本發(fā)明涉及多路電阻參數(shù)信號測控技術(shù)領(lǐng)域，具體說是一種液化天然氣儲罐內(nèi)罐預(yù)冷溫度、應(yīng)力測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

LNG（LIQUEFIED NATURAL GAS，液化天然氣）儲罐在預(yù)冷過程中，溫度逐漸降低導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生熱應(yīng)力；預(yù)冷溫度冷卻速率過大時，存在熱應(yīng)力過大而使結(jié)構(gòu)或其連接部位產(chǎn)生變形、損壞的問題，同時，測試元件和測試線路安裝保護(hù)難度大。目前超低溫預(yù)冷應(yīng)力測試只應(yīng)用于實驗室，尚未有在復(fù)雜、封閉的LNG儲罐內(nèi)罐進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)控。

中國專利申請CN201610267116.0公開了一種“螺栓群應(yīng)力測試”的方法，該方法在各螺栓安裝孔的端面上設(shè)置應(yīng)變計，通過施加受力擰緊螺栓，測試各螺栓安裝孔處的應(yīng)變值，進(jìn)而間接地得出各螺栓的安全狀況。但是該做法在常溫下進(jìn)行，不需要溫度補(bǔ)償；同時該做法是測試施加擰緊力矩產(chǎn)生結(jié)構(gòu)應(yīng)力，不是測試由溫度冷卻變化產(chǎn)生熱應(yīng)力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種液化天然氣儲罐內(nèi)罐預(yù)冷溫度、應(yīng)力測試系統(tǒng)，能保證超低溫應(yīng)變片安裝的固化壓力和固化溫度，從而使得超低溫應(yīng)變片的電阻值、溫度自補(bǔ)償系數(shù)和溫度補(bǔ)償精度等各項性能指標(biāo)滿足使用要求而不遭受損。

一種液化天然氣儲罐內(nèi)罐預(yù)冷溫度、應(yīng)力測試系統(tǒng)，其特征在于，包括：天然氣儲罐內(nèi)罐，所述天然氣儲罐內(nèi)罐的罐頂內(nèi)側(cè)、罐底內(nèi)側(cè)和罐壁外側(cè)分別安裝有溫度傳感檢測裝置，所述天然氣儲罐內(nèi)罐的罐頂外側(cè)、罐底外側(cè)和罐壁外側(cè)分別安裝有應(yīng)力傳感檢測與溫度補(bǔ)償裝置；所述溫度傳感檢測裝置具有引線，所述引線通過多孔法蘭引線裝置與無紙記錄儀電性連接，所述無紙記錄儀與溫度曲線存儲裝置電性連接；所述應(yīng)力傳感檢測與溫度補(bǔ)償裝置具有引線，所述引線通過平焊法蘭引線裝置與轉(zhuǎn)換箱與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀電性連接，所述轉(zhuǎn)換箱與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀與應(yīng)變轉(zhuǎn)換應(yīng)力裝置電性連接；

所述無紙記錄儀用于將溫度傳感檢測裝置的測量信號轉(zhuǎn)換為溫度信號，并繪制溫度曲線；

所述溫度曲線存儲裝置用于存儲所述無紙記錄儀繪制的溫度曲線；

所述轉(zhuǎn)換箱與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀用于將應(yīng)力傳感檢測與溫度補(bǔ)償裝置所測的信號轉(zhuǎn)換為應(yīng)變信號；

所述應(yīng)變轉(zhuǎn)換應(yīng)力裝置通過轉(zhuǎn)換公式將應(yīng)變信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的應(yīng)力值。

優(yōu)選地，所述的一種液化天然氣儲罐內(nèi)罐預(yù)冷溫度、應(yīng)力測試系統(tǒng)還包括：

接線箱，所述接線箱包括溫度傳感檢測裝置引線接線箱和應(yīng)力傳感檢測與溫度補(bǔ)償裝置引線接線箱；

溫度傳感檢測裝置引線接線箱，用于將通過多孔法蘭引線裝置的引線匯集到一起連接到無紙記錄儀；

應(yīng)力傳感檢測與溫度補(bǔ)償裝置引線接線箱，用于將通過平焊法蘭引線裝置的引線匯集到一起連接到轉(zhuǎn)換箱與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。

優(yōu)選地，所述的一種液化天然氣儲罐內(nèi)罐預(yù)冷溫度、應(yīng)力測試系統(tǒng)的天然氣儲罐內(nèi)罐的具有內(nèi)罐進(jìn)口和內(nèi)罐出口；所述天然氣儲罐內(nèi)罐罐頂內(nèi)側(cè)安裝有2個溫度傳感檢測裝置，一個安裝在所述液化天然氣儲罐內(nèi)罐內(nèi)頂?shù)闹休S線位置，另一個安裝在靠近所述內(nèi)罐進(jìn)口且距離天然氣儲罐內(nèi)罐內(nèi)頂中軸線位置的50cm處；

所述天然氣儲罐內(nèi)罐罐頂外側(cè)的應(yīng)力傳感檢測與溫度補(bǔ)償裝置與所述罐頂內(nèi)側(cè)的溫度傳感檢測裝置位置相對應(yīng)；

所述天然氣儲罐內(nèi)罐罐底內(nèi)側(cè)安裝有等間距分布的溫度傳感檢測裝置；所述天然氣儲罐內(nèi)罐罐底外側(cè)的應(yīng)力傳感檢測與溫度補(bǔ)償裝置與所述罐底內(nèi)側(cè)溫度傳感檢測裝置位置相對應(yīng)；

在距離所述內(nèi)罐進(jìn)口和內(nèi)罐出口頂部50cm處的位置分別安裝有溫度傳感檢測裝置和溫度傳感檢測裝置。

優(yōu)選地，所述的一種液化天然氣儲罐內(nèi)罐預(yù)冷溫度、應(yīng)力測試系統(tǒng)所述天然氣儲罐內(nèi)罐罐壁外側(cè)豎直方向等間距安裝有溫度傳感檢測裝置，所述應(yīng)力傳感檢測與溫度補(bǔ)償裝置與所述罐壁外側(cè)的溫度傳感檢測裝置交替排列，應(yīng)力傳感檢測與溫度補(bǔ)償裝置與所述溫度傳感檢測裝置的距離為5～30mm。

優(yōu)選地，所述的一種液化天然氣儲罐內(nèi)罐預(yù)冷溫度、應(yīng)力測試系統(tǒng)的應(yīng)力傳感檢測與溫度補(bǔ)償裝置和溫度傳感檢測裝置的引線為漆包線線芯為?0.15mm金屬絲。

優(yōu)選地，所述的一種液化天然氣儲罐內(nèi)罐預(yù)冷溫度、應(yīng)力測試系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換箱與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀（8）具有顯示屏。

優(yōu)選地，所述的一種液化天然氣儲罐內(nèi)罐預(yù)冷溫度、應(yīng)力測試系統(tǒng)的應(yīng)力傳感檢測與溫度補(bǔ)償裝置包括應(yīng)力傳感檢測裝置和溫度補(bǔ)償裝置，所述應(yīng)力傳感檢測裝置和溫度補(bǔ)償裝置的安裝距離為15～20mm。

優(yōu)選地，所述漆包線外具有內(nèi)層保護(hù)管，所述內(nèi)層保護(hù)管外具有外層保護(hù)管；

其中，所述內(nèi)層保護(hù)管為鋼管，所述外層保護(hù)管為PVC管或白鋼管。

優(yōu)選地，所述應(yīng)力傳感檢測裝置由3個超低溫應(yīng)變片組成，所述3個超低溫應(yīng)變片呈45°–3直角形應(yīng)變花形狀，通過應(yīng)力轉(zhuǎn)換公式轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的應(yīng)力值；

所述應(yīng)力轉(zhuǎn)換公式：

式中，、為最大、最小主應(yīng)力；E為彈性模量；為泊松比；為測量0°方向的應(yīng)變值；為測量45°方向的應(yīng)變值；為測量90°方向的應(yīng)變值；

其中，45°-3是指在0°、45°和90°方向安裝3個應(yīng)變片，每兩個應(yīng)變片的夾角是45°；

其中，所述超低溫應(yīng)變片為可耐最低溫度為-269℃。

本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明可以實現(xiàn)監(jiān)控LNG儲罐預(yù)冷過程中預(yù)冷溫度、應(yīng)力變化情況，通過實時測量天然氣儲罐內(nèi)罐在超低溫環(huán)境下的溫度值、應(yīng)變值，實現(xiàn)對預(yù)冷過程進(jìn)行調(diào)控，填補(bǔ)了工程中超低溫環(huán)境下LNG儲罐溫度、應(yīng)力測試的空白。

附圖說明

通過以下參考附圖對本發(fā)明實施例的描述，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點更為清楚，在圖例中：

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；

圖2是本發(fā)明實施例的系統(tǒng)示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例的引線保護(hù)圖示意圖。

具體實施方式

以下基于實例對本發(fā)明進(jìn)行描述，但是值得說明的是，本發(fā)明并不限于這些實施例。在下文對本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。然而，對于沒有詳盡描述的部分，本領(lǐng)域技術(shù)人員也完全可以理解本發(fā)明。

此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，所提供的附圖只是為說明本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點，附圖并不是實際按照比例繪制的。

同時，除非上下文明確要求，否則整個說明書和權(quán)利要求書中的“包括”、“包含”等類似詞語應(yīng)當(dāng)解釋為包含的含義而不是排他或窮舉的含義；也就 是說，是“包含但不限于”的含義。

圖1是是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。如圖1所示，溫度傳感檢測裝置2安裝在液化天然氣儲罐內(nèi)罐1的內(nèi)頂、外壁和內(nèi)底上，溫度傳感檢測裝置2具有引線，引線通過多孔法蘭引線裝置3連接到無紙記錄儀4上，無紙記錄儀4用于將采集的溫度傳感檢測裝置2的信號以時間為基軸繪制溫度曲線記錄在儀器內(nèi)部的存儲系統(tǒng)中，并記錄在無紙記錄儀4內(nèi)部的存儲數(shù)據(jù)區(qū)，溫度曲線顯示在無紙記錄儀4的液晶屏上；溫度曲線存儲裝置5保存無紙記錄儀4繪制預(yù)冷時間的溫度曲線，通過調(diào)節(jié)液氮進(jìn)口閥門來控制每小時測點溫度下降不超過5℃，若進(jìn)口閥門的液氮流量過大，溫度下降很快，產(chǎn)生的應(yīng)力會很大，導(dǎo)致液化天然氣儲罐內(nèi)罐1的材料會變形；若溫度有升高則表明預(yù)冷量太小，則應(yīng)增大進(jìn)口閥門的液氮流量，保證預(yù)冷過程的安全運行。

如圖1所示，應(yīng)力傳感檢測與溫度補(bǔ)償裝置6安裝在溫度傳感檢測裝置2的臨近位置，應(yīng)力傳感檢測與溫度補(bǔ)償裝置6也具有引線，引線通過平焊法蘭引線裝置7連接到轉(zhuǎn)換箱與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀8上，轉(zhuǎn)換箱與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀8將應(yīng)力傳感檢測與溫度補(bǔ)償裝置6所測的信號轉(zhuǎn)換為應(yīng)變信號，應(yīng)變轉(zhuǎn)換應(yīng)力裝置11通過轉(zhuǎn)換公式將應(yīng)變信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的應(yīng)力；通過應(yīng)力可以得知液化天然氣儲罐內(nèi)罐是否存在變成變形，一般應(yīng)力超過材料的屈服強(qiáng)度385MPa認(rèn)為液化天然氣儲罐內(nèi)罐存在變形，液化天然氣儲罐則不可以再使用。

其中，多孔法蘭引線裝置3和平焊法蘭引線裝置7用于將溫度傳感檢測裝置2和應(yīng)力傳感檢測與溫度補(bǔ)償裝置6的引線穿過內(nèi)罐，并隔離法蘭內(nèi)外部的空間以阻止其發(fā)生熱交換。

圖2是本發(fā)明實施例的系統(tǒng)示意圖。如圖2所示，溫度傳感檢測裝置2、液化天然氣儲罐內(nèi)罐進(jìn)口溫度傳感檢測裝置2a和液化天然氣儲罐內(nèi)罐出口溫度傳感檢測裝置2b采用熱電阻測溫傳感器和熱電偶溫度傳感器其中的一種，溫度傳感檢測裝置2采用小電流點焊方式焊接在液化天然氣儲罐內(nèi)罐1的內(nèi)頂、外壁和內(nèi)底上，液化天然氣儲罐內(nèi)罐1的內(nèi)頂焊接有2個溫度傳感檢測裝置2，其中1個溫度傳感檢測裝置2位于液化天然氣儲罐內(nèi)罐1的內(nèi)頂?shù)闹休S線位置，另一個溫度傳感檢測裝置2位于靠近液化天然氣儲罐內(nèi)罐進(jìn)口a且距離中軸線位置的傳感器50cm處；在靠近液化天然氣儲罐內(nèi)罐出口b的一側(cè)，液化天然氣儲罐內(nèi)罐1的外壁焊接有4個溫度傳感檢測裝置2，4個溫度傳感檢測裝置2在液化天然氣儲罐內(nèi)罐1的外壁呈等間距分布，應(yīng)力傳感檢測與溫度補(bǔ)償裝置6安裝在距離溫度傳感檢測裝置2的5～30mm處，4個溫度傳感檢測裝置2與4個應(yīng)力傳感檢測與溫度補(bǔ)償裝置6呈一條直線排列；液化天然氣儲罐內(nèi)罐進(jìn)口溫度傳感檢測裝置2a和液化天然氣儲罐內(nèi)罐出口溫度傳感檢測裝置2b分別安裝在液化天然氣儲罐內(nèi)罐進(jìn)口a和液化天然氣儲罐內(nèi)罐出口b距離頂部50cm處；液化天然氣儲罐內(nèi)罐1的罐底內(nèi)側(cè)安裝有6個溫度傳感檢測裝置2，6個溫度傳感檢測裝置2呈等間距分布。應(yīng)力傳感檢測與溫度補(bǔ)償裝置6由應(yīng)力傳感檢測裝置61和溫度補(bǔ)償裝置62組成，傳感檢測裝置61和溫度補(bǔ)償裝置62的距離為15～20mm。應(yīng)力傳感檢測裝置61采用超低溫應(yīng)變片，應(yīng)力傳感檢測裝置61實時測量安裝部位應(yīng)變數(shù)據(jù)，溫度補(bǔ)償裝置62采用采用熱電阻測溫傳感器和熱電偶溫度傳感器其中的一種，用于消除掉電阻應(yīng)變片自身在超低溫（-160℃下）的應(yīng)變對液化天然氣儲罐內(nèi)罐1應(yīng)變測量的影響。

安裝超低溫應(yīng)變片時，需要對超低溫應(yīng)變片施加0.1～0.3MPa的固化壓力，并在超低溫應(yīng)變片處升溫至135℃，保持135℃溫度2小時，然后降溫到室溫卸壓，在超低溫應(yīng)變片處再升溫至165℃，保溫2小時，后降到室溫。超低溫應(yīng)變片粘貼完成后，必須檢查應(yīng)變計粘貼前后阻值的變化、應(yīng)變片絕緣電阻、片內(nèi)是否有殘余的氣泡、貼片位置準(zhǔn)確性、有否斷路、短路或敏感柵變形等。

應(yīng)力傳感檢測裝置61由3個超低溫應(yīng)變片組成45°–3直角形應(yīng)變花的方式對液化天然氣儲罐內(nèi)罐1的應(yīng)力進(jìn)行測量；

應(yīng)力轉(zhuǎn)換公式：

式中，、為最大、最小主應(yīng)力；E為彈性模量；為泊松比；為測量0°方向的應(yīng)變值；為測量45°方向的應(yīng)變值；為測量90°方向的應(yīng)變值。

其中，小電流點焊的焊接方式的小電流大小為焊條直徑的25～35倍；其中，45°-3是指在0°、45°和90°方向安裝3個應(yīng)變片，每兩個應(yīng)變片的夾角是45°；超低溫應(yīng)變片為可耐最低溫度為-269℃。

進(jìn)一步地，溫度傳感檢測裝置2、液化天然氣儲罐內(nèi)罐進(jìn)口溫度傳感檢測裝置2a和液化天然氣儲罐內(nèi)罐出口溫度傳感檢測裝置2b都具有引線，所有引線通過多孔法蘭引線裝置3，并經(jīng)過溫度傳感檢測裝置引線接線箱9a連接到無紙記錄儀4上，無紙記錄儀4用于將采集的溫度傳感檢測裝置2的信號以時間為基軸繪制溫度曲線記錄在儀器內(nèi)部的存儲系統(tǒng)中，并記錄在無紙記錄儀4內(nèi)部的存儲數(shù)據(jù)區(qū)，溫度曲線顯示在無紙記錄儀4的液晶屏上；溫度曲線存儲裝置5保存無紙記錄儀4繪制預(yù)冷時間的溫度曲線，通過調(diào)節(jié)液氮進(jìn)口閥門來控制每小時測點溫度下降不超過5℃，若進(jìn)口閥門的液氮流量過大，溫度下降很快，產(chǎn)生的應(yīng)力會很大，導(dǎo)致液化天然氣儲罐內(nèi)罐1的材料會變形。

其中，多孔法蘭引線裝置3用于將溫度傳感檢測裝置2、液化天然氣儲罐內(nèi)罐進(jìn)口溫度傳感檢測裝置2a和液化天然氣儲罐內(nèi)罐出口溫度傳感檢測裝置2b的引線穿過液化天然氣儲罐內(nèi)罐1，并隔離多孔法蘭引線裝置3內(nèi)外部的空間以阻止其發(fā)生熱交換，引線為漆包線線芯為?0.15mm金屬絲。

其中，溫度傳感檢測裝置引線接線箱9a用于將溫度傳感檢測裝置2、液化天然氣儲罐內(nèi)罐進(jìn)口溫度傳感檢測裝置2a和液化天然氣儲罐內(nèi)罐出口溫度傳感檢測裝置2b引線匯集到一起，再經(jīng)多芯信號線連接到無紙記錄儀4。

更近一步地，應(yīng)力傳感檢測與溫度補(bǔ)償裝置6安裝在溫度傳感檢測裝置2的臨近位置，應(yīng)力傳感檢測與溫度補(bǔ)償裝置6也具有引線，引線通過平焊法蘭引線裝置7，并經(jīng)過應(yīng)力傳感檢測與溫度補(bǔ)償裝置引線接線箱9b連接到轉(zhuǎn)換箱與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀8上，轉(zhuǎn)換箱與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀8將應(yīng)力傳感檢測與溫度補(bǔ)償裝置6所測的信號轉(zhuǎn)換為應(yīng)變信號，應(yīng)變轉(zhuǎn)換應(yīng)力裝置11通過轉(zhuǎn)換公式將應(yīng)變信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的應(yīng)力；通過應(yīng)力可以得知液化天然氣儲罐內(nèi)罐是否存在變成變形，一般應(yīng)力超過材料的屈服強(qiáng)度385MPa認(rèn)為液化天然氣儲罐內(nèi)罐存在變形，液化天然氣儲罐則不可以再使用。

其中，平焊法蘭引線裝置7用于將應(yīng)力傳感檢測與溫度補(bǔ)償裝置6的引線穿過液化天然氣儲罐內(nèi)罐1，并隔離平焊法蘭引線裝置7內(nèi)外部的空間以阻止其發(fā)生熱交換，引線為漆包線線芯為?0.15mm金屬絲。

其中，應(yīng)力傳感檢測與溫度補(bǔ)償裝置引線接線箱9b將應(yīng)力傳感檢測與溫度補(bǔ)償裝置6的應(yīng)力傳感檢測裝置61和溫度補(bǔ)償裝置62的引線匯集到一起，再經(jīng)多芯信號線連接到轉(zhuǎn)換箱與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀8。

圖3是本發(fā)明實施例的引線保護(hù)圖示意圖。如圖3所示，并結(jié)合圖2進(jìn)行說明，內(nèi)罐罐底應(yīng)力傳感檢測與溫度補(bǔ)償裝置6的引線1A穿入內(nèi)層保護(hù)管2B，內(nèi)層保護(hù)管2B穿入外層保護(hù)管3C，沿著工藝管線方向，引至外罐罐頂內(nèi)側(cè)，通過平焊法蘭引線裝置7對夾橡膠板的錐孔中通過，并接線至接線箱9b。

其中，內(nèi)層保護(hù)管2B為橡膠管，外層保護(hù)管3C為PVC管或白鋼管。

以上所述實施例僅為表達(dá)本發(fā)明的實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的前提下，還可以做出若干變形、同等替換、改進(jìn)等，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。