低温容器真空丧失检测的装置的制造方法

文档序号:10918880阅读:422来源:国知局
低温容器真空丧失检测的装置的制造方法
【专利摘要】一种低温容器真空丧失检测的装置,该装置包括:第一温度传感器、第二温度传感器、信号采集模块以及数据处理模块,第一温度传感器用以测量低温容器的外罐外壁温度,第二温度传感器用以测量低温容器所在环境的环境温度,信号采集模块分别采集所述第一温度传感器和所述第二温度传感器的温度信号,数据处理模块接收信号采集模块采集的信号并对外罐外壁温度和环境温度进行比较,进而判定是否发生真空丧失。该真空丧失检测的装置简单易行,不仅可应用在新产品上,也可以应用在已投入使用的产品上,并且对产品的改动较小,灵活,方便使用且响应时间短,能够为真空丧失的低温容器的应急处理争取宝贵的时间。
【专利说明】
低溫容器真空丧失检测的装置
技术领域
[0001] 本实用新型设及低溫工程和低溫技术领域,尤其设及低溫容器的真空丧失检测装 置。
【背景技术】
[0002] 在低溫储运中,高真空绝热因其良好的绝热性能而被广泛采用,因而现有低溫容 器通常包括:外容器、内容器和设置在内外容器之间的真空夹层,然而,漏放气会造成真空 夹层的缓慢变坏,不达标的焊缝,突然的外部撞击和夹层管路的泄露也会造成真空度的严 重下降甚至丧失。丧失真空后,容器内低溫液体的压力会逐渐升高而气化,若容器内气体得 不到及时的排放,会因超压而爆炸,即使得W排放,也会对环境造成影响。
[0003] 基于上述原因,国内外众多学者对低溫容器夹层真空丧失做了充分的研究,其中 谢高峰在"高真空多层绝热容器完全真空丧失实验及传热机理研究"的博±论文中,详细的 阐述了低溫容器真空丧失后的传热特征,液体流动和溫度W及压力上升规律;Zhu Ming(朱 鸣)在Experimental Investigation of Thermal Response on High-Vacuum- Multil曰yer-Insul曰tion Cryogenic T曰nk 曰fter Sudden C曰t曰strophic Loss of Insulation Vacuum(绝缘真空突发灾难性损失后高真空多层绝热低溫储罐热响应试验研 究)一文中对低溫容器真空丧失后,夹层的热响应做了深入的分析。根据运两篇论文的研究 结果,需要连续检测液体流动、罐内溫度W及压力等众多参数才可W综合判定是否发生真 空丧失,因而检测过程和判定方法都很繁琐,对专业性要求也很高,难W普及应用。
[0004] 在检测真空丧失方面,业内也有采用观测内罐液体压力升高和外罐结露的简单方 法。众所周知,内罐液体压力升高是因为环境的热量通过外壁,夹层空间,绝热材料和内壁 传给低溫液体,使之汽化蒸发造成压力升高;外壁结露是因为壁面溫度低于了环境中水蒸 气的露点溫度所致,由于运些原因,升压和结露的方法必然在时间上会出现延迟性,而运种 延迟对真空丧失的低溫容器是致命的。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型要解决的技术问题在于提供一种灵活方便且无延迟的低溫容器真空 丧失检测的装置。
[0006] 为解决上述技术问题,本实用新型提出一种低溫容器真空丧失检测的装置,包括:
[0007] 第一溫度传感器,测量低溫容器的外罐外壁溫度;
[000引第二溫度传感器,测量低溫容器所在环境的环境溫度;
[0009] 信号采集模块,分别采集所述第一溫度传感器和所述第二溫度传感器的溫度信 号;
[0010] 数据处理模块,接收信号采集模块采集的信号,对外罐外壁溫度和环境溫度进行 比较并判定是否发生真空丧失。
[0011] 优选地,所述的低溫容器真空丧失检测的装置还包括:与所述数据处理模块通讯 连接的客户端。
[0012] 优选地,所述的低溫容器真空丧失检测的装置还包括:用W实现所述信号采集模 块和所述数据处理模块之间信号传输的一次传输模块。
[0013] 优选地,所述的低溫容器真空丧失检测的装置还包括:用W实现所述数据处理模 块和所述客户端之间信号传输的二次传输模块。
[0014] 优选地,所述低溫容器包括:外罐、位于外罐内部的内罐W及形成在内、外罐之间 的夹层空间,所述内罐通过支撑与所述外罐相连,所述第一溫度传感器紧贴于外罐外壁的 底部并位于非接触支撑的位置。
[0015] 与现有技术相比,本实用新型具有如下有益效果:本实用新型的真空丧失检测的 方法和装置简单易行,不仅可应用在新产品上,也可W应用在已投入使用的产品上,并且对 产品的改动较小,灵活且方便使用;相比较内罐升压和外罐结露的判定方法,本实用新型的 检测方法具有响应时间短的优势,为真空丧失的低溫容器的应急处理争取宝贵的时间。
【附图说明】
[0016] 图1为本实用新型低溫容器真空丧失检测装置应用于低溫容器上的结构示意图;
[0017] 图2为低溫容器真空丧失检测方法的流程图;
[0018] 图3为一种判定是否发生真空丧失的步骤流程图;
[0019] 图4为另一种判定是否发生真空丧失的步骤流程图;
[0020] 图5为根据溫度差判定是否发生真空丧失的步骤流程图;
[0021] 附图标记说明如下:1、内罐;2、支撑;3、绝热材料;4、夹层空间;5、外罐;6、第一溫 度传感器;7、第二溫度传感器;9、一次传输模块;10、数据处理模块;11、二次传输模块;12、 客户端。
【具体实施方式】
[0022] 为了进一步说明本实用新型的原理和结构,现结合附图对本实用新型的优选实施 例进行详细说明。
[0023] 本实用新型的真空丧失检测的装置应用在存储液氮、液化天然气、液氧、液氣、二 氧化碳液体等深冷介质的低溫容器上,用W检测低溫容器是否发生真空丧失。
[0024] 参阅图1,低溫容器包括:内罐1、外罐5W及形成在内、外罐1、5之间的夹层空间4。 内罐1通过支撑2固定在外罐5内部,内罐1和外罐5之间的夹层空间4为真空空间,且夹层空 间4内还设置有绝热材料3, W确保内罐保溫性能,防止内罐1中的低溫介质气化。
[0025] 参阅图2,低溫容器真空丧失检测方法包括如下步骤:
[00%]步骤S11,测量低溫容器的外罐5外壁的溫度。
[0027]在测量外罐5外壁溫度时,最好将溫度传感器紧贴在外罐5外壁的底部,并位于非 接触支撑2的位置。主要是考虑到支撑2和外罐5外壁接触的部分的外壁溫度主要受支撑2导 热影响,而夹层真空度损坏,主要增强了夹层内气体分子的导热再通过气体分子向外罐传 热,气体分子导热相比支撑2导热的传热效果要微弱的多,因而测量外罐5外壁支撑2处的溫 度难W全面反映夹层真空度破坏而造成的传热,从而影响最终判断真空丧失的结论。
[00%]步骤S12,测量低溫容器所在环境的环境溫度。
[0029] 在测量环境溫度时,最好将环境溫度传感器设置在位于距地面一定高度且背风无 雨无阳光直射的位置,避免风、阳光、雨水等偶然条件对测量结果的影响,W尽量符合试验 研究中设置的条件。
[0030] 步骤S13,对外罐外壁溫度和环境溫度进行比较并判定是否发生真空丧失。
[0031] 在进行此步骤判定时,可直接将外罐外壁的溫度与环境溫度进行比较,结合设定 的判定条件而判定是否发生真空丧失;也可W在比较时,计算外罐外壁的溫度与环境溫度 的溫度差,将溫度差与设定的判定条件进行比较,进而判定是否发生真空丧失。
[0032] 在一实施例中,参阅图3,上述步骤S13中,对外罐外壁溫度和环境溫度进行比较并 判定是否发生真空丧失的步骤可具体包括:
[0033] 步骤S311,调取记录有不同环境溫度对应的真空丧失时外罐外壁溫度的溫度比对 表;
[0034] 步骤S312,根据所述溫度比对表判定是否发生真空丧失。
[0035] 该溫度比较表来自于长久的理论和实验研究结果,实验研究不同真空绝热结构的 低溫容器在真空丧失后,在不用的环境溫度下的外罐的外壁面溫度,并用此实验结果去修 正低溫容器在真空丧失后的理论传热计算的外罐的壁面溫度,由此得出连续的环境溫度 下,真空丧失的低溫容器的外壁溫度,并将其作为判定真空丧失的依据。
[0036] 表1示出了几个不同环境溫度下的溫度比较表。
[0037]
[003引根据该表1,假设当前测得的环境溫度为10°C,如果测得的外罐外壁溫度为8°(:,贝。 判定低溫容器未发生真空丧失,如果测得的外罐外壁溫度为4°C,则判定低溫容器已发生 真至丧失。
[0039] 在其他实施例中,也可根据溫度差来判定真空丧失,参阅图4,上述步骤S13中具体 包括:
[0040] 步骤S321,计算外罐外壁溫度和环境溫度的溫度差。
[0041] 步骤S322,根据所述溫度差来判定是否发生真空丧失。
[0042] 当低溫容器未发生真空丧失时,外罐外壁溫度和环境溫度的溫度差在合理的区间 范围内,当发生真空丧失时,外罐外壁溫度迅速下降,进一步加剧了与环境溫度的溫度差, 因而通过溫度差也能够判定是否发生真空丧失。
[0043] 较佳地,参阅图5,上述步骤S322中,根据所述溫度差来判定是否发生真空丧失的 步骤具体包括:
[0044] 步骤S321,调取记录有不同环境溫度对应的真空丧失时的外罐和环境的溫度差的 溫差比对表;
[0045] 步骤S322,根据所述溫差比对表判定知否发生真空丧失。
[0046] 溫度差比较表也来自于长久的理论和实验研究结果,实验研究不同真空绝热结构 的低溫容器在真空丧失后,在不用的环境溫度下的外罐的外壁面溫度与环境溫度的差值, 并用此实验结果去修正低溫容器在真空丧失后的理论传热计算的外罐壁面与环境溫度的 差值,由此得出连续的环境溫度下,真空丧失的外壁溫度与环境溫度的差值,并将其作为判 定真空丧失的依据。
[0047] 当环境溫度小于5°C时,若溫度差大于6°C则判定发生真空丧失;当环境溫度在5°C 至10°C之间时,若溫度差大于5°C则判定发生真空丧失;当环境溫度在irC至25°C之间时, 若溫度差大于:rC则判定发生真空丧失;当环境溫度大于25°C,若溫度差大于2.5°C则判定 发生真空丧失。
[0048] 在较佳的实施例中,本实用新型的低溫容器真空丧失的检测方法还包括步骤:在 判定发生真空丧失时,进行报警。
[0049] 报警方式可W是屏幕显示,现场和监控室声音报警,或者是,发送相关管理人员的 客户端上,也可W是各种报警方式的结合。
[0050] 该真空丧失检测的方法简单易行,不仅可应用在新产品上,也可W应用在已投入 使用的产品上,并且对产品的改动较小,灵活且方便使用;相比较内罐升压和外罐结露的判 定方法,本实用新型的检测方法具有响应时间短的优势,为真空丧失的低溫容器的应急处 理争取宝贵的时间。
[0051] 基于上述检测方法,本实用新型提供一种低溫容器真空丧失检测的装置,如图1所 示,该检测装置主要包括:第一溫度传感器6、第二溫度传感器7、信号采集模块8 W及数据处 理模块10。
[0052] 第一溫度传感器6设置在外罐5的外壁上,用W测量低溫容器的外罐外壁溫度。较 佳地,第一溫度传感器6紧贴于外罐外壁的底部并位于非支撑接触的位置。可把直径8mm长 度50mm的钢管沿轴方向切开,用其中的一半焊接于储罐底部非支撑接触部位,一端用堵板 焊死,另一端把第一溫度传感器6插入,紧贴外罐壁面。
[0053] 第二溫度传感器7设置在低溫容器所在环境中,用W测量环境溫度。较佳地,第二 溫度传感器7设置在位于距地面一定高度且背风无雨无阳光直射的位置,避免风、阳光、雨 水等偶然条件对测量结果的影响。
[0054] 信号采集模块8可通过有线方式与第一溫度传感器6、第二溫度传感器7电性连接, 也可通过无线方式与第一、第二溫度传感器6、7通讯,W分别采集第一溫度传感器6和第二 溫度传感器7的溫度信号,并将溫度信号传送给数据处理模块10。
[0055] 数据处理模块10接收信号采集模块9采集的信号,并对外罐外壁溫度和环境溫度 进行比较,进而判定是否发生真空丧失。
[0056] 根据上述低溫容器的真空丧失检测方法可知,数据处理模块10在比较外罐外壁溫 度和环境溫度进行真空丧失判断时,既可直接比对外罐外壁溫度和环境溫度,也可w计算 外罐外壁溫度和环境溫度的溫度差,并根据溫度差来判定是否发生真空丧失。
[0057] 在直接比对外罐外壁溫度和环境溫度时,如某一环境溫度对应的外罐外壁溫度落 入了真空丧失时的外罐外壁溫度范围,即判定已发生真空丧失,否则,判定没有发生真空丧 失。
[0058] 在通过比对溫度差(外罐外壁溫度与环境溫度的差值)来判定是否发生真空丧失 时,如某一环境溫度对应的溫度差落入真空丧失时的溫差范围,即判定已发生真空丧失,否 则判定没有发生真空丧失。
[0059] 数据处理模块10可设置在位于办公室的一服务器中,其可通过有线连接方式与信 号采集模块8相连而接收其传输的溫度信号,也可通过无线方式,如图中的一次传输模块9 与信号采集模块进行通讯,获得信号采集模块采集的外罐外壁溫度信号和环境溫度信号。
[0060] 较佳地,本实用新型的低溫容器真空丧失检测的装置还包括:与所述数据处理模 块通讯连接的客户端。该客户端可W是相关管理员的电脑、手机或其他移动终端等。
[0061] 当数据处理模块10完成数据处理,判定和存储后,如判定发生真空丧失,还可通过 二次传输模块11或者其他有线连接与客户端通信,将判定结果发送给客户端进行报警、提 醒,使管理人员在第一时间获知险情,为真空丧失的低溫容器的应急处理争取宝贵时间。
【主权项】
1. 一种低温容器真空丧失检测的装置,其特征在于,包括: 第一温度传感器,测量低温容器的外罐外壁温度; 第二温度传感器,测量低温容器所在环境的环境温度; 信号采集模块,分别采集所述第一温度传感器和所述第二温度传感器的温度信号; 数据处理模块,接收信号采集模块采集的信号,对外罐外壁温度和环境温度进行比较 并判定是否发生真空丧失。2. 如权利要求1所述的低温容器真空丧失检测的装置,其特征在于,还包括:与所述数 据处理模块通讯连接的客户端。3. 如权利要求2所述的低温容器真空丧失检测的装置,其特征在于,还包括:用以实现 所述信号采集模块和所述数据处理模块之间信号传输的一次传输模块。4. 如权利要求3所述的低温容器真空丧失检测的装置,其特征在于,还包括:用以实现 所述数据处理模块和所述客户端之间信号传输的二次传输模块。5. 如权利要求1-4任意一项所述的低温容器真空丧失检测的装置,其特征在于,所述低 温容器包括:外罐、位于外罐内部的内罐以及形成在内、外罐之间的夹层空间,所述内罐通 过支撑与所述外罐相连,所述第一温度传感器紧贴于外罐外壁的底部并位于非接触支撑的 位置。
【文档编号】F17C13/02GK205606164SQ201620275148
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月6日
【发明人】陈志强, 丘永梁
【申请人】张家港中集圣达因低温装备有限公司, 中国国际海运集装箱(集团)股份有限公司, 中集安瑞科投资控股(深圳)有限公司
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