一种用于浮顶储罐浮盘监测的光纤倾角传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于浮顶储罐浮盘监测的光纤倾角传感器，底板上设置有第一夹块与第二夹块，第一夹块与第二夹块之间形成一卡口，第一夹块与第二夹块兼作挡块，卡口内配置有一重锤，重锤上端与悬臂梁的自由端相连接，悬臂梁的两侧分别设置有光纤光栅，底板配置有一倾角筒体，倾角筒体上方配置有顶盖，顶盖与悬臂梁的上端相连接，第一夹块、第二夹块、重锤与悬臂梁均布置在倾角筒体内。当浮盘发生倾斜时，光纤倾角传感器内的重锤会发生倾斜，使悬臂梁所受应力相应变化，悬臂梁两侧的光纤光栅所受挠曲应变也随之变化，通过变化的对应关系得知浮盘倾斜角度。

An Optical Fiber Inclination Sensor for Floating Plate Monitoring of Floating Roof Tank

【技术实现步骤摘要】
一种用于浮顶储罐浮盘监测的光纤倾角传感器
本专利技术涉及浮顶储罐之浮盘监测领域，尤其涉及一种用于浮顶储罐浮盘监测的光纤倾角传感器。
技术介绍
近年来，随着经济持续高速的发展，我国对石油能源的需求越来越大，为了保证国内石油能源安全，政府和石油公司陆续在沿海建立国家战略石油储备库及商业储备库，大型原油储存区的数量和储油总量持续上升。但是，目前油库大部分监测工作主要依靠人工巡检，信息反馈具有一定的滞后性。对过去发生的242起储罐事故分析，人为原因导致的事故在30％以上。因此，目前油库罐区普遍采用的人工爬罐巡检方法已远落后于当今信息化、数字化和网络化的发展。而浮盘倾斜以后容易引发浮盘沉盘、卡盘事故，甚至引起火灾，造成油罐爆炸。目前，用于监测浮顶储罐浮盘倾角的传感设备尚未见诸报道。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种用于浮顶储罐浮盘监测的光纤倾角传感器，以监测浮盘倾斜角度。为解决上述技术问题，本专利技术方案包括：一种用于浮顶储罐浮盘监测的光纤倾角传感器，其包括设置在浮盘对应处的底板，其中，底板上设置有第一夹块与第二夹块，第一夹块与第二夹块之间形成一卡口，第一夹块与第二夹块兼作挡块，卡口内配置有一重锤，重锤上端与悬臂梁的自由端相连接，悬臂梁的两侧分别设置有光纤光栅，底板配置有一倾角筒体，倾角筒体上方配置有顶盖，顶盖与悬臂梁的上端相连接，第一夹块、第二夹块、重锤与悬臂梁均布置在倾角筒体内；浮盘处于倾斜状态，重锤在重力作用下在卡口内摆动，使悬臂梁两侧的光纤光栅中心波发生变化。所述的光纤倾角传感器，其中，上述悬臂梁呈梯形，面积大的一端与上述顶盖相连接。所述的光纤倾角传感器，其中，上述悬臂梁之两个表面任意点应变力大小均相等，且与自由端受力成正比，悬臂梁在两个表面过中心线位置对称开槽，其尺寸参数完全相同；一个槽内设置有第一光纤光栅，另一个槽内设置有第二光纤光栅，第一光纤光栅与第二光纤光栅的中心波长不同，重锤位置的变化通过悬臂梁传递给第一光纤光栅、第二光纤光栅。所述的光纤倾角传感器，其中，上述重锤的中轴线处开设有豁口，豁口与悬臂梁的自由端相适配，豁口的中轴线与悬臂梁的中轴线相重合。所述的光纤倾角传感器，其中，豁口上部设置有安装块，安装块上设置有安装孔，悬臂梁的自由端与安装孔对应处设置有盲孔，盲孔与安装孔通过固定销相连接。所述的光纤倾角传感器，其中，上述顶盖的外周布置有密封圈，顶盖嵌入倾角筒体的上部，顶盖在与悬臂梁上端对应处设置有顶盖安装口，顶盖安装口与悬臂梁的上端相适配，顶盖安装口的中轴线与悬臂梁的中轴线相重合。所述的光纤倾角传感器，其中，顶盖安装口的侧壁上设置有顶盖安装孔，悬臂梁的上端与顶盖安装孔对应处设置有顶盖盲孔，顶盖盲孔与顶盖安装孔通过顶盖固定销相连接。所述的光纤倾角传感器，其中，上述光纤光栅受力形变中心波长的变化极限在4nm以内，悬臂梁的最大应力为15N。所述的光纤倾角传感器，其中，上述光纤光栅为光栅串。所述的光纤倾角传感器，其中，上述倾角筒体在与重锤对应部填充有粘度为1000的硅油。本专利技术提供了一种用于浮顶储罐浮盘监测的光纤倾角传感器，当浮盘发生倾斜时，光纤倾角传感器内的重锤会发生倾斜，使悬臂梁所受应力相应变化，悬臂梁两侧的光纤光栅所受挠曲应变也随之变化，通过变化的对应关系得知浮盘倾斜角度，当浮盘倾斜角度到达预设值，则光纤倾角传感器配合对应设备进行报警，实现了实时监测浮盘倾斜角度，提高了对浮盘倾斜角度监测的精准度。附图说明图1为本专利技术中光纤倾角传感器的结构示意图；图2为本专利技术中悬臂梁的结构示意图；图3为本专利技术中重锤的结构示意图；图4为本专利技术中顶盖的结构示意图；图5为本专利技术中重锤的摆动示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种用于浮顶储罐浮盘监测的光纤倾角传感器，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供了一种用于浮顶储罐浮盘监测的光纤倾角传感器，如图1与图2所示的，其包括设置在浮盘对应处的底板1，其中，底板1上设置有第一夹块2与第二夹块3，第一夹块2与第二夹块3之间形成一卡口4，第一夹块2与第二夹块3兼作挡块，避免了重锤5摆动过大对悬臂梁6造成损伤。卡口4内配置有一重锤5，重锤5上端与悬臂梁6的自由端相连接，悬臂梁6的两侧分别设置有光纤光栅，底板1配置有一倾角筒体7，倾角筒体7上方配置有顶盖8，顶盖8与悬臂梁6的上端相连接，也就是说，悬臂梁6一端为固定端，另一端为自由端，自由端随重锤的摆动而摆动，从而使悬臂梁6形变，进而使悬臂梁6两侧的光纤光栅所受挠曲应变也随之变化，从而判断浮盘的倾斜角度。第一夹块2、第二夹块3、重锤5与悬臂梁6均布置在倾角筒体7内，一般处于密封状态，从而保证了光纤倾角传感器运行的稳定性；浮盘处于倾斜状态，重锤5在重力作用下在卡口4内摆动，使悬臂梁6两侧的光纤光栅中心波发生变化，通过变化的对应关系得知浮盘倾斜角度，当浮盘倾斜角度到达预设值，则光纤倾角传感器配合对应设备进行报警，实现了实时监测浮盘倾斜角度，提高了对浮盘倾斜角度监测的精准度。更进一步的，上述悬臂梁6呈梯形，面积大的一端与上述顶盖8相连接。如图2所示的，上述悬臂梁6之两个表面任意点应变力大小均相等，且与自由端受力成正比，悬臂梁6在两个表面过中心线位置对称开槽，其尺寸参数完全相同；一个槽内设置有第一光纤光栅，由于视角原因，仅仅表示出第一光纤光栅9，另一个槽内设置有第二光纤光栅，第一光纤光9与第二光纤光栅的中心波长不同，重锤5位置的变化通过悬臂梁6传递给第一光纤光栅9、第二光纤光栅。更进一步的，如图3所示的，上述重锤5的中轴线处开设有豁口10，豁口10与悬臂梁6的自由端相适配，豁口10的中轴线与悬臂梁6的中轴线相重合。而且豁口10上部设置有安装块11，安装块11上设置有安装孔12，悬臂梁6的自由端与安装孔12对应处设置有盲孔，盲孔与安装孔11通过固定销相连接，从而使悬臂梁6的自由端与重锤5固定连接。悬臂梁6上所要粘接固定的两个光纤光栅为光栅串，为了降低光纤光栅弯折所带来的损耗，将悬臂梁6的自由端固定在豁口10内加深，从而保证了光纤光栅弯折部位有较大曲率半径，降低了光纤光栅弯折所带来的损耗。而且如图4所示的，上述顶盖8的外周布置有密封圈，顶盖8嵌入倾角筒体7的上部，顶盖8在与悬臂梁6上端对应处设置有顶盖安装口13，顶盖安装口13与悬臂梁6的上端相适配，顶盖安装口13的中轴线与悬臂梁6的中轴线相重合。也就是说，在初始状态下，悬臂梁6、重锤5均处于自由下垂状态。而且顶盖安装口13的侧壁上设置有顶盖安装孔，悬臂梁6的上端与顶盖安装孔对应处设置有顶盖盲孔，顶盖盲孔与顶盖安装孔通过顶盖固定销相连接。上述光纤光栅受力形变中心波长的变化极限在4nm以内，悬臂梁的最大应力为15N。为了更进一步描述本专利技术，以下列举更为详尽的实施例进行说明。光纤光栅的栅区长度为12mm，纤芯直径为0.25mm，悬臂梁6长度为32mm，厚度为0.7mm，粘接固定光栅宽度为0.4mm，深度为0.3mm，传感器外壳采用常规316L不锈钢管，倾角筒体7上下尺寸完全对称，采用o型密封圈密封倾角筒体7与底板1、顶盖8。倾角筒体7的内腔尺寸通过悬臂梁6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于浮顶储罐浮盘监测的光纤倾角传感器，其包括设置在浮盘对应处的底板，其特征在于，底板上设置有第一夹块与第二夹块，第一夹块与第二夹块之间形成一卡口，第一夹块与第二夹块兼作挡块，卡口内配置有一重锤，重锤上端与悬臂梁的自由端相连接，悬臂梁的两侧分别设置有光纤光栅，底板配置有一倾角筒体，倾角筒体上方配置有顶盖，顶盖与悬臂梁的上端相连接，第一夹块、第二夹块、重锤与悬臂梁均布置在倾角筒体内；浮盘处于倾斜状态，重锤在重力作用下在卡口内摆动，使悬臂梁两侧的光纤光栅中心波发生变化。

【技术特征摘要】
1.一种用于浮顶储罐浮盘监测的光纤倾角传感器，其包括设置在浮盘对应处的底板，其特征在于，底板上设置有第一夹块与第二夹块，第一夹块与第二夹块之间形成一卡口，第一夹块与第二夹块兼作挡块，卡口内配置有一重锤，重锤上端与悬臂梁的自由端相连接，悬臂梁的两侧分别设置有光纤光栅，底板配置有一倾角筒体，倾角筒体上方配置有顶盖，顶盖与悬臂梁的上端相连接，第一夹块、第二夹块、重锤与悬臂梁均布置在倾角筒体内；浮盘处于倾斜状态，重锤在重力作用下在卡口内摆动，使悬臂梁两侧的光纤光栅中心波发生变化。2.根据权利要求1所述的光纤倾角传感器，其特征在于，上述悬臂梁呈梯形，面积大的一端与上述顶盖相连接。3.根据权利要求1所述的光纤倾角传感器，其特征在于，上述悬臂梁之两个表面任意点应变力大小均相等，且与自由端受力成正比，悬臂梁在两个表面过中心线位置对称开槽，其尺寸参数完全相同；一个槽内设置有第一光纤光栅，另一个槽内设置有第二光纤光栅，第一光纤光栅与第二光纤光栅的中心波长不同，重锤位置的变化通过悬臂梁传递给第一光纤光栅、第二光纤光栅。4.根据权利要求1所述的光纤倾角传感器，其特征在于，上...

【专利技术属性】
技术研发人员：甄永乾，管孝瑞，王恺，张玉平，陶彬，刘全桢，牟善军，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，
类型：发明
国别省市：山东,37