本發(fā)明涉及低溫工程和低溫技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及低溫容器的真空喪失檢測方法和裝置。

背景技術(shù)：

在低溫儲運中，高真空絕熱因其良好的絕熱性能而被廣泛采用，因而現(xiàn)有低溫容器通常包括：外容器、內(nèi)容器和設(shè)置在內(nèi)外容器之間的真空夾層，然而，漏放氣會造成真空夾層的緩慢變壞，不達標的焊縫，突然的外部撞擊和夾層管路的泄露也會造成真空度的嚴重下降甚至喪失。喪失真空后，容器內(nèi)低溫液體的壓力會逐漸升高而氣化，若容器內(nèi)氣體得不到及時的排放，會因超壓而爆炸，即使得以排放，也會對環(huán)境造成影響。

基于上述原因，國內(nèi)外眾多學(xué)者對低溫容器夾層真空喪失做了充分的研究，其中謝高峰在“高真空多層絕熱容器完全真空喪失實驗及傳熱機理研究”的博士論文中，詳細的闡述了低溫容器真空喪失后的傳熱特征，液體流動和溫度以及壓力上升規(guī)律；zhuming(朱鳴)在experimentalinvestigationofthermalresponseonhigh-vacuum-multilayer-insulationcryogenictankaftersuddencatastrophiclossofinsulationvacuum(絕緣真空突發(fā)災(zāi)難性損失后高真空多層絕熱低溫儲罐熱響應(yīng)試驗研究)一文中對低溫容器真空喪失后，夾層的熱響應(yīng)做了深入的分析。根據(jù)這兩篇論文的研究結(jié)果，需要連續(xù)檢測液體流動、罐內(nèi)溫度以及壓力等眾多參數(shù)才可以綜合判定是否發(fā)生真空喪失，因而檢測過程和判定方法都很繁瑣，對專業(yè)性要求也很高，難以普及應(yīng)用。

在檢測真空喪失方面，業(yè)內(nèi)也有采用觀測內(nèi)罐液體壓力升高和外罐結(jié)露的簡單方法。眾所周知，內(nèi)罐液體壓力升高是因為環(huán)境的熱量通過外壁，夾層空間，絕熱材料和內(nèi)壁傳給低溫液體，使之汽化蒸發(fā)造成壓力升高；外壁結(jié)露是因為壁面溫度低于了環(huán)境中水蒸氣的露點溫度所致，由于這些原因，升壓和結(jié)露的方法必然在時間上會出現(xiàn)延遲性，而這種延遲對真空喪失的低 溫容器是致命的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種靈活方便且無延遲的低溫容器真空喪失檢測方法。

本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題在于提供一種靈活方便且無延遲的低溫容器真空喪失檢測的裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種低溫容器真空喪失檢測的方法，包括如下步驟：

測量低溫容器的外罐外壁的溫度；

測量低溫容器所在環(huán)境的環(huán)境溫度；

對外罐外壁溫度和環(huán)境溫度進行比較并判定是否發(fā)生真空喪失。

所述的低溫容器真空喪失檢測的方法，其中，對外罐外壁溫度和環(huán)境溫度進行比較并判定是否發(fā)生真空喪失的步驟包括：

調(diào)取記錄有不同環(huán)境溫度對應(yīng)的真空喪失時外罐外壁溫度的溫度比對表；

根據(jù)所述溫度比對表判定是否發(fā)生真空喪失。

所述的低溫容器真空喪失檢測的方法，其中，對外罐外壁溫度和環(huán)境溫度進行比較并判定是否發(fā)生真空喪失的步驟包括：

計算外罐外壁溫度和環(huán)境溫度的溫度差；

根據(jù)所述溫度差來判定是否發(fā)生真空喪失。

所述的低溫容器真空喪失檢測的方法，其中，根據(jù)所述溫度差來判定是否發(fā)生真空喪失的步驟包括：

調(diào)取記錄有不同環(huán)境溫度對應(yīng)的真空喪失時的外罐和環(huán)境的溫度差的溫差比對表；

根據(jù)所述溫差比對表判定知否發(fā)生真空喪失。

所述的低溫容器真空喪失檢測的方法，其中，當(dāng)環(huán)境溫度小于5℃時，若溫度差大于6℃則判定發(fā)生真空喪失；當(dāng)環(huán)境溫度在5℃至10℃之間時，若溫度差大于5℃則判定發(fā)生真空喪失；當(dāng)環(huán)境溫度在11℃至25℃之間時，若溫度差大于3℃則判定發(fā)生真空喪失；當(dāng)環(huán)境溫度大于25℃，若溫度差大 于2.5℃則判定發(fā)生真空喪失。

所述的低溫容器真空喪失檢測的方法，還包括如下步驟：

在判定發(fā)生真空喪失時，進行報警。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提出一種低溫容器真空喪失檢測的裝置，包括：

第一溫度傳感器，測量低溫容器的外罐外壁溫度；

第二溫度傳感器，測量低溫容器所在環(huán)境的環(huán)境溫度；

信號采集模塊，分別采集所述第一溫度傳感器和所述第二溫度傳感器的溫度信號；

數(shù)據(jù)處理模塊，接收信號采集模塊采集的信號，對外罐外壁溫度和環(huán)境溫度進行比較并判定是否發(fā)生真空喪失。

優(yōu)選地，所述的低溫容器真空喪失檢測的裝置還包括：與所述數(shù)據(jù)處理模塊通訊連接的客戶端。

優(yōu)選地，所述的低溫容器真空喪失檢測的裝置還包括：用以實現(xiàn)所述信號采集模塊和所述數(shù)據(jù)處理模塊之間信號傳輸?shù)囊淮蝹鬏斈K。

優(yōu)選地，所述的低溫容器真空喪失檢測的裝置還包括：用以實現(xiàn)所述數(shù)據(jù)處理模塊和所述客戶端之間信號傳輸?shù)亩蝹鬏斈K。

優(yōu)選地，所述低溫容器包括：外罐、位于外罐內(nèi)部的內(nèi)罐以及形成在內(nèi)、外罐之間的夾層空間，所述內(nèi)罐通過支撐與所述外罐相連，所述第一溫度傳感器緊貼于外罐外壁的底部并位于非接觸支撐的位置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明的真空喪失檢測的方法和裝置簡單易行，不僅可應(yīng)用在新產(chǎn)品上，也可以應(yīng)用在已投入使用的產(chǎn)品上，并且對產(chǎn)品的改動較小，靈活且方便使用；相比較內(nèi)罐升壓和外罐結(jié)露的判定方法，本發(fā)明的檢測方法具有響應(yīng)時間短的優(yōu)勢，為真空喪失的低溫容器的應(yīng)急處理爭取寶貴的時間。

附圖說明

圖1為本發(fā)明低溫容器真空喪失檢測裝置應(yīng)用于低溫容器上的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明低溫容器真空喪失檢測方法的流程圖；

圖3為一種判定是否發(fā)生真空喪失的步驟流程圖；

圖4為另一種判定是否發(fā)生真空喪失的步驟流程圖；

圖5為根據(jù)溫度差判定是否發(fā)生真空喪失的步驟流程圖；

附圖標記說明如下：1、內(nèi)罐；2、支撐；3、絕熱材料；4、夾層空間；5、外罐；6、第一溫度傳感器；7、第二溫度傳感器；9、一次傳輸模塊；10、數(shù)據(jù)處理模塊；11、二次傳輸模塊；12、客戶端。

具體實施方式

為了進一步說明本發(fā)明的原理和結(jié)構(gòu)，現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細說明。

本發(fā)明的真空喪失檢測方法應(yīng)用在存儲液氮、液化天然氣、液氧、液氬、二氧化碳液體等深冷介質(zhì)的低溫容器上，用以檢測低溫容器是否發(fā)生真空喪失。

參閱圖1，低溫容器包括：內(nèi)罐1、外罐5以及形成在內(nèi)、外罐1、5之間的夾層空間4。內(nèi)罐1通過支撐2固定在外罐5內(nèi)部，內(nèi)罐1和外罐5之間的夾層空間4為真空空間，且夾層空間4內(nèi)還設(shè)置有絕熱材料3，以確保內(nèi)罐保溫性能，防止內(nèi)罐1中的低溫介質(zhì)氣化。

參閱圖2，本發(fā)明的低溫容器真空喪失檢測方法包括如下步驟：

步驟s11，測量低溫容器的外罐5外壁的溫度。

在測量外罐5外壁溫度時，最好將溫度傳感器緊貼在外罐5外壁的底部，并位于非接觸支撐2的位置。主要是考慮到支撐2和外罐5外壁接觸的部分的外壁溫度主要受支撐2導(dǎo)熱影響，而夾層真空度損壞，主要增強了夾層內(nèi)氣體分子的導(dǎo)熱再通過氣體分子向外罐傳熱，氣體分子導(dǎo)熱相比支撐2導(dǎo)熱的傳熱效果要微弱的多，因而測量外罐5外壁支撐2處的溫度難以全面反映夾層真空度破壞而造成的傳熱，從而影響最終判斷真空喪失的結(jié)論。

步驟s12，測量低溫容器所在環(huán)境的環(huán)境溫度。

在測量環(huán)境溫度時，最好將環(huán)境溫度傳感器設(shè)置在位于距地面一定高度且背風(fēng)無雨無陽光直射的位置，避免風(fēng)、陽光、雨水等偶然條件對測量結(jié)果的影響，以盡量符合試驗研究中設(shè)置的條件。

步驟s13，對外罐外壁溫度和環(huán)境溫度進行比較并判定是否發(fā)生真空喪 失。

在進行此步驟判定時，可直接將外罐外壁的溫度與環(huán)境溫度進行比較，結(jié)合設(shè)定的判定條件而判定是否發(fā)生真空喪失；也可以在比較時，計算外罐外壁的溫度與環(huán)境溫度的溫度差，將溫度差與設(shè)定的判定條件進行比較，進而判定是否發(fā)生真空喪失。

在一實施例中，參閱圖3，上述步驟s13中，對外罐外壁溫度和環(huán)境溫度進行比較并判定是否發(fā)生真空喪失的步驟可具體包括：

步驟s311，調(diào)取記錄有不同環(huán)境溫度對應(yīng)的真空喪失時外罐外壁溫度的溫度比對表；

步驟s312，根據(jù)所述溫度比對表判定是否發(fā)生真空喪失。

該溫度比較表來自于長久的理論和實驗研究結(jié)果，實驗研究不同真空絕熱結(jié)構(gòu)的低溫容器在真空喪失后，在不用的環(huán)境溫度下的外罐的外壁面溫度，并用此實驗結(jié)果去修正低溫容器在真空喪失后的理論傳熱計算的外罐的壁面溫度，由此得出連續(xù)的環(huán)境溫度下，真空喪失的低溫容器的外壁溫度，并將其作為判定真空喪失的依據(jù)。

表1示出了幾個不同環(huán)境溫度下的溫度比較表。

根據(jù)該表1，假設(shè)當(dāng)前測得的環(huán)境溫度為10℃，如果測得的外罐外壁溫度為8℃，則判定低溫容器未發(fā)生真空喪失，如果測得的外罐外壁溫度為4℃，則判定低溫容器已發(fā)生真空喪失。

在其他實施例中，也可根據(jù)溫度差來判定真空喪失，參閱圖4，上述步 驟s13中具體包括：

步驟s321，計算外罐外壁溫度和環(huán)境溫度的溫度差。

步驟s322，根據(jù)所述溫度差來判定是否發(fā)生真空喪失。

當(dāng)?shù)蜏厝萜魑窗l(fā)生真空喪失時，外罐外壁溫度和環(huán)境溫度的溫度差在合理的區(qū)間范圍內(nèi)，當(dāng)發(fā)生真空喪失時，外罐外壁溫度迅速下降，進一步加劇了與環(huán)境溫度的溫度差，因而通過溫度差也能夠判定是否發(fā)生真空喪失。

較佳地，參閱圖5，上述步驟s322中，根據(jù)所述溫度差來判定是否發(fā)生真空喪失的步驟具體包括：

步驟s321，調(diào)取記錄有不同環(huán)境溫度對應(yīng)的真空喪失時的外罐和環(huán)境的溫度差的溫差比對表；

步驟s322，根據(jù)所述溫差比對表判定知否發(fā)生真空喪失。

溫度差比較表也來自于長久的理論和實驗研究結(jié)果，實驗研究不同真空絕熱結(jié)構(gòu)的低溫容器在真空喪失后，在不用的環(huán)境溫度下的外罐的外壁面溫度與環(huán)境溫度的差值，并用此實驗結(jié)果去修正低溫容器在真空喪失后的理論傳熱計算的外罐壁面與環(huán)境溫度的差值，由此得出連續(xù)的環(huán)境溫度下，真空喪失的外壁溫度與環(huán)境溫度的差值，并將其作為判定真空喪失的依據(jù)。

當(dāng)環(huán)境溫度小于5℃時，若溫度差大于6℃則判定發(fā)生真空喪失；當(dāng)環(huán)境溫度在5℃至10℃之間時，若溫度差大于5℃則判定發(fā)生真空喪失；當(dāng)環(huán)境溫度在11℃至25℃之間時，若溫度差大于3℃則判定發(fā)生真空喪失；當(dāng)環(huán)境溫度大于25℃，若溫度差大于2.5℃則判定發(fā)生真空喪失。

在較佳的實施例中，本發(fā)明的低溫容器真空喪失的檢測方法還包括步驟：在判定發(fā)生真空喪失時，進行報警。

報警方式可以是屏幕顯示，現(xiàn)場和監(jiān)控室聲音報警，或者是，發(fā)送相關(guān)管理人員的客戶端上，也可以是各種報警方式的結(jié)合。

該真空喪失檢測的方法簡單易行，不僅可應(yīng)用在新產(chǎn)品上，也可以應(yīng)用在已投入使用的產(chǎn)品上，并且對產(chǎn)品的改動較小，靈活且方便使用；相比較內(nèi)罐升壓和外罐結(jié)露的判定方法，本發(fā)明的檢測方法具有響應(yīng)時間短的優(yōu)勢，為真空喪失的低溫容器的應(yīng)急處理爭取寶貴的時間。

此外，本發(fā)明還提供一種低溫容器真空喪失檢測的裝置，如圖1所示， 該檢測裝置主要包括：第一溫度傳感器6、第二溫度傳感器7、信號采集模塊8以及數(shù)據(jù)處理模塊10。

第一溫度傳感器6設(shè)置在外罐5的外壁上，用以測量低溫容器的外罐外壁溫度。較佳地，第一溫度傳感器6緊貼于外罐外壁的底部并位于非支撐接觸的位置?？砂阎睆?mm長度50mm的鋼管沿軸方向切開，用其中的一半焊接于儲罐底部非支撐接觸部位，一端用堵板焊死，另一端把第一溫度傳感器6插入，緊貼外罐壁面。

第二溫度傳感器7設(shè)置在低溫容器所在環(huán)境中，用以測量環(huán)境溫度。較佳地，第二溫度傳感器7設(shè)置在位于距地面一定高度且背風(fēng)無雨無陽光直射的位置，避免風(fēng)、陽光、雨水等偶然條件對測量結(jié)果的影響。

信號采集模塊8可通過有線方式與第一溫度傳感器6、第二溫度傳感器7電性連接，也可通過無線方式與第一、第二溫度傳感器6、7通訊，以分別采集第一溫度傳感器6和第二溫度傳感器7的溫度信號，并將溫度信號傳送給數(shù)據(jù)處理模塊10。

數(shù)據(jù)處理模塊10接收信號采集模塊9采集的信號，并對外罐外壁溫度和環(huán)境溫度進行比較，進而判定是否發(fā)生真空喪失。

根據(jù)上述低溫容器的真空喪失檢測方法可知，數(shù)據(jù)處理模塊10在比較外罐外壁溫度和環(huán)境溫度進行真空喪失判斷時，既可直接比對外罐外壁溫度和環(huán)境溫度，也可以計算外罐外壁溫度和環(huán)境溫度的溫度差，并根據(jù)溫度差來判定是否發(fā)生真空喪失。

在直接比對外罐外壁溫度和環(huán)境溫度時，如某一環(huán)境溫度對應(yīng)的外罐外壁溫度落入了真空喪失時的外罐外壁溫度范圍，即判定已發(fā)生真空喪失，否則，判定沒有發(fā)生真空喪失。

在通過比對溫度差(外罐外壁溫度與環(huán)境溫度的差值)來判定是否發(fā)生真空喪失時，如某一環(huán)境溫度對應(yīng)的溫度差落入真空喪失時的溫差范圍，即判定已發(fā)生真空喪失，否則判定沒有發(fā)生真空喪失。

數(shù)據(jù)處理模塊10可設(shè)置在位于辦公室的一服務(wù)器中，其可通過有線連接方式與信號采集模塊8相連而接收其傳輸?shù)臏囟刃盘?，也可通過無線方式，如圖中的一次傳輸模塊9與信號采集模塊進行通訊，獲得信號采集模塊采集的外罐外壁溫度信號和環(huán)境溫度信號。

較佳地，本發(fā)明的低溫容器真空喪失檢測的裝置還包括：與所述數(shù)據(jù)處理模塊通訊連接的客戶端。該客戶端可以是相關(guān)管理員的電腦、手機或其他移動終端等。

當(dāng)數(shù)據(jù)處理模塊10完成數(shù)據(jù)處理，判定和存儲后，如判定發(fā)生真空喪失，還可通過二次傳輸模塊11或者其他有線連接與客戶端通信，將判定結(jié)果發(fā)送給客戶端進行報警、提醒，使管理人員在第一時間獲知險情，為真空喪失的低溫容器的應(yīng)急處理爭取寶貴時間。

以上僅為本發(fā)明的較佳可行實施例，并非限制本發(fā)明的保護范圍，凡運用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作出的等效結(jié)構(gòu)變化，均包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。