气-液热管换热器的油箱漏油预警装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于气-液热管换热器技术领域，涉及一种用于气-液热管换热器油箱漏油的预警装置及方法。
【背景技术】
[0002]工业生产中常常需要采用换热器设备来进行加热、冷却或恒温等工艺流程。常用的换热器种类有管式、管壳式、板式等。热管换热器是管式换热器的一种，随着热管的发展而开始出现和应用，属于一种新型的换热器。在工业规模应用中，热管往往不是以单支元件的形式出现，而是由几十支、甚至上百支热管组合起来应用，这种结构形式就是热管换热器。因此热管换热器具有热管的全部优点，相比其他换热器，它具有传热量大、安全性高、节省动力和材料、维护简单成本低、布置灵活方便、绿色环保等。目前热管换热器已在六大耗能行业的余热回收利用、电器设备散热、太阳能和地热资源开发利用等方面有较为广泛的应用。
[0003]热管换热器根据热管两端工作的环境可以分为气-气、气-液、气-汽和液-液热管换热器等。在气-液热管换热器中，热管的一段处于流动的高温气体风箱中，热管的另一段处于流动的液体箱中，热管换热器将高温气体中的热量传递给液体中，实现液体的加热。为了提高热管的换热效率，气体侧和液体侧是密封隔开的，常采用焊接的方式实现完全密封。液体采用的工作介质有水或导热油等，目前工业上水最常用。当气-液热管换热器的液体侧为导热油时，油箱底板与热管管排束的焊接密封性显得尤为重要，一旦热油泄露后遇外界的火花或者高温气体，将会可能导致燃烧，从而引起整个油箱的燃烧或爆炸，后果不堪设想。因此，迫切需求一种适应于热管换热器结构的油箱漏油预警装置来降低此类事故的安全风险。
[0004]目前现有技术中并没有有效地实现热管换热器油箱的漏油预警装置及方法。发明专利(申请号201410057177.5)公开了一种基于光纤FBG传感器的油罐车漏油预警装置，将软管插入液体内部，液面外软管和液面内软管的内壁面上都有光纤传感器，当漏油导致的液面变化会引起光纤波长的漂移从而启动报警。但是该专利无法适应于热管换热器油箱的漏油预警:I)换热器油箱有导热油的进口和出口，油是流动的，液面会一直波动，显然专利公开的方法不适应;2)换热器油箱是带压力运行的，从油箱内引出一根管子或是其他传感器信号线到外界，都需要进行密封焊接，这会增加一个漏油点。实用新型专利(申请号201320505387.7)公开了一种涉及柴油机油箱漏油的报警装置，在油箱外部设计一个大箱体，箱体将油箱包含在里面，通过收集泄露的燃油，用浮球传感器判断箱体中的液面而实现预警。该专利存在以下不足之处:I)整个报警装置太过庞大和笨重，必须大于油箱，这对于换热器而言是不可实现的；2)液位传感器的方法不适应于微漏油报警，精度不够。实用新型专利(申请号201220044594.2)公开了一种注油设备漏油报警装置，亲油塑料条被油脂沾染或浸没后会导致机械性能的改变，在弹簧回弹力的作用下会断裂，弹簧复位接通电路从而实现预警。该专利的基本原理适用性强，精度较高，但存在以下不足之处:I)适用于漏点不多的机械漏油报警;2)该专利没有公开装置与注油设备的系统耦合图，实用性有待提高。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提出一种用于气-液热管换热器中油箱漏油预警的装置和方法，针对热管换热器油箱底板与多排热管管束焊接密封的复杂结构特征，提供一种全新的有效的微漏油预警系统，可以实时精密地监测油箱底板焊接处的微漏油情况，有效避免可能出现的火灾或爆炸风险，并且装置系统结构简单、体积较小、易于安装和成本低廉。
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]为了实现上述发明目的，本发明公开一种用于气-液热管换热器中油箱漏油预警的装置，气-液热管换热器通过多排装有能够根据温度进行气-液转换的密闭热管穿过下面的高温风箱和上面的油箱而实现热交换，从而通过密闭加热管中介质的气化和冷凝对上面油箱中的油进行加热，预警装置包括横向凹形槽、纵向凹形槽、储油槽、微重量光纤传感器、信号处理系统和报警器，所述油箱与所述风箱按照间距一定间隔的方式上下配置，每一排热管对应一条所述横向凹形槽，每条所述横向凹形槽按照其对应的一排热管穿过其中间线的方式设置于所述风箱的顶壁上，所述横向凹形槽均以相同斜度按照左高右低的方式配置;所述纵向凹形槽以位于全部所述横向凹形槽的出口的正下方的方式固定于风箱的右侧壁面，所述纵向凹形槽按照出口处略低的方式配置;所述储油槽以位于纵向凹形槽的右侧出口的正下方的方式固定于风箱的右侧壁面;所述微重量光纤传感器伸入储油槽的底板并密封;所述信号处理系统将微重量光纤传感器与报警器连接起来。
[0008]优选所述横向凹形槽和纵向凹形槽的上表面为光滑弯月面，弯月面中间点最低，表面材料为非亲油材料，油滴在上面流动而不粘附。
[0009]优选所述横向凹形槽的制作采取胶状液体填充硬化加表面塑造成型的方式实现，材料必须防火耐高温。
[0010]优选所述纵向凹形槽采取塑料或金属成型的方式制作，材料必须防火耐高温。
[0011]优选所述微重量光纤传感器包含外壳、感应膜片、精密弹簧、位移片、光纤激光射源器和信号线，所述信号线引出与所述信号处理系统连接。
[0012]优选微重量光纤传感器的感应膜片的材质是亲油性好的材料。
[0013]优选所述报警器包括LED闪烁灯和扬声器。
[0014]本发明同时公开了一种气-液热管换热器的油箱漏油预警方法，包括:步骤一，在油箱I底板与热管3的焊接处的微量漏油，会沿着热管外壁面流到横向凹形槽中，在倾斜条件下汇集流入纵向凹形槽中；步骤二，油从纵向凹形槽中沿倾斜方向向下流入储油槽中；步骤三，流入储油槽的油会被油槽底部的微重量光纤传感器的感应膜片所吸收，感应膜片的重量会加大而压缩精密弹簧;步骤四，精密弹簧会将作用力传递给位移片，引起位移片向下方向的移动;步骤五，光纤激光射源器发射出的激光射线打向位移片后回弹，之后遇底部壁面再次反弹，如此反复10次后被光纤激光射源器所接收;步骤六，光纤激光射源器输出射线10次回弹走过的总距离L给信号处理系统;步骤七，设定感应膜片未吸收油和位移片未移动时，射线10次回弹走过的总距离为L0，设定启动报警器的距离减少量阀值为AL;步骤八，信号处理系统进行数据处理和判断，当(LO-L) > AL时，信号处理系统输出报警信号给报警器，油箱侧边的扬声器发出报警信号，LED灯持续闪烁红光，同时信号处理系统输出关闭信号，关闭油箱入油口的阀门，切断供油。
[0015]本发明的有益效果:
[0016]I)本装置及方法能够实时监测气-液热管换热器油箱底部与热管焊接处的多个部位的微漏油状况，并且采用微重量光纤传感器的监测方案具有精度高和响应快的优点，满足了全天24小时自动化监控的需求。
[0017]2)本装置创新地设计了横向凹形槽和纵向凹形槽相结合的方案，解决了因多排热管交叉密布排列而无法有效地收集漏油的难题。
[0018]3)整个装置结构十分简单，采用的部件体积较小，布置所占空间较小，灵活方便。同时装置无需在油箱中插入管道，无需监测压力，避免了额外增加安全隐患的可能。
[0019]4)本发明的横向凹形槽采取胶状液体浇注硬化成型的方式来实现，因此整个装置在工程上十分易于实现，装置可行性高，易于推广应用。
【附图说明】
[0020]图1为一种气-液热管换热器的油箱漏油预警装置的工作原理图；
[0021 ]图2为微重量光纤传感器的主要结构图。
[0022]其中:1、油箱;2、风箱;3、热管;4、横向凹形槽;5、纵向凹形槽;6、储油槽;7、微重量光纤传感器;8、信号处理系统;9、报警器；10、外壳；11、感应膜片；12、精密弹簧;13、位移片；14、光纤激光射源器;15、信号线。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
[0024]如图1所示，用于气-液热管换热器中油箱漏油预警的装置，包括横向凹形槽4、纵向凹形槽5、储油槽6、微重量光纤传感器7、信号