CN221325768U - 一种基于温度场原理在线检测lng真空管道夹层真空度装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于温度场原理在线检测LNG真空管道夹层真空度装置，属于管道真空检测技术领域，包括保温箱、温度传感器、温度采集模块、单片机、显示屏和无线发射模块。采用保温箱稳定了检测环境温度，有效避免湿度、光照和风速等因素对试验的影响，减少了计算量跟试验难度；单片机将接收到的电信号转化为温度值，计算得到真空度，并通过无线发射模块将数据发送至移动端。实现了对无预留口的真空管道真空度检测，不仅可以降低真空管道的维护成本，达到无损检测，还可以实现对真空层的良好监控，提高了数据的实时性，实现远程监控，得到的真空度数据更为准确。

Description

一种基于温度场原理在线检测LNG真空管道夹层真空度装置

技术领域

本实用新型属于管道真空检测技术领域，涉及一种基于温度场原理在线检测LNG真空管道夹层真空度装置。

背景技术

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。但真空保持有难度，一旦真空丧失，绝热性能将迅速下降，因此，对管道真空度的检测是极为必要和意义重大的。

传统的热偶真空计都是与热偶规单一对应的，不能直接对真空度进行连续准确读取，没有实时数据的传输；并且在化工、制药等待测真空环境中含有大量带电粒子及水蒸气时，传统的真空测量手段(电容规等)可能会遇到诸多困难:带电粒子在测试过程中容易被相关采集器收集，导致灵敏度下降从而引入虚假信号。此外，对于未留有检测孔的真空低温管道的真空度的检测，国内外研究还不成熟；现有的真空计测量范围较窄，受环境温度影响大，导致操作复杂，测量精度不高，且时效性差。

综上所述，现有技术中对无预留口的真空管道检测真空度装置不够成熟，大多数的检测都必须通过特殊装置与管道连接，操作麻烦且时效性差。并且由于环境温度变化大，测得真空度不够准确，且时常会受到湿度、光照、风速的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有真空度测量装置无法准确测量无预留口的真空管道真空度的问题，提供一种基于温度场原理在线检测LNG真空管道夹层真空度装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

本实用新型提供一种基于温度场原理在线检测LNG真空管道夹层真空度装置，包括加热电阻、硬件集成箱、保温箱、天然气真空管道、温度传感器、温度采集模块、单片机、显示屏、无线发射模块以及电源；所述保温箱包裹在待测管道外侧；所述温度传感器设置在待测管道外壁；温度传感器与温度采集模块连接，将待测管道管壁温度变化转化成电信号传输至温度采集模块；温度采集模块与单片机连接，单片机将接收到的电信号转化为温度值，并计算得到真空度；单片机分别与显示屏和无线发射模块连接，将得到的数据分别传输至显示屏和无线发射模块；无线发射模块将数据发送至用户端进行显示；电源用于提供电源。

进一步地，本实用新型温度传感器、温度采集模块、单片机、显示屏和无线发射模块集成于硬件集成箱。

进一步地，本实用新型温度传感器、温度采集模块、单片机、显示屏和无线发射模块之间采用杜邦线连接。

进一步地，本实用新型温度传感器为PT100贴片式温度传感器，所述温度采集模块为MAX31856铂电阻温度采集模块，所述单片机为STM32单片机，所述显示屏为LED显示屏，所述无线发射模块为ESP8266无线发射模块，电源为电池。

进一步地，本实用新型保温箱由两个空心半圆柱体啮合而成。

进一步地，本实用新型两个空心半圆柱体之间采用合页连接。

进一步地，本实用新型保温箱内壁对称安装两个加热电阻。

进一步地，本实用新型保温箱采用聚氨酯发泡材料制成。

进一步地，本实用新型加热电阻连接有外部电源。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型采用保温箱稳定了待测管道环境温度，可有效避免湿度、光照、风速对试验的影响，开辟了一种测量天然气管道真空度的测量方法，降低了测试难度，方便技术人员操作，得到的真空度数据更为准确。且无需预留管道，即可实现对真空管道真空度检测，不仅可以降低真空管道的维护成本，还可以实现对真空层的良好监控；无线发射模块可以将检测数据实时发送至移动端，提高了数据的时效性，实现远程监控。

进一步地，本实用新型在稳定环境下测量真空管道真空度，获得真空管道真空度与管壁温度的关系，通过电路获得天然气管道管壁温度，并通过内置程序中的天然气管道管壁温度和真空度的关系式将温度转换为天然气管道的真空度。

进一步地，本实用新型通过将硬件集成箱置于保温箱内，利用简单的电路即可无线传输至移动端，并且可以实现稳定、持久的检测真空管道真空度。

进一步地，本实用新型将测试装置置于搭建的保温箱环境内，最大程度隔绝了外部环境，可以在恶劣环境下使装置各部分正常工作；

进一步地，本实用新型使用了PT100温度传感器，温度测量精度高，从而检测真空度更有效，与实际误差更小。

进一步地，对于其他含有真空夹层的管道或者其他设备，通过温度场原理推导获得真空度与温度场的关系模型，可以开发其他管道真空度检测设备。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型基于温度场原理在线检测LNG真空管道夹层真空度装置的结构图。

图2为本实用新型基于温度场原理在线检测LNG真空管道夹层真空度装置硬件集成箱的结构图。

图3为本实用新型基于温度场原理在线检测LNG真空管道夹层真空度装置信号传递图。

其中：1-加热电阻；2-硬件集成箱；3-保温箱；4-天然气真空管道；5-温度传感器；6-温度采集模块；7-单片机；8-显示屏；9-无线发射模块；10-电源。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见图1，本实用新型提供了一种基于温度场原理在线检测LNG真空管道夹层真空度装置，所述保温箱3由两个采用合页连接的空心半圆柱体啮合而成，两端密封，且连接时保证保温性和密封性，用于包裹待测真空管道，恒定环境温度。两个空心半圆柱体厚度不宜过厚，以避免影响信号传输。保温箱3内壁设置有对称的加热电阻1，接电源；保温箱3内放置有硬件集成箱。其中加热电阻1和保温箱3是本实用新型的辅助部分，主要为测量提供一个稳定的环境；硬件集成箱2是本实用新型发挥功能的主要部分。

参见图2，本实用新型提供了一种基于温度场原理在线检测LNG真空管道夹层真空度装置，其中硬件集成箱2包括通过杜邦线顺次连接的温度传感器5、温度采集模块6、单片机7、显示屏8、无线发射模块9和电源10；温度传感器5贴在待测管道外壁，为了与天然气真空管道区分开，方便理解，图中将其展开，与温度采集模块6连接，将管道温度变化转化成电信号传输至温度采集模块6；温度采集模块6还与单片机7连接，将从温度传感器5接收到的电信号传输至单片机7；单片机7可将接收到的电信号转化为温度值，并根据推导的真空管道真空度测试理论计算得到真空度；单片机7分别与显示屏8和无线发射模块9连接，将得到的温度和真空度传输至显示屏8和无线发射模块9；无线发射模块9可将数据发送至移动端，移动端接收的数据后显示，实现远程监控；本部分由电源10供电。

所述温度采集模块6、单片机7、显示屏8、无线发射模块9和电源10设置于硬件集成箱2内，硬件集成箱2的位置及固定方式对本例测量没有影响，集成箱采用耐热材料制成，需要注意的是温度传感器5贴在天然气真空管道4的外壁上，不置于硬件集成箱2内，但是与硬件集成箱2内的温度采集模块6通过杜邦线连接。

所述移动端可以是手机、笔记本、桌上型计算机等计算设备。所述移动端设备可包括，但不限于，处理器、存储器、显示器等其他相关配件。移动端接收数据后显示。

所述温度传感器5采用包括但不限于PT100贴片式温度传感器，所述温度采集模块6采用包括但不限于MAX31856铂电阻温度采集模块，所述单片机7采用包括但不限于STM32单片机，所述显示屏8采用包括但不限于LED显示屏，所述无线发射模块9采用包括但不限于ESP8266无线发射模块，所述电源10采用包括但不限于3.3V电池。

参见图3，本实用新型的信号传递过程为：通过贴片式温度传感器获得管道管壁温度，通过温度采集模块处理后将数据输入单片机处理器，根据推导的真空管道真空度测试理论计算得到真空度，一方面单片机处理器与显示器连接，将数据显示在显示屏上；另一方面，单片机处理器与无线模块连接，无线模块发射数据到移动端，移动端接收数据后显示。

本实用新型单片机中对数据进行处理时，所采用的算法为根据真空管道真空度测试理论推导而来的成熟算法，并未对算法进行改进。本实用新型的发明点也不是通过算法来实现的，而是通过测试装置整体来实现的。

本实用新型的工作步骤如下：

如图2所示，将贴片式温度传感器5贴在真空管道上，将电热恒温保温箱完全包裹真空管道的一部分，接通电源，将保温箱温度加热到36℃，待电热恒温保温箱工作稳定后，进行下一步。

将装置连接电源时，Pt100贴片式温度传感器5通过杜邦线连接到MAX31856铂电阻温度采集模块6，若温度变，PT100温度传感器的电阻变化，引起电路中电路参数的变化，实现由物理信号到电信号的转变；MAX31856温度采集模块6与STM32单片机7连接，STM32单片机7烧录固定的程序，并写入预先通过推导得到的真空度与温度的关系式，当单片机7接收到来自MAX31856温度采集模块6的电路参数变化时，便可通过单片机程序转化为温度，并带入烧录的程序，经过固定的关系时计算后便可得到相应的真空度；STM32单片机7与LED显示屏8连接，单片机将得到的温度、真空度通过杜邦线传输到LED显示屏8，LED显示屏8会显示温度、真空度；同时STM32单片机7通过杜邦线与ESP8266无线发射模块8连接，通过烧录进特定的程序，STM32单片机7将温度、真空度输送至ESP8266无线发射模块9，ESP8266无线模块9便会将数据发送至移动端；通过设置移动端的端口号以及IP地址，检测LNG真空管道夹层真空度装置便会与移动端实现无线连接，移动端接收的温度、真空度便会显示在移动端，从而实现远程监控的功能，在本实施例中整个电路通过电源10供电。

在环境条件(风速、温度、湿度、管壁材质、壁厚)一定时，LNG低温真空管道夹层真空度值与外管外壁温度为一一对应关系，因此本申请中的真空管道真空度测试理论，是基于温度场原理推导而来的，故对于其他含有真空夹层的管道或者其他设备，采用同样的过程分析和建立相应的求解模型，获得真空度与温度场的关系模型。因此，本实施例使用的基于温度场理论的真空度测试方法具有一定的普适性。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于温度场原理在线检测LNG真空管道夹层真空度装置，其特征在于，包括加热电阻(1)、硬件集成箱(2)、保温箱(3)、天然气真空管道(4)、温度传感器(5)、温度采集模块(6)、单片机(7)、显示屏(8)、无线发射模块(9)以及电源(10)；所述保温箱(3)包裹在待测管道外侧；所述温度传感器(5)设置在待测管道外壁；温度传感器(5)与温度采集模块(6)连接，将待测管道管壁温度变化转化成电信号传输至温度采集模块(6)；温度采集模块(6)与单片机(7)连接，单片机(7)将接收到的电信号转化为温度值，并计算得到真空度；单片机(7)分别与显示屏(8)和无线发射模块(9)连接，将得到的数据分别传输至显示屏(8)和无线发射模块(9)；无线发射模块(9)将数据发送至用户端进行显示；电源(10)用于提供电源。

2.根据权利要求1所述一种基于温度场原理在线检测LNG真空管道夹层真空度装置，其特征在于，所述温度采集模块(6)、单片机(7)、显示屏(8)和无线发射模块(9)以及电源(10)集成于硬件集成箱(2)。

3.根据权利要求1或2所述一种基于温度场原理在线检测LNG真空管道夹层真空度装置，其特征在于，所述温度传感器(5)、温度采集模块(6)、单片机(7)、显示屏(8)和无线发射模块(9)之间采用杜邦线连接。

4.根据权利要求3所述一种基于温度场原理在线检测LNG真空管道夹层真空度装置，其特征在于，所述温度传感器(5)为PT100贴片式温度传感器，所述温度采集模块(6)为MAX31856铂电阻温度采集模块，所述单片机(7)为STM32单片机，所述显示屏(8)为LED显示屏，所述无线发射模块(9)为ESP8266无线发射模块，电源(10)为电池。

5.根据权利要求1所述一种基于温度场原理在线检测LNG真空管道夹层真空度装置，其特征在于，所述保温箱(3)由两个空心半圆柱体啮合而成。

6.根据权利要求5所述一种基于温度场原理在线检测LNG真空管道夹层真空度装置，其特征在于，所述两个空心半圆柱体之间采用合页连接。

7.根据权利要求5或6所述一种基于温度场原理在线检测LNG真空管道夹层真空度装置，其特征在于，所述保温箱(3)内壁对称安装两个加热电阻(1)。

8.根据权利要求7所述一种基于温度场原理在线检测LNG真空管道夹层真空度装置，其特征在于，所述保温箱(3)采用聚氨酯发泡材料制成。

9.根据权利要求8所述一种基于温度场原理在线检测LNG真空管道夹层真空度装置，其特征在于，所述加热电阻(1)连接有外部电源。