測試完全符合對信號的放大要求。(2)報警電路如圖4所示，我們採用CA339晶片， 一路輸入的為放大後的信號電壓， 一路作為參考比較電壓，當信號電壓低於參考電壓的時候，CA339開始出現 輸出電壓，經過LM358放大後，然後經過9014電流放大以後，帶動蜂鳴 器報警。 報警說明對於手持的設備我們設置32路共用一個報警電路。 對於工控機進行檢測的報警系統，我們設定為軟體自動報警。 工控機部分漏油監測系統軟硬體部分功能:多點傳感數據的採集與數值顯示； 全部測量點實測電壓的分布曲線；測量數據的歷史記錄；報警閾值電壓 的設置。我們基於VB軟體進行了軟體部分的設計，利用VB對PCI數據採 集卡進行控制。建立了基於Access的用戶資料庫和採集的信號的數據 庫。具體介紹如下(1)啟動界面。輸入用戶名和密碼，點擊"確定"，同時加載PCI 數據採集卡。進入功能選擇界面。點擊"退出"，退出此系統。為了保 密，該項目負責人可以自行設定帳號和密碼，對整個系統進行管理。(2) 功能選擇頁面。點擊"數據採集"會進入數據採集界面。點 擊"查看報告"會進入"査看報告"的界面。點擊"用戶設置"進入用 戶設置界面。點擊"返回"為啟動界面。"退出"為退出該系統。(3) "數據採集"界面。同時對32路信號進行數據採集。左端為 信號的波形圖，可以看出噪音，穩定性。右端為32路的所採集到的電 壓值，同時會在左端的波形圖中顯示出來。中間的channel是32個按 鈕，通過控制按鈕來進行通道選擇。按鍵功能"上次輸出"為調用在 上次所測的電壓值。"開始記錄"開始進行數據採集和處理。"暫停"暫 時停止當前的工作。"停止"時當前的工作停止，需要重新進行數據採
集。"當前電壓保存"對當前採集的的數據進行保存，我們建立了基於Access的資料庫，進行數據的處理和分析。"臨時保存"為保存當前的 電壓值，便於和後續的數據進行比較。"退出"為退出工作系統。(4) 建立了基於Access的資料庫進行數據的處理與分析，查詢類 型分兩種是否報警和按通道査詢。選擇前者，需要輸入査詢條件"是" 或者"不是"，可以査詢到產生報警的通道。選擇後者，輸入通道數， 可以對相應的通道數進行數據査詢。功能鍵"查詢"開始進行査詢。"返回"為返回功能界面。(5) 建立了用戶資料庫，通過它可以添加用戶和刪除用戶。
權利要求
1、一種常壓儲罐罐底洩漏光纖檢測系統，其特徵在於它由多路傳感系統組成，多路傳感系統採用雷射器作為入射光源，入射光源連接採用光纖作的光強型傳感光纖，入射光經光纖分路耦合器分為多路，分別經過各路光纖到達多個傳感探頭，在傳感探頭附近有探測反射光用的光電探測器PIN管，光電探測器PIN管連接放大電路，放大電路與數據採集卡連接，數據採集卡連接工控機進行數據分析、處理、顯示和記錄檢測系統軟體自動報警。
2、 根據權利要求1所述的常壓儲罐罐底洩漏光纖檢測系統，其特 徵在於放大電路是採用LM224低功耗4路放大晶片，放大後由l， 2， 3， 4埠輸出放大的信號電壓值；LM224低功耗4路放大晶片中每路連 接外圍接口電路。
全文摘要
一種常壓儲罐罐底洩漏光纖檢測系統，它由多路傳感系統組成，多路傳感系統採用雷射器作為入射光源，入射光源由光纖連接至光強型光纖傳感探頭，再經光纖耦合器分為多路，到達多個傳感探頭，傳感探頭探測到的反射光進入PIN管，經光電轉換和放大電路，然後與數據採集卡連接，數據採集卡連接工控機進行數據分析、處理、顯示和記錄。檢測系統由軟體自動報警。該系統監測精度高、速度快、報警及時、定位準確、抗幹擾力強、安全性高，系統操作簡便，能以曲線和數字兩種形式，實時顯示儲罐洩露的區域位置、和漏洩時間，聲光報警。系統通訊方式靈活，能實現異地查詢和監控，從而加快處理速度，降低經濟損失，減少環境汙染。
文檔編號G01M3/00GK101153827SQ20061001608
公開日2008年4月2日 申請日期2006年9月30日 優先權日2006年9月30日
發明者劉麗輝, 呂俊峰, 紅 康, 李春樹, 波 董, 趙啟大, 趙路明, 團 郭, 宇 閆, 陳少華, 文 高, 高世鈺, 黃桂嶺 申請人:中國石油化工股份有限公司