[發明專利]一種低溫容器內層容器泄漏報警監測系統及方法

有效

• 申請號: 201710094610.6
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN106945955B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 蒲亮;邵翔宇
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B65D90/50
• 分類號: B65D90/50;B65D90/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

1.一種低溫容器內層容器泄漏報警監測方法，其特征在于，基于一種低溫容器內層容器泄漏報警監測系統；所述低溫容器內層容器泄漏報警監測系統，包括外層殼體(1)和設置于外層殼體(1)內的內層殼體(2)，外層殼體(1)和內層殼體(2)之間為真空夾層；真空夾層內設置有若干工質濃度傳感器；在內層殼體(2)內設置有壓力傳感器(6)和溫度傳感器(7)；若干工質濃度傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器連接監控主機(8)；所述低溫容器內層容器泄漏報警監測方法，包括以下步驟：

1)、初始參數輸入至監控主機，包括：

低溫容器幾何參數：外層殼體的外徑φ_o、厚度t_o、長度L_o；內層殼體的外徑φ、厚度t、長度L；

低溫容器材料力學性能參數：屈服強度σ_s、彈性模量E、斷裂韌度K_IC；

工質狀態參數：壓力P、溫度T；

初始裂紋尺寸a₀；

2)、采用監控主機對低溫容器進行適用性評價：

2.1)厚度評價：容器內層殼體厚度應大于材料屈服極限對應的厚度，t>PR_m/σ_s，式中R_m為內層殼體中徑；

2.2)應力強度因子評價：穿透裂紋尖端的應力強度因子應小于材料的平面應力斷裂韌度，K_I<K_ⅠC；式中K_I為穿透裂紋尖端的應力強度因子，

如果所監測低溫容器均滿足2.1)和2.2)中的關系式，進行第3)步；

3)、在役設備監控：

泄漏工質濃度監控：工質濃度傳感器報警值設置為可檢測濃度下限值工質濃度傳感器監測到工質濃度高于時進入步驟4)發出報警消息；

泄漏工質濃度監控的同時同步進行壓力、溫度監控：通過內層殼體內部設置的壓力和溫度傳感器，實時監控工質狀態參數，當壓力P、溫度T超出設定的正常波動范圍時，進入步驟4)發出報警信息；

4)泄漏工質濃度監控和壓力、溫度監控同時發出報警信息后，進入步驟5)，否則重復步驟3)進行在役設備監控；

5)、工質泄漏流量計算：

5.1)夾層容積計算；

5.2)泄漏工質濃度變化率計算：泄漏工質濃度變化率通過傳感器檢測數據計算；

5.3)工質泄漏流量通過夾層容積V和泄漏工質濃度變化率計算；

6)、裂紋開口面積計算：裂紋開口面積COA按兩相流體經小孔泄漏的流量計算方法計算，其中泄漏流量等于工質泄漏流量

7)、裂紋長度計算：假定裂紋穿透后的形狀為矩形，則裂紋高度等于內層殼體厚度t，裂紋長度L_C由矩形面積公式計算，其中矩形面積等于COA；

8)、臨界裂紋長度計算：臨界裂紋長度L_Cr在已知初始裂紋尺寸a₀的條件下，通過J-a圖或J-T圖或EPRI工程法得到；

9)、裂紋穩定性判別：考慮多裂紋同時存在的影響，以及一定的安全裕度，取安全系數為α，則裂紋穩定的判據應為：αL_C<L_Cr，根據判據進行判定：

若αL_C<L_Cr，當前裂紋長度尚未達到臨界裂紋長度，裂紋處于穩定擴展階段；若αL_C≥L_Cr，當前裂紋長度已達到臨界裂紋長度，裂紋處于失穩階段。

2.根據權利要求1所述的一種低溫容器內層容器泄漏報警監測方法，其特征在于，安全系數為α的取值為5-10。

3.根據權利要求1所述的一種低溫容器內層容器泄漏報警監測方法，其特征在于，若αL_C<L_Cr時，通過停車、泄壓、轉注措施卸載，避免裂紋進一步擴展至失穩后引發爆裂。

4.根據權利要求1所述的一種低溫容器內層容器泄漏報警監測方法，其特征在于，若αL_C≥L_Cr時，發出應急撤離報警信息。