[发明专利]基于分布式光纤的子弹罐应变和温度智能监测系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于分布式光纤的子弹罐应变和温度智能监测系统及方法，通过在子弹罐体表面布设分布式应变、温度光缆，在子弹罐体下方土层中布置压力计，进而实现对子弹罐体表面及周围状态进行监测，检测数据通过采集器汇总后传递至现场控制系统，现场控制系统还分别与数值模拟系统以及中控显示屏进行数据通信。数值模拟系统利用有限元软件对子弹罐体与下方土层进行模拟仿真，确定相应的温度和应力变化范围，传输给现场控制系统，基于此与检测数据进行对比，实现监测预警，同时构建出子弹罐体表面状态的云图，精确定位发生状况的区域，有效解决现有监测方法无法对罐体本身安全隐患进行预防的问题。

技术领域

本发明属于子弹罐应变和温度监测技术领域，尤其涉及一种基于分布式光纤的子弹罐应变和温度智能监测系统及方法。

背景技术

子弹罐指的是卧式覆土LPG压力储罐，用来存储液化石油气，目前子弹罐在国外应用比较广泛，国内还处在推广阶段，主要用来替代球罐，提高本质安全性。

子弹罐是直接坐落在沙床基础上的，罐体表面都用土覆盖，只有沉降监测板、气室、工艺管接口等设施预留在土外，无法从上述设施的状态准确观察到子弹罐的整个运行状态。常见液化烃储存容器“多米诺”事故的主要诱因是爆炸碎片，因此，为了保证相邻的子弹罐不遭到破坏，通常将罐体表面的覆土厚度控制在半米以上，这就无法通过常规方法观察、监测罐体表面的情况，不能对罐体本身的安全隐患进行预防。况且，采用传统方法（沉降监测板）观察子弹罐体沉降，也是粗略地观察，无法做到精确、整体监测。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种基于分布式光纤的子弹罐应变和温度智能监测系统及方法，通过分布式应变、温度光缆和土压力计对子弹罐体表面及周围状态进行监测，构建出子弹罐体表面状态的云图，精确定位发生状况的区域，实时预警，有效解决现有监测方法无法对罐体本身安全隐患进行预防的问题。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种基于分布式光纤的子弹罐应变和温度智能监测方法，包括如下步骤：

步骤1：利用数值模拟系统在有限元软件中建立子弹罐体与下方土层1：1仿真模型，并进行不同工况条件下的模拟，确定温度、应力和应变变化范围，作为现场控制系统监测的初始范围；

步骤2：从子弹罐体的封头处开始，呈“米”字型布设分布式应变光缆和分布式温度光缆；在子弹罐体落位位置正下方的20~80cm深度布设多个土压力计，再将完成光缆布设的子弹罐体落位到沙床基础上；

步骤3：分布式温度光缆采集温度数据汇集到温度采集器，分布式应变光缆采集应力应变数据汇集到应变采集器，土压力计采集土压力基础值汇集到土压力采集器；各采集器的数据均传输至现场控制系统中进行比对分析，判断是否在初始范围内；不在初始范围内，则调整现场控制系统的初始范围，修正数值模拟系统的模拟模块；同时，各采集器采集的相关数据均传输到中控显示屏上显示；

步骤4：对子弹罐体进行水压试验，根据应变采集器以及土压力采集器采集的数据，现场控制系统进一步对应变监测范围进行细化修正；同时对子弹罐体内的水温数据与温度采集器采集到的数据进行比对，获取子弹罐内外的温度差，作为后续其他试验的修正值；

步骤5：对子弹罐体进行充装试验，通过分布式温度光缆监测子弹罐体表面温度，并与充装速度建立联系，通过分布式应变光缆监测子弹罐体表面应变情况，并与充装量建立联系，进而建立应变情况的温度补偿关系；

步骤6：进行子弹罐体渗漏模拟试验，在卸料时将阀门控制到最小开合度，观察温度采集器的温度变化情况和应变采集器的应变变化情况；温度采集器和应变采集器的数据未发生变化时，则调整对应采集器的精度，同时调整现场控制系统在渗漏情况下的控制精度；

步骤7：开启现场控制系统的智能识别模式，进行智能监测工作；首先控制各采集器进行试采集，将采集到的数据与现场控制系统内部存储的数据范围进行比对，选择最接近的作为数据采集条件，并向各采集器发出调整为当前条件下采集精度的指令；同时，数值模拟系统根据现场控制系统选取的条件进行对应调整；