CN111219598B - 一种真空绝热储罐真空度检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空绝热储罐真空度检测方法，包括检测绝热材料外表面的温度；根据绝热材料外表面温度与真空夹层内真空度之间的关系，得待检测真空绝热储罐的真空夹层内真空度数值；或者根据绝热材料外表面温度与真空夹层内真空度之间的关系，确定温度阈值，并将得到的温度与温度阈值进行比较，输出结果。本发明还公开了一种真空绝热储罐真空度检测装置。本发明采用以绝热储罐内多层绝热材料外壁面温度来间接表征绝热储罐内真空度的方法，能够方便准确的检测绝热储罐内的真空度。该方法操作简单，无需使用昂贵的真空规，避免了安装真空规导致的额外漏热，同时可实现远程监测。

Description

一种真空绝热储罐真空度检测方法及装置

技术领域

本发明属于一种真空绝热储罐系统，具体是涉及一种真空绝热储罐真空度的检测方法及装置。

背景技术

随着全球经济的迅速发展，能源紧缺与环境污染问题越发突出。以天然气为代表的清洁能源在我国乃至世界的能源体系中都占据着越来越重要的位置。中国国家统计局数据显示，中国天然气进口量在2018年达到 1247.4亿立方米。2017年，“煤改气”进入全面实施阶段气代煤的总需求量将达到1126亿立方米。如此巨大的体量给天然气的储存和运输带来了诸多难题，与以气体状态储运相比，液体形式具有更高的密度，单位体积下可以存放更多的质量，所以当前天然气多以液化天然气(Liquefied Natural Gas，LNG)的形式储运。

天然气的沸点约为-160℃，即天然气的储运过程中必须保持在-160℃以下，为保证LNG在较长的储运过程中尽量少的蒸发(蒸发过量导致绝热储罐内压力过高，必须排放，带来浪费和安全问题)，LNG储罐必须具有较好的低温绝热性能，即在-160℃和环境温度固定的情况下，采用绝热的方式使漏入储罐的热量尽量的小。当前低温绝热储罐(包括内罐、外罐以及套设在内罐外壁的绝热材料层)多采用高真空多层绝热的方式进行防护。该方法是在绝热储罐的内罐(装有低温液体)和外罐之间安装多层低发射率的绝热材料以尽量减小进入系统的辐射漏热，同时使内罐和外罐之间的真空夹层维持在较高的真空度下，以减小残余气体导热和对流，从而降低进入系统的总漏热。

图1给出了不同绝热材料在不同真空度下的表观热导率，从图1中可以看出，针对多层绝热材料而言，当其使用环境的真空度劣于(绝对压强大于)10^-2Pa时，其绝热性能将急剧恶化，导致进入系统的漏热大幅增加，从而缩短了低温液体的储存时间，也给绝热储罐的安全使用带来较大的挑战。

为保障绝热储罐的安全使用，尽可能延长绝热储罐内液体的储存时间，需要对绝热储罐内绝热材料所处环境的真空度(真空夹层的真空度)进行监测，以确保其处于合理的区间，进而保证绝热材料的性能。

由于宽量程高精度的真空规价格昂贵，需要专门配备仪表系统，且安装时需要在绝热储罐外壁进行开孔，导致额外的漏热源；真空规的使用条件较为苛刻，在震动以及其它外力条件下容易导致其损坏，不适合绝热储罐的长期使用，所以当前以LNG罐式集装箱为代表的低温绝热储罐上均不布置真空测试系统，只能通过定期检修来弥补，导致了大量的人力和物力的浪费。同时，对于某些由于质量不合格或者使用不当导致的质量缺陷，或者使用过程中发生的不可预料的质量缺陷问题，也无法做到预先估计和预防。

发明内容

本发明针对当前真空绝热储罐真空夹层内真空度无法长期准确检测，从而导致绝热储罐安全使用无法保障的难题，提出了一种以绝热储罐内多层绝热材料外壁面温度来间接表征绝热储罐真空夹层内真空度的方法，从而能够方便准确地检测绝热储罐真空夹层内的真空度，为评估储罐的绝热性能提供支撑。该方法操作简单，无需使用昂贵的真空规，避免了安装真空规导致的额外漏热，同时可实现远程监测。

一种真空绝热储罐真空度检测方法，包括：

检测绝热材料外表面的温度；

根据绝热材料外表面温度与真空夹层内真空度之间的关系，得待检测真空绝热储罐的真空夹层内真空度数值；或者将得到的温度与温度阈值进行比较，输出结果。

本发明中，所述的输出结果，即可包括输出显示，也可以是发送至远程控制端，或者当检测的温度值不满足设定要求时，进行直接报警等。

作为优选，所述绝热材料外表面温度与真空夹层内真空度之间的关系由下述方法得到：

(1)选取一个或多个与待检测真空绝热储罐同等规格、绝热材料布置方式相同的绝热储罐；

(2)对绝热储罐的内罐充注需要储存的低温液体，对真空夹层进行抽空；

(3)通过对真空夹层注入气体来改变真空夹层内的真空度，记录真空夹层真空度和绝热材料外表面温度数据，得到两者之间的关系曲线或者函数式，获得所述绝热材料外表面温度与真空夹层内真空度之间的关系。

步骤(1)中，所述与待检测真空绝热储罐同等规格、绝热材料布置方式相同的绝热储罐，可以是同一批次或者不同批次的真空绝热储罐，除了加工误差外，我们认为是相同的真空绝热储罐。其真空绝热储罐规格相同，包括内罐和外罐的尺寸相同；所述绝热材料布置方式相同，包括选择的绝热材料相同，绝热材料的包裹方式相同，包裹厚度也相同。

步骤(1)中，可以选择一个同等规格、绝热材料布置方式相同的真空绝热储罐，进行检测，得到所述关系曲线。也可以采用多个同等规格、绝热材料布置方式相同的真空绝热储罐，在某一真空度下，得到多个绝热材料外表面温度数据可以求平均值，得到的温度值作为该真空度对应的温度值记录。

步骤(2)中，所述低温液体为与待检测的真空绝热储罐内储存的液体相同。

步骤(3)中，利用记录真空夹层真空度和绝热材料外表面温度数据，得到两者之间的关系曲线，也可以采用常见的拟合方法(比如二项式拟合等)，利用得到的数据对，得到所述的函数式。

作为优选，所述温度阈值由所述绝热材料外表面温度与真空夹层内真空度之间的关系确定得到。比如可以由得到的真空夹层真空度和绝热材料外表面温度之间的关系曲线，读取适合的温度阈值。也可以由得到的真空夹层真空度和绝热材料外表面温度之间的函数关系式，直接求取所述的温度阈值。

本发明中，可以通过得到的曲线或者函数式，通过得到的温度数据，直接求得对应的真空度数据，直接输出真空度数据。也可以通过所述曲线或者函数式，根据需要控制的真空度数值，求得需要监控的温度阈值，当待检测的温度低于所述温度阈值，或者低于设定阈值范围时，或者温度不在设定稳定范围，即认为罐内真空度不再满足要求，需要考虑进行维修或者更换等。

本发明中，绝热材料外表面的温度可以采用设置在绝热材料外表面的温度计检测得到；或者绝热材料外表面的温度采用红外测温仪检测得到。所述温度计或者红外测温仪可以设置一个，或者可以根据真空绝热储罐的温度分布规律或者使用场合不同，布置多个温度计或者红外测温仪，以其得到的温度平均值作为温度信号进行后续的判断和检测。所述温度计可以采用常规的温度计或者热电偶温度计。

本发明中，利用红外测温仪检测时，为了避免外界对真空夹层真空度的影响，提高检测精度，在所述真空绝热储罐外罐上设置玻璃窗，该玻璃窗外壁(或玻璃视窗)对应的位置设置有所述的红外测温仪。玻璃窗的位置可选择罐体中部。玻璃要使用高红外透过、高光学均匀性的材料，且强度需要能承受外罐的工作压力。在玻璃视窗上方布置红外测温仪，红外测温仪透过玻璃视窗实现对绝热材料外壁面温度的检测。

为避免外界环境中的红外线对测温的影响，同时减小透过玻璃视窗的漏热，可以对玻璃视窗进行遮光。作为优选，所述真空绝热储罐外罐上设有罩设在玻璃视窗上的可开合遮光板，需要测温时打开，测温结束后关闭。

据红外测温原理，当测量镜面反射比较大的物体表面温度时，如铝和不锈钢等，表面的反射会影响红外测温仪的读数，为得到较准确的读数，所述绝热材料外表面与所述红外测温仪对应的检测点区域设有低反射膜。比如，低反射膜可以在测温区域的金属表面粘贴黑色胶条、喷涂或者沉淀低反射材料薄膜。测量低反射膜区域温度，以减小测量误差。

本发明中，作为一种优选方案，当检测的温度值低于所述温度阈值时，进行报警。此时需尽快采取安全措施，并在泄空后对罐箱进行检修。

一种真空绝热储罐真空度检测装置，包括：

用于检测真空绝热储罐绝热材料外表面温度的测温元件；

控制器，接收所述测温元件的温度信号，并根据预存的绝热材料外表面温度与真空夹层内真空度之间的关系，得到待检测真空绝热储罐的真空夹层内真空度数值；或者将得到的温度与温度阈值进行比较，输出结果。

本发明中，所述控制器可以选择控制芯片，通过软件编程实现控制和计算功能；也可以选择集成电路等。当然，所述控制器也可以利用计算机来代替。

本发明中，还包括显示器，用于实时显示所述真空夹层内真空度数值，或者显示输出结果。

本发明中，所述测温元件为温度计或者红外测温仪。所述温度计或者红外测温仪可以设置一个或者多个，以提高检测精度。比如，可以根据真空绝热储罐的构造不同，热量分布不同，或者适用场合不同，选择多个检测点，在每个检测点，设置一个或多个温度计或者红外测温仪，求取多个温度信号的平均值。

下面对本发明做进一步说明：

图2是常见低温绝热储罐真空度检测方法的示意图。低温绝热储罐内罐充装有低温液体，内罐和外罐之间包裹有绝热材料，为保证绝热材料充分发挥绝热性能，内罐和外罐之间(夹层)需要维持一定的真空度(<10^-2Pa)，如技术背景中所示，该夹层(即真空夹层)内真空度对于低温液体的储存时间以及内罐内部的压力具有重要的影响，是一个关键的物理参数，需要进行实时监测。

内罐中的低温液体和外界环境之间存在一定的温差，即系统存在的一定的外界漏热，当达到稳态时，外罐与绝热材料外表面的温差是导致热量漏入内罐的原因。为便于和后续实施例中数据进行对比，设定外罐内壁面温度维持室温300K，内罐外壁温度始终维持在77K(液氮)，当夹层的真空度发生变化时，漏入内罐的热量也将随着变化，由传热学原理可知，温差是决定传热量的因素，漏入内罐热量的变化也意味着绝热材料外表面温度的变化，从而构建起了夹层真空度与绝热材料外表面温度之间的对应关系，进而实现低温绝热储罐真空度的检测。

根据图2可以画出对应的热阻网络图如图3所示。图3中，T为待测的绝热材料外表面温度；R₁为外罐内壁到绝热材料外表面的辐射热阻，与绝热材料的外表面温度T有关；R₂、R₃分别为外罐内壁到绝热材料外表面的残余气体导热热阻和对流传热热阻，与绝热材料的外表面温度T及真空度p(即真空夹层的真空度)均有关；R_total为多层绝热材料的表观热阻，与绝热材料的外表面温度T、绝热层的真空度p、材料本身的物性以及包裹方式有关。

由热流相等可以列出以下方程：

R₁、R₂、R₃、R_total可分别由相应的结构物性参数和物理参数计算获得，其中R₁仅与温度和结构物性参数相关，而R₂、R₃和R_total与温度和真空度 p及结构参数相关，根据上式，结合温度及和结构物性参数可以构建绝热材料外表面的温度与R₂、R₃和R_total之间的对应关系：

T＝f(R₂，R₃，R_total)

进而确定绝热材料外表面的温度与真空度p之间的对应关系：

T＝g(p)

由上式可知，只要得到R₁、R₂、R₃、R_total与真空度p以及材料外表面温度T的关系，就可以得出真空度p与绝热材料外表面温度T的对应关系，从而实现用材料外表面温度来检测真空度。

为分析漏热中各不同漏热途径的占比，需要对系统进行热阻计算，真空夹层中的传热可以分为辐射传热、气体导热以及气体对流传热。各部分热阻的具体计算如下：

(1).辐射热阻

辐射传热是由于物质的电磁运动所引起的热能传递。辐射漏热q的表达式如下：

q＝εσ(T_h ⁴-T_c ⁴)

其中，ε为综合发射率，无量纲；σ为常量，其值为5.67×W10^-8W/(m²·K)； T_c为绝热材料外表面温度，T_h为外罐内壁面温度，单位均为K。

由此得到辐射热阻表达式：

(2).残余气体导热热阻

气体的热传导主要由分子的移动及其相互碰撞而产生。分子的动能从高速分子传给低速分子，也就是热能从高温分子传给低温分子。显然，传热强度取决于参加换热的分子以及运动速度。气体的热传导通常以单独分子状态来研究，对于夹层(厚度为L)中的气体导热，克努森准数Kn是一个重要的准数，其表达式为：

Kn＝l/L

其中:

l是气体分子的平均自由程，单位为m；μ是气体动力粘度，单位为Pa·s； M是气体分子量，单位为g/mol；p是真空夹层的真空度，单位为Pa；L 为真空夹层的厚度；T_average为真空夹层内气体的平均温度，单位为K。对于常见气体，气体动力粘度μ可以采用下式来计算，其中μ₀为标准条件下的气体粘度：

其中t为气体平均温度，单位为℃，C为一常数系数，无量纲。

按照Kn的大小，可以将气体的热传导分成四个状态：

a.Kn<0.01，连续介质状态；

b.0.01<Kn<0.1，温度跃变或滑流状态；

c.0.1<Kn<10，过渡转变状态；

d.Kn>10，自由分子状态；

(a).连续介质状态

在连续介质状态内，气体的导热几乎完全由气体分子之间相互交换能量所决定，不随压强P变化。气体的导热λ_g服从下式：

其中，γ为气体的比热容比，无量纲；μ为气体动力粘度，单位为Pa·s； c_v为气体的定容比热容，单位为J/(kg·K)。

由此得到连续介质状态时残余气体导热热阻：

(b).自由分子状态

在自由分子状态，气体分子之间的碰撞几率低于分子与壁面的碰撞几率，此时气体的热导率决定于气体分子与壁面互相交换能量的情况，表达式如下：

其中，q_fm为气体导热的热流密度，单位为W/m²；p为真空夹层真空度，单位为Pa；T_c为内罐外壁面温度，T_h为外罐内壁面温度，单位均为 K；γ为气体的比热容比，无量纲；R为气体常数，其值为8.314510J/(mol·K)； M为气体的摩尔质量，单位为g/mol；T_average为气体的平均温度，单位为K。

式中a的计算公式如下式：

式中：A₁为包裹绝热材料后的内罐外表面积、A₂为外罐内表面积； a₁、a₂、a为气体对绝热材料表面和外罐内表面的热适应系数和综合热适应系数，a₁、a₂通过实验测定。

由此得到自由分子状态时残余气体导热热阻：

(c).中间压强区

Kn处于连续介质状态和自由分子状态之间的叫中间压强区，此时气体分子的平均自由程与器壁间距具有可以比拟的数量级，气体的导热变得比较复杂。气体的状态越接近于真空，导热与压强的关系就越弱；反之，气体的状态越接近高真空，导热与压强的关系越明显。气体的导热λ_g服从下式：

式中，λ_p为大气压下(Kn→0)气体的热导率；γ为气体的比热容比，无量纲；a为综合热适应系数。由此得到自由分子状态时残余气体导热热阻：

式中L为真空夹层厚度，单位为m。

(3).对流热阻

真空夹层内的气体对流传热是有限封闭空间内的自然对流换热，主要取决于以夹层厚度为特征参数的Gr数，计算公式如下：

式中，g为重力加速度，m/s²；β为绝热夹层内气体的体积膨胀系数， K^-1；Δt为外罐内壁面和绝热材料外表面辐射屏间的温差，K；L为夹层厚度，m；v为气体的运动粘度，m²/s。

对于竖夹层，当Gr<2860时，夹层内的气体热量传递依靠导热，自然对流可忽略不计，当Gr超过上述数值时，夹层内开始形成自然对流。按照有限空间自然对流换热经验式：

式中，Pr为普朗特数，无量纲；H为真空夹层的高度，L为真空夹层厚度，单位均为m。

对流换热系数h及对热流密度q可由下式计算：

q＝h(T_h-T_c)

式中，λ_g为气体的热导率，单位为W/(m·K)；L为真空夹层厚度，单位为m；T_c为绝热材料外表面温度，T_h为外罐内壁面温度，单位均为K。

由此得到对流热阻：

除了理论上的计算，也可以通过实验测定不同真空度下的表观热导率以及对应的绝热材料外表面的温度得到三者的对应关系。

当然，本发明也可以直接通过测定若干组数据对(温度-真空度)，直接通过常见的曲线拟合方法直接拟合得到。

本发明采用以绝热储罐内多层绝热材料外壁面温度来间接表征绝热储罐内真空度的方法，能够方便准确的检测绝热储罐内的真空度。该方法操作简单，无需使用昂贵的真空规，避免了安装真空规导致的额外漏热，同时可实现远程监测。

采用本发明的监测方法，可以对绝热储罐内的真空度进行实时或者定期的监测，减少了绝热储罐因真空破坏而大量泄放低温工质的事故降低了绝热储罐漏热的发生，同时降低了其他潜在危险的发生可能性，提高整个绝热储罐的使用安全性。

附图说明

图1为不同类型绝热材料表观热导率随真空变化情况；

图2为绝热材料真空度表征示意图；

图3为图2对应的热阻网络图；

图4为实施例部分绝热材料表观热导率测试台示意图；

图5为实施例部分检测得到的表观热导率与材料外表面温度随真空夹层内绝对压力的变化；

图6为罐箱温度测试系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

一种真空绝热储罐真空度检测方法，包括：

检测绝热材料外表面的温度；

根据绝热材料外表面温度与真空夹层内真空度之间的关系，得待检测真空绝热储罐的真空夹层内真空度数值；或者根据绝热材料外表面温度与真空夹层内真空度之间的关系，确定温度阈值，并将得到的温度与温度阈值进行比较，输出结果。

上述根据绝热材料外表面温度与真空夹层内真空度之间的关系采用如下方法得到：

(1)选取体积和绝热材料类型及包裹方式相同的同一批次低温绝热储罐一个，在对夹层抽真空前，在绝热材料外表面布置一个温度计，同时加装一个真空计。

(2)对该绝热储罐的内罐充注需要储存的低温液体，对真空夹层进行抽空。

(3)通过对夹层注入气体来改变真空夹层内的真空度，记录真空夹层真空度和绝热材料外表面温度数据对，得到两者之间的关系曲线，以此获得该批次绝热储罐的真空夹层真空度与绝热材料外表面温度之间的对应关系。该对应关系可以做成查询作为产品手册内容供用户使用，以实现对夹层真空度的检测。

若改变储存低温流体类型，则重新进行上述检测步骤，以形成新的对应关系，从而实现对夹层真空度的检测。

实验验证

为验证上述真空度检测方法，采用GB/T 31480-2015提供的深冷容器用高真空多层绝热材料表观热导率测试方法，对本检测方法进行了实验验证。

图4为根据GB/T 31480-2015搭建的绝热材料表观热导率测试试验台。该试验台利用蒸发量热法，根据低温液体的蒸发量来计算测试系统的漏热：

Q＝V×ρ_gSTP×h_fg

其中，Q为热流量，单位为W；V为测量胆低温液体的体积蒸发流量，单位为m³/s；ρ_gSTP为标准状态的蒸发气体的密度，单位为kg/m³；h_fg为低温液体的蒸发潜热，即单位质量液体从饱和液变成饱和气所需要吸收的热量，单位为J/kg。

圆筒型蒸发量热器是三段式圆柱结构，上、下两段为热防护装置，中间为测试腔，测试腔体内部为低温液体，冷壁面温度等于其沸点，外部包裹多层绝热材料，安装好的量热器放入真空容器内抽真空。由于测试腔体上、下壁面均设有防护装置，可认为热量仅通过测试腔体侧面进入测试腔内，导致低温液体蒸发，根据蒸发量计算漏热量，进而得到其表观热导率：

其中，Q为热流量，单位为W；d₀为绝热材料的外径，d_i为测试腔体的外径，单位均为m；L_e测试腔体的长度，单位为m；(T_hot-T_cold)是冷热壁面温差，单位为K。

目前该系统可实现的最高真空水平为10^-5Pa量级，样品室具备自由更换的条件，同时测量可满足数据的自动化采集，相关测试仪器如表1所示。同时通过控制向量热器内充入氮气的速率来改变量热器内的真空度。

表1.真空度、温度和流量测量装置参数

数据分析与测试结果

本次测试的相关参数如下：

测量胆长：380mm

测量胆外径：127mm

包裹材料后外径：161mm

真空夹层厚度：77mm

真空夹层高度：1004mm

多层绝热层数：50层(绝热被一片由10层辐射屏和10层间隔物组成，共5片绝热被)；

测试工质：液氮

液氮蒸发潜热：199176J/kg

标准状态下氮气密度：1250.7g/m3。

表2总结了各工况下表观热导率和材料外表面温度的实验值。图5为实验测得的9个不同真空度下表观热导率与材料外表面温度随真空度的变化曲线。图中黑色曲线为材料的表观热导率，红色曲线为材料外壁面温度。

表2.各工况下表观热导率和材料外表面温度实验值

由图5中表观热导率曲线可知，随着夹层内压力的增加，表观热导率先呈现平稳的趋势，在夹层内绝对压力为0.05Pa以下可认为不受真空度的影响；在夹层内绝对压力高于0.05Pa时，表观热导率随着真空度的降低呈现快速上升的趋势。表观热导率的变化趋势与图1的结果相似，也符合对绝热材料性能的认知。

由图5中温度曲线可知，随着夹层内压力的增加，材料外表面温度同样先呈现平稳的趋势，在夹层内绝对压力为0.05Pa以下可认为不受真空度的影响；在夹层内绝对压力高于0.05Pa时，材料外表面温度呈现快速下降的趋势。

结合图5两条曲线可知，用材料外表面温度对夹层真空度进行真空度表征是一种可行的测试方法。在低温液体储运过程中记录材料外表面温度的变化趋势，当温度出现快速下降时，说明夹层内绝对压力已升至1Pa以上，此时的表观热导率达到1×10^-3W/(m-K)的量级，需要尽快停止储运，并对储罐进行检修。

从上述的验证试验以及得到的结果图5进一步可知，材料外表面温度与真空夹层的真空度之间具有显著的关联性，通过对材料外表面温度的检测，可以直接实现对真空夹层真空度的监测。

下面从实际可行性的角度对本发明做进一步说明：

罐式集装箱中真空度表征测量方案：

根据温度测量的原理，可以采用热电偶在线监测和红外测温仪在线监测两种方案。

(一)热电偶在线监测

热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在热电动势，这就是塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系，制成热电偶分度表，测温时即可根据所测得的电动势来换算为温度。热电偶测温属于接触式测量，其优点在于测量点位置不受限制，传感器安装布置灵活，简单、可靠，且测量精度高。

如图6所示，考虑到由于温度分层及日照条件不同，罐箱(即真空绝热储罐)中绝热材料外表面温度在不同位置可能存在一定的差异，为此，可在罐箱箱体的内罐两侧封头中部(图6中1、4两点)、内罐顶部(2、3两点)，内罐底部(5、6两点)以及内罐前后中部(7、8两点)布置8个温度测点。将这8支热电偶的引线通过真空接头引出，接入配套的热电偶显示器，实时监测四个点的温度。利用控制芯片或者集成电路或者电脑接收多个热电偶的温度信号，并实时与设定的温度阈值进行比较，当检测到任一测温点的温度低于设定值时，则开启警报，此时需尽快采取安全措施，并在泄空后对罐箱进行检修。其中温度阈值，一般通过前面提到的步骤(1)～(3) 得到的真空夹层真空度和绝热材料外表面温度之间的关系曲线选择得到 (选择在同等检测检测条件下对同一批管箱进行预先检测，确定该批真空绝热储罐内绝热材料外表面温度与真空夹层内真空度之间的关系曲线，从曲线上找出要求真空度对应的温度值，作为设定温度阈值或者温度阈值范围)。当然，得到多组真空夹层真空度和绝热材料外表面温度数据对后，也可以直接通过现有的函数拟合方法，直接拟合得到真空夹层真空度和绝热材料外表面温度之间的函数式，输入设定的真空度，即可得到需要的温度阈值。

(二)红外测温仪在线监测

红外测温仪属于非接触式测量，其优点在于接收器传感器可远离测量点，测温速度较快，不会破坏被测物体的温度场，其缺点是只可测量在传感器直视范围内的测量点温度，且受到物体的发射率，被测对象到测量装置之间的距离，烟尘和水汽等其它介质的影响，一般测温误差较大。检测思路同热电偶在线监测。

如图6所示，使用该测温方法需要在罐箱的外壳设置一玻璃视窗(玻璃视窗的位置可选择罐体中部)。玻璃要使用高红外透过、高光学均匀性的材料，且强度需要能承受外壳的工作压力。在玻璃视窗上方布置红外测温仪，为避免外界环境中的辐射透过玻璃视窗增加储罐的漏热，可以在玻璃视窗上安装可开合的遮光板。根据红外测温原理，当测量镜面反射比较大的物体表面温度时，如铝和不锈钢，表面的反射会影响红外测温仪的读数，为得到较准确的读数，需要在测温区域的金属表面粘贴黑色胶条，测量胶条区域温度，以减小测量误差。温度数据可以通过信号处理显示到配套的显示器上，当检测到测温点的温度低于设定值，开启警报，此时需尽快采取安全措施，并在泄空后对罐箱进行检修。

本发明的方法，可以结合常见的远程传输技术，实现远程监控和反馈，实现对绝热储罐的进一步管理和安全监控。

采用本发明的方法，即可对使用过程中的真空绝热储罐实时监测，了解对应真空绝热储罐的真空密封状态。也可以进行定期的检测，保证真空绝热储罐使用的安全性。

Claims (9)

1.一种真空绝热储罐真空度检测方法，其特征在于：

检测绝热材料外表面的温度；

根据绝热材料外表面温度与真空夹层内真空度之间的关系，得待检测真空绝热储罐的真空夹层内真空度数值；或者将得到的温度与温度阈值进行比较，输出结果；

所述绝热材料外表面温度与真空夹层内真空度之间的关系由下述方法得到：

(1)选取一个或多个与待检测真空绝热储罐同等规格、绝热材料布置方式相同的绝热储罐；

(2)对绝热储罐的内罐充注需要储存的低温液体，对真空夹层进行抽空；

(3)改变真空夹层内的真空度，记录真空夹层真空度和绝热材料外表面温度数据，得到两者之间的关系曲线或者函数式，获得所述绝热材料外表面温度与真空夹层内真空度之间的关系。

2.根据权利要求1所述的真空绝热储罐真空度检测方法，其特征在于：所述温度阈值由所述绝热材料外表面温度与真空夹层内真空度之间的关系确定得到。

3.根据权利要求1所述的真空绝热储罐真空度检测方法，其特征在于：绝热材料外表面的温度采用设置在绝热材料外表面的温度计检测得到；或者绝热材料外表面的温度采用红外测温仪检测得到。

4.根据权利要求3所述的真空绝热储罐真空度检测方法，其特征在于：利用红外测温仪检测时，在所述真空绝热储罐外罐上设置有使得所述红外测温仪的红外线能够无衰减透射的玻璃窗。

5.根据权利要求4所述的真空绝热储罐真空度检测方法，其特征在于：所述真空绝热储罐外罐上设有罩设在所述红外测温仪的遮光板。

6.根据权利要求3所述的真空绝热储罐真空度检测方法，其特征在于：所述绝热材料外表面与所述红外测温仪对应的检测点区域设有低反射膜。

7.一种实施权利要求1所述方法的真空绝热储罐真空度检测装置，其特征在于，包括：

用于检测真空绝热储罐绝热材料外表面温度的测温元件；

控制器，接收所述测温元件的温度信号，并根据预存的绝热材料外表面温度与真空夹层内真空度之间的关系，得待检测真空绝热储罐的真空夹层内真空度数值；或者将得到的温度与温度阈值进行比较，输出结果。

8.根据权利要求7所述的真空绝热储罐真空度检测装置，其特征在于，还包括显示器，用于实时显示所述真空夹层内真空度数值，或者显示输出结果。

9.根据权利要求7所述的真空绝热储罐真空度检测装置，其特征在于，所述测温元件为温度计或者红外测温仪。

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