一种熔盐储热罐泄露检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种熔盐储热罐泄露检测装置，属于储热罐安全检测技术领域。

背景技术：

太阳能光热发电作为一种新兴的太阳能发电技术，得到了快速发展。但是由于其还在不断的探索发展阶段，在运行过程中遇到各种问题亟待解决。

目前最成熟和常用的储热介质为熔盐，使用温度范围高达290℃-565℃，具有成本低、储热量大、稳定性好等优点，但熔盐具有腐蚀性，太阳能热光热发电系统中经常会出现熔盐漏、堵的现象，由于熔盐的凝固点和使用温度较高，系统对储热罐的保温要求较高等特点使得熔盐储热罐的检漏存在一定难度。

太阳能热发电熔盐储热罐的检漏方法不同于一般的储罐，首先，熔盐的凝固点高，泄露的熔盐遇冷即凝固，不容易从罐底的承重和保温结构中流出来而被及时发现；其次，太阳能热发电储热系统对保温要求较高，保温效果直接影响着系统的热效率，因此在考虑检漏的同时要最小限度的影响储热罐的保温结构。

熔盐储热罐体积较大，熔盐储热罐的罐底直径通常达到三十到四十米以上，并且罐内盛装高温的熔盐，一旦设计、施工不规范就会造成储热罐泄露，规模较大的熔盐储热罐发生泄漏时不容易被发现并且很难检测到具体的泄漏点，因此，如何快速、准确的定位泄露点是一个急需攻克的难题。目前，通常在罐底和罐壁不同位置设置温度测点，该方法只能检测到泄露，但是不能准确定位泄露点。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种在不破坏熔盐储热罐保温隔热效果的情况下能够快速、准确的检测出储热罐泄露点的一种熔盐储热罐泄露检测装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种熔盐储热罐泄露检测装置，其特征在于：包括罐底第一层隔热材料下方的光纤光栅阵列、沿罐壁轴线方向设置在保温层中的光纤光栅阵列、一侧连接光纤光栅阵列外端的环形器、与环形器另一侧连接的宽带光源以及接收并处理环形器中反射的光信号的解调系统；所述光纤光栅阵列为若干使用光纤串联的光纤布拉格光栅传感器；所述解调系统包括依次连接进行信息传递的用于对环形器中反射的光信号进行解调的波分复用器、将解调获得的光信号转换为电信号的光电接收管、对电信号进行采集处理和放大的信号调理电路、数据采集卡以及信号处理器。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：罐底的光纤光栅阵列由中心向外螺旋排布在第一层隔热材料下方。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：罐壁外侧的光纤光栅阵列自上而下螺旋排布在罐壁保温层中。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：罐底的光纤光栅阵列螺旋线为平面螺旋线，所述平面螺旋线相邻曲线之间的距离为0.8～1.0m。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：罐壁的光纤光栅阵列排布的螺旋的导程为0.8～1.0m。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述光纤为金属涂覆光纤，光纤外加不锈钢材料的外护套。

由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术效果有：

本实用新型的熔盐储热罐泄露检测装置能够快速、精确的检测出熔盐储热罐的泄漏点，并且该检测装置的安装不影响储热罐的保温结构和效果，使储热罐的安全性能大大提高。在不增加系统投资的前提下，提高系统的准确性，可靠性，安全性，使工程设计、施工调试、电站运行中的熔盐储热罐泄露检测问题得到根治，降低工程投资成本，使设备运行寿命加长，电站运行的安全性得以提高。

本实用新型的光纤布拉格光栅传感器具有耐腐蚀、抗电磁干扰、体积小、易组网传输等优点，同时光纤布拉格光栅传感器的中心反射波长对温度、应变、折射率等参量有着敏感的特性。光纤布拉格光栅传感器可以很容易串联起来，形成光纤光栅阵列，一根光纤多点测量，构成分布式检测系统，通过观测各个点的反射光中心波长漂移量可以快速准确的判断出泄漏点位置。

本实用新型的光纤为金属涂覆光纤，光纤外加不锈钢材料的外护套，通过熔融涂覆法精确控制溅射炉功率、反应物质流量和光纤收放速度，使得裸光纤表面溅射均匀的衣层，耐高温金属材料紧覆在裸光纤上，使光纤在高温下正常工作。

本实用新型的罐底和罐壁的光纤光栅阵列分别布置在罐底第一层隔热材料的下方和罐壁保温层中，避免光纤光栅阵列直接接触熔盐罐的外壁温度，避免直接测量外壁的温度而无法区分熔盐罐是否发生泄漏。

本实用新型的罐底和罐壁的光纤光栅阵列排布的相邻两螺旋线之间的间隔为0.8-1.0m，这样的间隔距离可以保证光纤光栅阵列的检测范围完全覆盖熔盐储热罐的整个罐身。

附图说明

图1是光纤光栅阵列在熔盐储热罐罐底隔热层下方的平面布置图；

图2是光纤光栅阵列在熔盐储热罐罐壁保温层中的布置图

图3是熔盐储热罐泄露检测流程框图；

其中，1、光纤光栅阵列，2、第一层隔热材料。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细说明：

本实用新型公开了一种熔盐储热罐泄露检测装置，该装置能够快速、精确的检测出熔盐储热罐的泄漏点，并且该检测装置的安装不影响储热罐的保温结构和效果，使储热罐的安全性能大大提高，下面是具体的实施例：

一种熔盐储热罐泄露检测装置，包括由中心向外螺旋排布在罐底第一层隔热材料2下方的光纤光栅阵列1、自上而下沿罐壁轴线方向螺旋排布在罐壁外侧保温层中的光纤光栅阵列1、一侧连接光纤光栅阵列1外端的环形器、与环形器另一侧连接的宽带光源以及接收并处理环形器中反射的光信号的解调系统，具体如图3所示。

本实用新型的光纤光栅阵列1为若干使用光纤串联的光纤布拉格光栅传感器（FBG），FBG作为一种传感器，一方面具有耐腐蚀、抗电磁干扰、体积小、易组网传输等优点，另一方面 FBG 的中心反射波长对温度、应变、折射率等参量有着敏感的特性，FBG传感器可以很容易的串联起来，形成光纤光栅阵列1，一根光纤多点测量，构成分布式检测系统，通过观测各个点的反射光中心波长漂移量来快速准确的判断出泄漏点位置。罐底和罐壁的光纤光栅阵列1分别布置在罐底第一层隔热材料2的下方和罐壁保温层中，避免光纤光栅阵列1直接接触熔盐罐的外壁温度，因罐壁温度与熔盐的温度相近，这样设置避免直接测量外壁的温度而无法区分熔盐罐是否发生泄漏。罐底的光纤光栅阵列1螺旋线为平面螺旋线，平面螺旋线相邻曲线之间的距离为0.8～1.0m，罐壁的光纤光栅阵列1排布的螺旋的导程为0.8～1.0m，这样的间隔距离可以保证光纤光栅阵列1的检测范围完全覆盖熔盐储热罐的整个罐身，具体如图1和图2所示。光纤为金属涂覆光纤，光纤外加不锈钢材料的外护套，通过熔融涂覆法精确控制溅射炉功率、反应物质流量和光纤收放速度，使得裸光纤表面溅射均匀的衣层，耐高温金属材料紧覆在裸光纤上，使光纤在高温下正常工作。光纤光栅阵列1在布置时记录下光纤光栅阵列1的绝对长度与熔盐罐位置的对应关系，如果发生熔盐泄漏时，泄漏点处的FBG检测元件将检测到温度变化并反馈到环形器，通过解调系统可准确快速的发现和确定泄漏点的位置。

本实用新型的解调系统包括对环形器中反射的光信号进行解调的波分复用器、将解调获得的光信号转换为电信号的光电接收管、对电信号进行采集处理和放大的信号调理电路、数据采集卡以及信号处理器。宽带光源发出的宽带光经过环形器入射到光纤光栅阵列1，满足布拉格条件的光就会被反射回环形器，然后送入波分复用器进行解调，解调获得的光信号经光电接收管转换为电信号，并使用信号调理电路、数据采集卡以及信号处理器对信号进行采集、处理和放大。处理器一般选用电脑，在电脑上安装LabVIEW软件，该软件是用于处理FGB信号的常用软件。上述的宽带光源、环形器以及解调系统中的波分复用器、光电接收管、信号调理电路、数据采集卡等常用来与FGB配套使用。

本实用新型通过将FGB传感器串联成光纤光栅阵列1，使其能够用于对体积较大的熔盐储热罐的泄露点进行快速、准确的监测定位。

本实用新型的熔盐储热罐泄露检测装置能够快速、精确的检测出熔盐储热罐的泄漏点，并且该检测装置的安装不影响储热罐的保温结构和效果，使储热罐的安全性能大大提高。在不增加系统投资的前提下，提高系统的准确性，可靠性，安全性，使工程设计、施工调试、电站运行中的熔盐储热罐泄露检测问题得到根治，降低工程投资成本，使设备运行寿命加长，电站运行的安全性得以提高。