基于温度场原理测量LNG管道真空度的方法、装置、存储介质及终端设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于温度场原理测量LNG管道真空度的方法、装置、存储介质及终端设备，通过测量LNG真空低温管道外管外壁的温度，将获得的温度信号输入单片机控制系统，然后把环境温度、管壁厚、管道材质等参数通过移动终端输入到单片机中，经过预先设置的能够将外管外壁温度转换为夹层真空度的算法，计算得出管道内的真空度，然后将真空度数据实时显示出来。当真空度超出预先设定设定的阈值时，及时发出报警信号，实现预警功能。本发明专利技术的目的是为了实现对于LNG真空低温管道真空度的远程实时快速准确检测，装置及方法结构简单可靠、操作方便、节省成本，结果真实可靠，不仅适用于LNG的真空低温管道，也适用于其它真空管道，具有广阔的应用前景。

Method, device, storage medium and terminal equipment for measuring the vacuum degree of LNG pipeline based on the principle of temperature field

【技术实现步骤摘要】
基于温度场原理测量LNG管道真空度的方法、装置、存储介质及终端设备
本专利技术属于管道真空检测
，涉及一种基于温度场原理测量LNG管道真空度的方法、装置、存储介质及终端设备。
技术介绍
随着现代社会对于环保的要求越来越高，因此新能源的应用越来越广泛，液化天然气作为一种清洁能源被广泛应用于汽车、工业生产等各种领域。LNG目前主要有三种运输方式：管道运输；公路运输；海上运输。而在LNG的管道运输中，为了保证LNG的运输安全，一般会使用真空绝热管道进行运输，将夹层空间抽成高真空，阻隔对流传热和减少气体导热，通过增大对流换热热阻减小传热。其结构简单紧凑、热容量小、制造方便，但真空保持有难度，一旦真空丧失，绝热性能将迅速下降。同时，由于对于真空低温管道中的真空度检测操作较为复杂，大多数情况下并不能及时的对于真空度进行检测，半年或者一年甚至更久才检测一次真空度。这就导致在当泄露处附近运输的LNG温度上升以及管道表面结霜才发现LNG管道发生了泄露。一旦发生泄露，真空度就会不满足要求，导致内部介质即LNG温度上升然后发生气化。甲烷本身是一种低毒性的窒息性气体，而泄漏后形成的LNG低温蒸汽云团与空气混合，形成爆炸性混合物。而甲烷的爆炸极限为5％～15％(体积分数)，一旦混合物中甲烷的浓度在爆炸极限范围内，就会有爆炸的危险；燃烧起来后，火焰的温度高、辐射热强、易形成大面积火灾。此外，LNG还会产生快速相变危害。当低温的LNG和一种热液体(比如水)接触而被突然加热的时候，就可能出现LNG的快速沸腾气化现象，引起沸腾液体蒸气爆炸(BLEVE)，蒸气云爆炸(VCE)，超压还会破坏泄漏源附近的设备和构筑物。所以，对于真空度的定期检测至关重要。然而，在对真空度的实际检测中，有一部分管道没有留出测量真空度的孔，对于这些没有留出真空度检测孔的管道，利用常规的办法测量真空度存在很大的困难，迄今为止，在不破坏管道的情况下对管道内的真空度进行检测还没有找到特别快速有效的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种基于温度场原理测量LNG管道真空度的方法、装置、存储介质及终端设备，本专利技术能够快速简便地测量LNG管道的真空度，从而能够降低真空低温管道的安全隐患。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：基于温度场原理测量LNG管道真空度的方法，适用于在计算设备中执行，包括以下步骤：步骤1，获取LNG管道的外管外壁温度T1、环境温度T0、LNG流体温度T5；步骤2，输入LNG管道的外管外壁半径r1、外管内壁半径r2、内管外壁半径r3、内管内壁半径r4、管长l、环境与外管外壁的对流换热系数h1、管壁的导热系数λ、外管内壁适应系数a2、内管外壁适应系数a3、比热容比γ、空气的分子质量M、斯忒藩-玻尔兹曼常数σ、外管内壁表面及内管外壁表面间的有效辐射率比E以及LNG流体与内管内壁之间的对流换热系数h2；步骤3，利用公式(1)计算LNG管道外管内壁与内管外壁之间的真空度P：其中：一种存储设备，其中存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行：获取LNG管道的外管外壁温度T1、环境温度T0、LNG流体温度T5；利用公式(1)计算LNG管道外管内壁与内管外壁之间的真空度P：其中：r1为管道的外管外壁半径、r2为外管内壁半径、r3为内管外壁半径、r4为内管内壁半径、l为管长、h1为环境与外管外壁的对流换热系数、λ为管壁的导热系数、a2为外管内壁适应系数、a3为内管外壁适应系数、γ为残余气体的比热容比、M为残余气体的分子质量、σ为斯忒藩-玻尔兹曼常数、E为外管内壁表面及内管外壁表面间的有效辐射率比以及h2为LNG流体与内管内壁之间的对流换热系数。一种终端设备，包括：处理器，适于实现各指令；以及存储设备，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行：获取LNG管道的外管外壁温度T1、环境温度T0、LNG流体温度T5；利用公式(1)计算LNG管道外管内壁与内管外壁之间的真空度P：其中：r1为管道的外管外壁半径、r2为外管内壁半径、r3为内管外壁半径、r4为内管内壁半径、l为管长、h1为环境与外管外壁的对流换热系数、λ为管壁的导热系数、a2为外管内壁适应系数、a3为内管外壁适应系数、γ为残余气体的比热容比、M为残余气体的分子质量、σ为斯忒藩-玻尔兹曼常数、E为外管内壁表面及内管外壁表面间的有效辐射率比以及h2为LNG流体与内管内壁之间的对流换热系数。一种基于温度场原理测量LNG管道真空度的装置，包括：壳体，所述壳体内安装数据采集单元、信号处理单元、无线传输模块、继电器、主控单元、串口通讯模块以及电源模块；壳体表面设置按键模块和数据采集单元；数据采集单元，所述数据采集单元用于采集LNG管道的外管外壁的温度信号T1；信号处理单元，所述信号处理单元包括A/D转换器，用于将测温探头(1)采集到的模拟温度信号转换为数字信号，并发送给主控模块；无线传输模块，所述无线传输模块与主控单元相连，用于主控单元与上位机或移动终端的通信；上位机或移动终端通过无线传输模块将LNG管道的外管外壁半径r1、外管内壁半径r2、内管外壁半径r3、内管内壁半径r4、管长l、环境与外管外壁的对流换热系数h1、管壁的导热系数λ、外管内壁适应系数a2、内管外壁适应系数a3、比热容比γ、空气的分子质量M、斯忒藩-玻尔兹曼常数σ、外管内壁表面及内管外壁表面间的有效辐射率比E以及LNG流体与内管内壁之间的对流换热系数h2输入至主控单元中；主控单元将得到的真空度P反馈给上位机或移动终端；按键模块，所述按键模块用于将环境温度T0、LNG流体温度T5输入至主控单元中；继电器，所述继电器用于调节电流，保护检测装置中的电路；主控单元，所述主控单元包括单片机，所述单片机通过内置的真空度P算法，对温度数据进行处理，得到LNG管道外管内壁与内管外壁之间的真空度P，并将真空度P发送给串口通讯模块和无线传输模块，所述计算真空度P的算法如下：其中：r1为管道的外管外壁半径、r2为外管内壁半径、r3为内管外壁半径、r4为内管内壁半径、l为管长、h1为环境与外管外壁的对流换热系数、λ为管壁的导热系数、a2为外管内壁适应系数、a3为内管外壁适应系数、γ为残余气体的比热容比、M为残余气体的分子质量、T0为环境温度、T1为外管外壁温度、T5为LNG流体温度、σ为斯忒藩-玻尔兹曼常数、E为外管内壁表面及内管外壁表面间的有效辐射率比以及h2为LNG流体与内管内壁之间的对流换热系数。串口通讯模块，所述串口通讯模块用于将单片机得到的真空度P的数值发送给LED显示屏；电源模块，所述电源模块为数据采集单元、信号处理单元、无线传输模块、按键模块、无线传输模块、继电器、主本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于温度场原理测量LNG管道真空度的方法，适用于在计算设备中执行，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，获取LNG管道的外管外壁温度T

【技术特征摘要】
1.一种基于温度场原理测量LNG管道真空度的方法，适用于在计算设备中执行，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，获取LNG管道的外管外壁温度T1、环境温度T0、LNG流体温度T5；
步骤2，输入LNG管道的外管外壁半径r1、外管内壁半径r2、内管外壁半径r3、内管内壁半径r4、管长l、环境与外管外壁的对流换热系数h1、管壁的导热系数λ、外管内壁适应系数a2、内管外壁适应系数a3、比热容比γ、空气的分子质量M、斯忒藩-玻尔兹曼常数σ、外管内壁表面及内管外壁表面间的有效辐射率比E以及LNG流体与内管内壁之间的对流换热系数h2；
步骤3，利用公式(1)计算LNG管道外管内壁与内管外壁之间的真空度P：



其中：








2.一种存储设备，其中存储有多条指令，其特征在于，所述指令适于由处理器加载并执行：
获取LNG管道的外管外壁温度T1、环境温度T0、LNG流体温度T5；
利用公式(1)计算LNG管道外管内壁与内管外壁之间的真空度P：



其中：






r1为管道的外管外壁半径、r2为外管内壁半径、r3为内管外壁半径、r4为内管内壁半径、l为管长、h1为环境与外管外壁的对流换热系数、λ为管壁的导热系数、a2为外管内壁适应系数、a3为内管外壁适应系数、γ为残余气体的比热容比、M为残余气体的分子质量、σ为斯忒藩-玻尔兹曼常数、E为外管内壁表面及内管外壁表面间的有效辐射率比以及h2为LNG流体与内管内壁之间的对流换热系数。


3.一种终端设备，其特征在于，包括：
处理器，适于实现各指令；以及
存储设备，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行：
获取LNG管道的外管外壁温度T1、环境温度T0、LNG流体温度T5；
利用公式(1)计算LNG管道外管内壁与内管外壁之间的真空度P：



其中：






r1为管道的外管外壁半径、r2为外管内壁半径、r3为内管外壁半径、r4为内管内壁半径、l为管长、h1为环境与外管外壁的对流换热系数、λ为管壁的导热系数、a2为外管内壁适应系数、a3为内管外壁适应系数、γ为残余气体的比热容比、M为残余气体的分子质量、σ为斯忒藩-玻尔兹曼常数、E为外管内壁表面及内管外壁表面间的有效辐射率比以及h2为LNG流体与内管内壁之间的对流换热系数。


4.一种基于温度场原理测量LNG管道真空度的装置，其特征在于，包括：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾群锋，姜浩，王瑜，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61