CN112945282B - 一种大型原油储罐大角焊缝缺陷光纤监测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大型原油储罐大角焊缝缺陷光纤监测方法及系统，所述方法包括：分别根据第一分布式光纤应变传感器获取第一应变数据，根据第二分布式光纤应变传感器获取第二应变数据；基于所述第一应变数据和第二应变数据，确定储罐罐体上的第三位置；分别在所述第三位置的横向和所述第三位置的纵向布设光纤光栅应变传感器，以及在所述第三位置布设光纤光栅温度传感器，并通过布设在第三位置上的光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器获取与所述第三位置对应的第三应变数据；判断所述第三应变数据是否超过第一预先设定值，若超过则进行报警处理；其中，所述第一预先设定值为所述储罐罐体的许用应力强度的0.8倍。
Description
技术领域
本发明涉及储罐监测技术领域，尤其涉及一种大型原油储罐大角焊缝缺陷光纤监测方法及系统。
背景技术
随着我国石油工业的发展，原油、成品油储量的增加，国内大型油库、油罐区越来越多，大型原油储罐往往大量集中布置，其安全受到越来越多的关注。储罐底圈罐壁与罐底边缘板在大角焊缝处焊接，底圈罐壁在储液静压力作用下，由于罐底板的牵制或约束，无法沿半径方向胀出，使得储罐底板边缘发生翘曲，边缘弯曲效应明显，导致边缘板应力远大于中幅板应力。同时由于受储罐经常装料和卸料过程中的低周交变应力的影响，大角焊缝容易出现疲劳性裂纹，并且在交变载荷作用下裂纹会逐步扩展，一旦发生事故，将造成巨大的经济损失和人员伤亡，造成恶劣的社会影响。目前储罐大角焊缝的安全保障主要采用声发射检测、漏磁检测和渗透检测等无损检测手段，存在着劳动强度大、检测环境要求较高、检测时间长等诸多不便。CN 201510669293.7公开了基于无线传输的储罐底板焊缝自动检测仪，其利用超声波方法实现智能化检测与评价，但也是检测手段，无法实现储罐大角焊缝缺陷的在线实时监测，不能在储罐发生危险的时候及时报警。CN 201810930084.7公开了一种大型储罐底板焊缝健康状态在线监测方法,其针对储罐底板长直焊缝利用超声导波方法实现检测,不适用于大角焊缝的周向焊缝，方法受限。因此迫切需要开展储罐底板大角缝缺陷的应力监测，确保储罐的安全可靠运行。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种大型原油储罐大角焊缝缺陷光纤监测方法及系统，其解决了无法对原油储罐大角焊缝缺陷的在线实时监测的技术问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
第一方面，本发明实施例提供一种大型原油储罐大角焊缝缺陷光纤监测方法，所述储罐罐体上包括大角焊缝，所述监测方法包括：
S1、分别根据第一分布式光纤应变传感器获取第一应变数据，根据第二分布式光纤应变传感器获取第二应变数据；
其中，所述第一分布式光纤应变传感器为设置在储罐罐体罐壁的第一位置的分布式光纤应变传感器；
其中，所述第二分布式光纤应变传感器为设置在储罐罐体底板的第二位置的分布式光纤应变传感器；
S2、基于所述第一应变数据和第二应变数据，确定储罐罐体上的第三位置；
S3、分别在所述第三位置的横向和所述第三位置的纵向布设光纤光栅应变传感器，以及在所述第三位置布设光纤光栅温度传感器，并通过布设在第三位置上的光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器获取与所述第三位置对应的第三应变数据；
所述第三应变数据包括第三位置上的应变信息和温度信息的数据；
所述第三位置上的应变信息包括所述第三位置上横向应变信息和所述第三位置上纵向应变信息；
S4、判断所述第三应变数据是否超过第一预先设定值，若超过则进行报警处理；
其中，所述第一预先设定值为所述储罐罐体的许用应力强度的0.8倍。
优选的，所述S1具体包括：
S11、根据预先设置在储罐罐体的第一位置的第一分布式光纤应变传感器采集储罐罐体第一位置的第一应变光信号；
根据预先设置在储罐罐体的第二位置的第二分布式光纤应变传感器采集储罐罐体第二位置的第二应变光信号；
所述第一位置为：储罐罐体的罐壁上距离大角焊缝边缘第一预设距离的圆周位置；
所述第二位置为：储罐罐体的底板上距离大角焊缝边缘第一预设距离的圆周位置；
S12、分别将所述第一应变光信号解调为相应的第一应变数据，将所述第二应变光信号解调为相应的第二应变数据。
优选的，
所述第三位置为满足第一条件的储罐罐体上所对应的第一应变数据和第二应变数据同时突变的位置；
其中所述第一条件为：第一应变数据和第二应变数据发生突变的位置的半径位置误差不超过5％。
优选的，所述监测方法还包括：
S5、通过第一拟合数据以及对储罐罐体上同一径向所对应的第一应变数据和第二应变数据进行统计相关分析，确定所述大角焊缝的缺陷或既有缺陷扩展发生的趋势和位置；
其中所述第一拟合数据为第一应变数据和第二应变数据中的波峰应变值进行数值拟合得到的数据。
优选的，
所述第一预设距离为1cm。
优选的，所述S3具体包括：
S31、在所述第三位置横向布设光纤光栅应变传感器和纵向布设光纤光栅应变传感器以及光纤光栅温度传感器，并通过所述第三位置所布设的光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器采集与所述第三位置对应的应变光信号和温度信息；
S32、将与所述第三位置对应的应变光信号和温度信息，解调为相应的与所述第三位置对应的第三应变数据。
第二方面，本发明实施例提供一种执行上述任一监测方法的大型原油储罐大角焊缝缺陷光纤监测系统，所述监测系统包括：
设置在储罐罐体罐壁的第一位置的用于采集与所述第一位置对应的第一应变光信号的第一分布式光纤应变传感器；
设置在储罐罐体底板的第二位置的用于采集与所述第二位置对应的第二应变光信号的第二分布式光纤应变传感器；
横向设置在储罐罐体上第三位置的用于采集第三位置上横向应变光信号的光纤光栅应变传感器；
纵向设置在储罐罐体上第三位置的用于采集第三位置上纵向应变光信号的光纤光栅应变传感器；
设置在储罐罐体上第三位置并与光纤光栅应变传感器紧贴设置的用于采集第三位置上温度信息的光纤光栅温度传感器；
分别与所述第一分布式光纤应变传感器和第二分布式光纤应变传感器连接的光纤信号分析仪，用于将第一应变光信号和第二应变光信号转换为相应的第一应变数据和第二应变数据；
分别与所述第三位置上的光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器连接的光纤光栅解调仪，用于将与所述第三位置对应的应变光信号和温度信息转换为相应的第三应变数据；
所述第三应变数据包括第三位置上应变信息和温度信息的数据；
所述第三位置上的应变信息包括所述第三位置上横向应变信息和所述第三位置上纵向应变信息；
分别与所述光纤信号分析仪和光纤光栅解调仪通信连接的可视化监视平台，用于基于所述第一应变数据、第二应变数据以及第三应变数据获取储罐的运行状态。
优选的，
所述分布式光纤应变传感器采用金属基复合基体材料封装；
所述第一分布式光纤应变传感器为采用便携式辊焊的方式焊接在储罐罐体上的第一位置；
所述第二分布式光纤应变传感器为采用便携式辊焊的方式焊接在储罐罐体上的第二位置；
所述光纤光栅应变传感器为采用焊接的方式焊接在储罐罐体上的第三位置；
所述第一位置为：储罐罐体的罐壁上距离所述大角焊缝边缘第一预设距离的圆周位置；
所述第二位置为：储罐罐体的底板上距离所述大角焊缝边缘第一预设距离的圆周位置。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：本发明的一种大型原油储罐大角焊缝缺陷光纤监测方法，由于采用设置在储罐罐体罐壁的第一位置的第一分布式光纤应变传感器和设置在储罐罐体底板的第二位置的第二分布式光纤应变传感器来在线实时采集大角焊缝的连续周向应变变化，以及设置在储罐罐体的第三位置的光纤光栅应变传感器和光纤温度传感器采集的第三应变数据，并利用将光信号解调为数字信号，进一步传输到远程可视化监测平台，相对于现有技术而言，其可以实现大型原油储罐运行过程中大角焊缝缺陷的大范围连续和局部精准实时在线监测。
本发明的一种大型原油储罐大角焊缝缺陷光纤监测系统，由于具有设置在储罐罐体罐壁的第一位置的用于采集与所述第一位置对应的第一应变光信号的第一分布式光纤应变传感器和设置在储罐罐体底板的第二位置的用于采集与所述第二位置对应的第二应变光信号的第二分布式光纤应变传感器，因此能够实时采集大角焊缝的连续周向应变变化，并且由于具有横向设置在储罐罐体上第三位置的用于采集第三位置上横向应变光信号的光纤光栅应变传感器和纵向设置在储罐罐体上第三位置的用于采集第三位置上纵向应变光信号的光纤光栅应变传感器，因此能够采集底圈罐壁或底板局部的横向和轴向应变变化，同时，第一分布式光纤应变传感器和第二分布式光纤应变传感器分别为采用便携式辊焊的方式焊接在储罐罐体上，因此，第一分布式应变传感器和第二分布式应变传感器在储罐罐体上的设置更为紧固，其次，光纤光栅应变传感器为采用焊接的方式焊接在储罐罐体上，因此，光纤光栅应变传感器在储罐罐体上的设置更为合理紧固。
附图说明
图1为本发明的一种大型原油储罐大角焊缝缺陷光纤监测方法流程图；
图2为本发明的一种大型原油储罐大角焊缝缺陷光纤监测系统结构示意图；
图3为本发明的一种大型原油储罐大角焊缝缺陷光纤监测系统分布示意图；
图4为本发明实施例中监测系统的第一分布式应变传感器和第二分布式应变传感器的布设示意图；
图5为本发明实施例中监测系统的分布式应变传感器的焊接示意图；
图6为本发明实施例中突变位置示意图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
第一方面，参见图1，本实施例提供一种大型原油储罐大角焊缝缺陷光纤监测方法，所述储罐罐体上包括大角焊缝，其特征在于，所述监测方法包括：
S1、分别根据第一分布式光纤应变传感器获取第一应变数据，根据第二分布式光纤应变传感器获取第二应变数据；
其中，所述第一分布式光纤应变传感器为设置在储罐罐体罐壁的第一位置的分布式光纤应变传感器；
其中，所述第二分布式光纤应变传感器为设置在储罐罐体底板的第二位置的分布式光纤应变传感器；
S2、基于所述第一应变数据和第二应变数据，确定储罐罐体上的第三位置；
S3、分别在所述第三位置的横向和所述第三位置的纵向布设光纤光栅应变传感器，以及在所述第三位置布设光纤光栅温度传感器，并通过布设在第三位置上的光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器获取与所述第三位置对应的第三应变数据；
所述第三应变数据包括第三位置上的应变信息和温度信息的数据；
所述第三位置上的应变信息包括所述第三位置上横向应变信息和所述第三位置上纵向应变信息；
S4、判断所述第三应变数据是否超过第一预先设定值，若超过则进行报警处理；
其中，所述第一预先设定值为所述储罐罐体的许用应力强度的0.8倍。
本实施例中，在实际应用中当大角焊缝出现缺陷或既有缺陷进一步扩展时，布设在大角焊缝附近的罐壁和底板的第一分布式光纤应变传感器和第二分布式光纤应变传感器所采集的实时应变均会发生突变。本实施例根据储罐的材料力学性能及许用应力强度，基于第四强度理论—最大畸变能理论，利用应变与应力的关系计算此时的强度，当第三应变数据中的横向应变或纵向应变达到许用应力强度的80％时进行预警提示。
优选的，所述S1具体包括：
S11、根据预先设置在储罐罐体的第一位置的第一分布式光纤应变传感器采集储罐罐体第一位置的第一应变光信号；
根据预先设置在储罐罐体的第二位置的第二分布式光纤应变传感器采集储罐罐体第二位置的第二应变光信号；
所述第一位置为：储罐罐体的罐壁上距离大角焊缝边缘第一预设距离的圆周位置；
所述第二位置为：储罐罐体的底板上距离大角焊缝边缘第一预设距离的圆周位置；
S12、分别将所述第一应变光信号解调为相应的第一应变数据，将所述第二应变光信号解调为相应的第二应变数据。
优选的，所述第三位置为满足第一条件的储罐罐体上所对应的第一应变数据和第二应变数据同时突变的位置；
其中所述第一条件为：第一应变数据和第二应变数据发生突变的位置的半径位置误差不超过5％。
举例说明，参见图6，假设突变位置分别在a位置和c位置两处，由于这两处在罐体的同一径向上，所以a位置和c位置并没有半径位置误差；
假设突变位置为b位置和c位置两处，那么将b位置对应到与b位置同一径向上罐体底板上的第二分布式光纤应变传感器上的d位置，其中c位置和d位置均在第二分布式光纤应变传感器所在的圆周上，那么，第一分布式光纤传感器和第二分布式光纤传感器所采集的信号中均具有位置信息，所述突变位置为b位置和c位置的半径位置误差为：(位置c-位置d)÷位置c，举例说明，比如b位置是5.755，c位置是5.959，那么突变位置为b位置和c位置的半径位置误差就用5.959减去5.755，然后除以5.959。
优选的，所述监测方法还包括：
S5、通过第一拟合数据以及对储罐罐体上同一径向所对应的第一应变数据和第二应变数据进行统计相关分析(也就是对前面拟合的波峰应变值进行进一步分析，当数据采集足够多，通过统计相关分析做进一步判断)，确定所述大角焊缝的缺陷或既有缺陷扩展发生的趋势和位置。
本实施例中，第一分布式光纤应变传感器、第二分布式光纤应变传感器和光纤光栅应变传感器除了能采集应变外还能获得应变发生的位置，通过三个传感器采集的应变数据能判断焊缝缺陷位置和趋势(第一分布式光纤应变传感器和第二分布式光纤应变传感器采集的信息里包括位置和应变，可以形成基于时间变化的应变趋势)。
其中所述第一拟合数据为第一应变数据和第二应变数据中的波峰应变值进行数值拟合得到的数据。这个拟合数据能够给出突变应变的趋势，更直观的了解缺陷变化趋势。
优选的，所述第一预设距离为1cm。
优选的，所述S3具体包括：
S31、在所述第三位置横向布设光纤光栅应变传感器和纵向布设光纤光栅应变传感器以及光纤光栅温度传感器，并通过所述第三位置所布设的光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器采集与所述第三位置对应的应变光信号和温度信息。
S32、将与所述第三位置对应的应变光信号和温度信息，解调为相应的与所述第三位置对应的第三应变数据。
本实施例中在第三位置处沿罐壁底圈或底板横向和纵向布设光纤光栅应变传感器采集罐壁底圈或底板局部的横向和纵向应变变化，实现大角焊缝局部应力应变的精准监测。
本实施例的一种大型原油储罐大角焊缝缺陷光纤监测方法，由于采用设置在储罐罐体罐壁的第一位置的第一分布式光纤应变传感器和设置在储罐罐体底板的第二位置的第二分布式光纤应变传感器来在线实时采集大角焊缝的连续周向应变变化，以及设置在储罐罐体的第三位置的光纤光栅应变传感器和光纤温度传感器采集的第三应变数据，并利用将光信号解调为数字信号，进一步传输到远程可视化监测平台，相对于现有技术而言，其可以实现大型原油储罐运行过程中大角焊缝缺陷的大范围连续和局部精准实时在线监测。
第二方面，参见图2和图3，本发明实施例提供一种执行上述任一监测方法的大型原油储罐大角焊缝缺陷光纤监测系统，所述储罐罐体具有大角焊缝，所述监测系统包括：
设置在储罐罐体罐壁的第一位置的用于采集与所述第一位置对应的第一应变光信号的第一分布式光纤应变传感器。
在本实施例实际应用中第一分布光纤应变传感器为布设在大型储罐大角焊缝附近1cm处的沿罐体罐壁一圈的分布式光纤应变传感器。
设置在储罐罐体底板的第二位置的用于采集与所述第二位置对应的第二应变光信号的第二分布式光纤应变传感器。
本实施例实际应用中第二分布式光纤应变传感器为布设在大型储罐大角焊缝附近1cm处的沿罐体底板一圈的分布式光纤应变传感器。
本实施例中，通过在大型储罐大角焊缝附近1cm处沿罐壁底圈和底板各线型布设分布式光纤应变传感器来采集大角焊缝的周向应变变化，实现大角焊缝的全局大范围连续应力应变监测。当大角焊缝出现缺陷或既有缺陷进一步扩展时，布设在大角焊缝附近罐壁底圈和底板的分布式光纤应变传感器采集的实时应变均会发生突变。
横向设置在储罐罐体上第三位置的用于采集第三位置上横向应变光信号的光纤光栅应变传感器。
纵向设置在储罐罐体上第三位置的用于采集第三位置上纵向应变光信号的光纤光栅应变传感器。
设置在储罐罐体上第三位置并与光纤光栅应变传感器紧贴设置的用于采集第三位置上温度信息的光纤光栅温度传感器。
分别与所述第一分布式光纤应变传感器和第二分布式光纤应变传感器连接的光纤信号分析仪，用于将第一应变光信号和第二应变光信号转换为相应的第一应变数据和第二应变数据。
分别与所述第一分布式光纤应变传感器和第二分布式光纤应变传感器连接的光纤信号分析仪，用于将第一应变光信号和第二应变光信号转换为相应的第一应变数据和第二应变数据。
分别与所述第三位置上的光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器连接的光纤光栅解调仪，用于将与所述第三位置对应的应变光信号和温度信息转换为相应的第三应变数据。
所述第三应变数据包括第三位置上应变信息和温度信息的数据。
所述第三位置上的应变信息包括所述第三位置上横向应变信息和所述第三位置上纵向应变信息。
分别与所述光纤信号分析仪和光纤光栅解调仪通信连接的可视化监视平台，用于基于所述第一应变数据、第二应变数据以及第三应变数据获取储罐的运行状态。
优选的，所述分布式光纤应变传感器采用金属基复合基体材料封装。
所述光纤光栅应变传感器采用片式金属基底封装。
所述第一分布式光纤应变传感器为采用便携式辊焊的方式焊接在储罐上第一位置。
所述第二分布式光纤应变传感器为采用便携式辊焊的方式焊接在储罐上第二位置。
本实施例中，为适应长期监测，第一分布式光纤应变传感器采用金属基复合基体材料封装，采用便携式辊焊方式沿罐壁周向焊接布设。第二分布式光纤应变传感器采用金属基复合基体材料封装，采用便携式辊焊方式沿底板表面周向焊接布设，参见图5。
光纤光栅应变传感器采用片式金属基底封装，采用点焊方式在罐壁底圈和底板表面横向和纵向焊接布设。光纤信号分析仪包括分布式光纤分析仪和光纤光栅解调仪，实现将采集的携带应变和温度信息的光信号解调成数字信号。
所述光纤光栅应变传感器为采用点焊的方式焊接在储罐上第三位置。
所述任意相邻两个分布式光纤应变传感器之间具有预先设定间隔距离。
所述第一位置为：储罐罐体的罐壁上距离大角焊缝边缘第一预设距离的圆周位置。
所述第二位置为：储罐罐体的底板上距离大角焊缝边缘第一预设距离的圆周位置。
在本实施例的实际应用中，将储罐罐壁底圈和底板局部稍打磨，参见图4，采用便携式辊焊机将第一分布式光纤应变传感器焊接在罐壁底圈表面距离大角焊缝边缘1cm左右的圆形位置21处，随后以50cm为间隔拉紧，焊接圆形位置22处，两端固定后，将圆形位置21和圆形位置22之间的第一分布式光纤传感器焊接在罐壁底圈表面。同上述操作顺序依次焊接圆形位置23……位置2n……位置21。
参见图4，采用便携式辊焊机将第二分布式光纤传感器焊接在储罐底板表面距离大角焊缝边缘1cm左右的圆形位置11处，随后以50cm为间隔拉紧，焊接圆形位置12处，两端固定后，将圆形位置11和圆形位置12之间的第二分布式光纤传感器焊接在底板表面。同上述操作顺序依次焊接圆形位置13……位置1n……位置11。
如图3所示，第一分布式光纤应变传感器和第二分布式光纤应变传感器的一端通过铠装光缆连接到分布式光纤分析仪的入口端，第一分布式光纤应变传感器和第二分布式光纤应变传感器的另一端熔接铠装光缆后沿罐体表面辅助附属设施到地面后连接分布式光纤分析仪的出口端。
在本实施例的实际应用中，当大角焊缝出现缺陷或既有缺陷进一步扩展时，布设在大角焊缝附近罐壁底圈和底板的分布式光纤应变传感器(也就是第一分布式光纤应变传感器核第二分布式光纤应变传感器)采集应变均会发生突变。一方面，根据储罐的材料力学性能及许用应力强度，基于第四强度理论—最大畸变能理论，利用应变与应力的关系计算此时的强度，当达到许用应力强度的80％时进行预警提示。另一方面，通过第一拟合数据以及对储罐罐体上同一径向所对应的第一应变数据和第二应变数据进行统计相关分析，确定所述大角焊缝的缺陷或既有缺陷扩展发生的趋势和位置。
其中所述第一拟合数据为第一应变数据和第二应变数据中的波峰应变值进行数值拟合得到的数据。
在局部应力应变较大处沿罐壁底圈或底板横向和纵向布设光纤光栅应变传感器采集罐壁底圈或底板局部的横向和纵向应变变化，实现大角焊缝局部应力应变的精准监测。
本实施例中，第一分布式光纤应变传感器和第二分布式光纤应变传感器均与分布式光纤分析仪，光纤光栅应变传感器核光纤光栅温度传感器均与光纤光栅解调仪连接，在使用时分别对第一分布式光纤应变传感器、第二分布式光纤应变传感器和光纤光栅应变传感进行校准归零。随后利用传输网络将解调后的数字信号通过DTU在线传输到远程可视化监测平台。远程可视化监测平台具备数据查询、数据存储、数据分析、预警和可视化管理功能。一方面，当异常状态发生时，能够直接显示储罐大角焊缝缺陷发生的位置和此监测位置结构的状态变化趋势，在远程即可掌握大型储罐的运行状态；另一方面，用户可通过平台进行同一时间的不同位置及同一位置的不同时间之间的相关性统计分析，使用户更加了解储罐的健康状态，确保大型原油储罐的运行安全。
本实施例中的一种大型原油储罐大角焊缝缺陷光纤监测系统，由于具有设置在储罐罐体罐壁的第一位置的用于采集与所述第一位置对应的第一应变光信号的第一分布式光纤应变传感器和设置在储罐罐体底板的第二位置的用于采集与所述第二位置对应的第二应变光信号的第二分布式光纤应变传感器，因此能够实时采集大角焊缝的连续周向应变变化，并且由于具有横向设置在储罐罐体上第三位置的用于采集第三位置上横向应变光信号的光纤光栅应变传感器和纵向设置在储罐罐体上第三位置的用于采集第三位置上纵向应变光信号的光纤光栅应变传感器，因此能够采集底圈罐壁或底板局部的横向和轴向应变变化，同时，第一分布式光纤应变传感器和第二分布式光纤应变传感器分别为采用便携式辊焊的方式焊接在储罐罐体上，因此，第一分布式应变传感器和第二分布式应变传感器在储罐罐体上的设置更为紧固，其次，光纤光栅应变传感器为采用焊接的方式焊接在储罐罐体上，因此，光纤光栅应变传感器在储罐罐体上的设置更为合理紧固。
由于本发明上述实施例所描述的系统，为实施本发明上述实施例的方法所采用的系统，故而基于本发明上述实施例所描述的方法，本领域所属技术人员能够了解该系统的具体结构及变形，因而在此不再赘述。凡是本发明上述实施例的方法所采用的系统都属于本发明所欲保护的范围。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、系统和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。
应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何附图标记理解成对权利要求的限制。词语“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件来具体体现。词语第一、第二、第三等的使用，仅是为了表述方便，而不表示任何顺序。可将这些词语理解为部件名称的一部分。
此外，需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。
Claims (5)
1.一种大型原油储罐大角焊缝缺陷光纤监测方法，所述储罐罐体上包括大角焊缝，其特征在于，所述监测方法包括：
S1、分别根据第一分布式光纤应变传感器获取第一应变数据，根据第二分布式光纤应变传感器获取第二应变数据；
其中，所述第一分布式光纤应变传感器为设置在储罐罐体罐壁的第一位置的分布式光纤应变传感器；
其中，所述第二分布式光纤应变传感器为设置在储罐罐体底板的第二位置的分布式光纤应变传感器；
S2、基于所述第一应变数据和第二应变数据，确定储罐罐体上的第三位置；
S3、分别在所述第三位置的横向和所述第三位置的纵向布设光纤光栅应变传感器，以及在所述第三位置布设光纤光栅温度传感器，并通过布设在第三位置上的光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器获取与所述第三位置对应的第三应变数据；
所述第三应变数据包括第三位置上的应变信息和温度信息的数据；
所述第三位置上的应变信息包括所述第三位置上横向应变信息和所述第三位置上纵向应变信息；
S4、判断所述第三应变数据是否超过第一预先设定值，若超过则进行报警处理；
其中，所述第一预先设定值为所述储罐罐体的许用应力强度的0.8倍；
所述S1具体包括：
S11、根据预先设置在储罐罐体的第一位置的第一分布式光纤应变传感器采集储罐罐体第一位置的第一应变光信号；
根据预先设置在储罐罐体的第二位置的第二分布式光纤应变传感器采集储罐罐体第二位置的第二应变光信号；
所述第一位置为：储罐罐体的罐壁上距离大角焊缝边缘第一预设距离的圆周位置；
所述第二位置为：储罐罐体的底板上距离大角焊缝边缘第一预设距离的圆周位置；
S12、分别将所述第一应变光信号解调为相应的第一应变数据，将所述第二应变光信号解调为相应的第二应变数据；
所述第三位置为满足第一条件的储罐罐体上所对应的第一应变数据和第二应变数据同时突变的位置；
其中所述第一条件为：第一应变数据和第二应变数据发生突变的位置的半径位置误差不超过5％；
所述监测方法还包括：
S5、通过第一拟合数据以及对储罐罐体上同一径向所对应的第一应变数据和第二应变数据进行统计相关分析，确定所述大角焊缝的缺陷或既有缺陷扩展发生的趋势和位置；
其中所述第一拟合数据为第一应变数据和第二应变数据中的波峰应变值进行数值拟合得到的数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述第一预设距离为1cm。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S3具体包括：
S31、在所述第三位置横向布设光纤光栅应变传感器和纵向布设光纤光栅应变传感器以及光纤光栅温度传感器，并通过所述第三位置所布设的光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器采集与所述第三位置对应的应变光信号和温度信息；
S32、将与所述第三位置对应的应变光信号和温度信息，解调为相应的与所述第三位置对应的第三应变数据。
4.一种执行上述权利要求1-3中任一所述监测方法的大型原油储罐大角焊缝缺陷光纤监测系统，所述储罐罐体具有大角焊缝，其特征在于，所述监测系统包括：
设置在储罐罐体罐壁的第一位置的用于采集与所述第一位置对应的第一应变光信号的第一分布式光纤应变传感器；
设置在储罐罐体底板的第二位置的用于采集与所述第二位置对应的第二应变光信号的第二分布式光纤应变传感器；
横向设置在储罐罐体上第三位置的用于采集第三位置上横向应变光信号的光纤光栅应变传感器；
纵向设置在储罐罐体上第三位置的用于采集第三位置上纵向应变光信号的光纤光栅应变传感器；
设置在储罐罐体上第三位置并与光纤光栅应变传感器紧贴设置的用于采集第三位置上温度信息的光纤光栅温度传感器；
分别与所述第一分布式光纤应变传感器和第二分布式光纤应变传感器连接的光纤信号分析仪，用于将第一应变光信号和第二应变光信号转换为相应的第一应变数据和第二应变数据；
分别与所述第三位置上的光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器连接的光纤光栅解调仪，用于将与所述第三位置对应的应变光信号和温度信息转换为相应的第三应变数据；
所述第三应变数据包括第三位置上应变信息和温度信息的数据；
所述第三位置上的应变信息包括所述第三位置上横向应变信息和所述第三位置上纵向应变信息；
分别与所述光纤信号分析仪和光纤光栅解调仪通信连接的可视化监视平台，用于基于所述第一应变数据、第二应变数据以及第三应变数据获取储罐的运行状态。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，
所述分布式光纤应变传感器采用金属基复合基体材料封装；
所述第一分布式光纤应变传感器为采用便携式辊焊的方式焊接在储罐罐体上的第一位置；
所述第二分布式光纤应变传感器为采用便携式辊焊的方式焊接在储罐罐体上的第二位置；
所述光纤光栅应变传感器为采用焊接的方式焊接在储罐罐体上的第三位置；
所述第一位置为：储罐罐体的罐壁上距离所述大角焊缝边缘第一预设距离的圆周位置；
所述第二位置为：储罐罐体的底板上距离所述大角焊缝边缘第一预设距离的圆周位置。
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