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

背景技術：

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

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

技術實現(xiàn)要素：

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

一種液化天然氣儲罐內(nèi)罐預冷溫度、應力測試系統(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、罐底內(nèi)側和罐壁外側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、罐底外側和罐壁外側分別安裝有應力傳感檢測與溫度補償裝置；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；所述應力傳感檢測與溫度補償裝置具有引線，所述引線通過平焊法蘭引線裝置與轉換箱與靜態(tài)電阻應變儀電性連接，所述轉換箱與靜態(tài)電阻應變儀與應變轉換應力裝置電性連接；

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；

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

所述應變轉換應力裝置通過轉換公式將應變信號轉換為相應的應力值。

優(yōu)選地，所述的一種液化天然氣儲罐內(nèi)罐預冷溫度、應力測試系統(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力傳感檢測與溫度補償裝置引線接線箱；

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；

應力傳感檢測與溫度補償裝置引線接線箱，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換箱與靜態(tài)電阻應變儀。

優(yōu)選地，所述的一種液化天然氣儲罐內(nèi)罐預冷溫度、應力測試系統(tǒng)的天然氣儲罐內(nèi)罐的具有內(nèi)罐進口和內(nèi)罐出口；所述天然氣儲罐內(nèi)罐罐頂內(nèi)側安裝有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)罐罐頂外側的應力傳感檢測與溫度補償裝置與所述罐頂內(nèi)側的溫度傳感檢測裝置位置相對應；

所述天然氣儲罐內(nèi)罐罐底內(nèi)側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)罐罐底外側的應力傳感檢測與溫度補償裝置與所述罐底內(nèi)側溫度傳感檢測裝置位置相對應；

在距離所述內(nèi)罐進口和內(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)罐預冷溫度、應力測試系統(tǒng)所述天然氣儲罐內(nèi)罐罐壁外側豎直方向等間距安裝有溫度傳感檢測裝置，所述應力傳感檢測與溫度補償裝置與所述罐壁外側的溫度傳感檢測裝置交替排列，應力傳感檢測與溫度補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)罐預冷溫度、應力測試系統(tǒng)的應力傳感檢測與溫度補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)罐預冷溫度、應力測試系統(tǒng)的轉換箱與靜態(tài)電阻應變儀（8）具有顯示屏。

優(yōu)選地，所述的一種液化天然氣儲罐內(nèi)罐預冷溫度、應力測試系統(tǒng)的應力傳感檢測與溫度補償裝置包括應力傳感檢測裝置和溫度補償裝置，所述應力傳感檢測裝置和溫度補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)層保護管，所述內(nèi)層保護管外具有外層保護管；

其中，所述內(nèi)層保護管為鋼管，所述外層保護管為PVC管或白鋼管。

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

所述應力轉換公式：

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

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

其中，所述超低溫應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儲罐預冷過程中預冷溫度、應力變化情況，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、應變值，實現(xiàn)對預冷過程進行調(diào)控，填補了工程中超低溫環(huán)境下LNG儲罐溫度、應力測試的空白。

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圖示意圖。

具體實施方式

以下基于實例對本發(fā)明進行描述，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)明的細節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細節(jié)部分。然而，對于沒有詳盡描述的部分，本領域技術人員也完全可以理解本發(fā)明。

此外，本領域普通技術人員應當理解，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利要求書中的“包括”、“包含”等類似詞語應當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繪制預冷時間的溫度曲線，通過調(diào)節(jié)液氮進口閥門來控制每小時測點溫度下降不超過5℃，若進口閥門的液氮流量過大，溫度下降很快，產(chǎn)生的應力會很大，導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冷量太小，則應增大進口閥門的液氮流量，保證預冷過程的安全運行。

如圖1所示，應力傳感檢測與溫度補償裝置6安裝在溫度傳感檢測裝置2的臨近位置，應力傳感檢測與溫度補償裝置6也具有引線，引線通過平焊法蘭引線裝置7連接到轉換箱與靜態(tài)電阻應變儀8上，轉換箱與靜態(tài)電阻應變儀8將應力傳感檢測與溫度補償裝置6所測的信號轉換為應變信號，應變轉換應力裝置11通過轉換公式將應變信號轉換為相應的應力；通過應力可以得知液化天然氣儲罐內(nèi)罐是否存在變成變形，一般應力超過材料的屈服強度385MPa認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和應力傳感檢測與溫度補償裝置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，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，應力傳感檢測與溫度補償裝置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個應力傳感檢測與溫度補償裝置6呈一條直線排列；液化天然氣儲罐內(nèi)罐進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。應力傳感檢測與溫度補償裝置6由應力傳感檢測裝置61和溫度補償裝置62組成，傳感檢測裝置61和溫度補償裝置62的距離為15～20mm。應力傳感檢測裝置61采用超低溫應變片，應力傳感檢測裝置61實時測量安裝部位應變數(shù)據(jù)，溫度補償裝置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，用于消除掉電阻應變片自身在超低溫（-160℃下）的應變對液化天然氣儲罐內(nèi)罐1應變測量的影響。

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

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

應力轉換公式：

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

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個應變片，每兩個應變片的夾角是45°；超低溫應變片為可耐最低溫度為-269℃。

進一步地，溫度傳感檢測裝置2、液化天然氣儲罐內(nèi)罐進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繪制預冷時間的溫度曲線，通過調(diào)節(jié)液氮進口閥門來控制每小時測點溫度下降不超過5℃，若進口閥門的液氮流量過大，溫度下降很快，產(chǎn)生的應力會很大，導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，應力傳感檢測與溫度補償裝置6安裝在溫度傳感檢測裝置2的臨近位置，應力傳感檢測與溫度補償裝置6也具有引線，引線通過平焊法蘭引線裝置7，并經(jīng)過應力傳感檢測與溫度補償裝置引線接線箱9b連接到轉換箱與靜態(tài)電阻應變儀8上，轉換箱與靜態(tài)電阻應變儀8將應力傳感檢測與溫度補償裝置6所測的信號轉換為應變信號，應變轉換應力裝置11通過轉換公式將應變信號轉換為相應的應力；通過應力可以得知液化天然氣儲罐內(nèi)罐是否存在變成變形，一般應力超過材料的屈服強度385MPa認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用于將應力傳感檢測與溫度補償裝置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，應力傳感檢測與溫度補償裝置引線接線箱9b將應力傳感檢測與溫度補償裝置6的應力傳感檢測裝置61和溫度補償裝置62的引線匯集到一起，再經(jīng)多芯信號線連接到轉換箱與靜態(tài)電阻應變儀8。

圖3是本發(fā)明實施例的引線保護圖示意圖。如圖3所示，并結合圖2進行說明，內(nèi)罐罐底應力傳感檢測與溫度補償裝置6的引線1A穿入內(nèi)層保護管2B，內(nèi)層保護管2B穿入外層保護管3C，沿著工藝管線方向，引至外罐罐頂內(nèi)側，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)層保護管2B為橡膠管，外層保護管3C為PVC管或白鋼管。

以上所述實施例僅為表達本發(fā)明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，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、改進等，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。