一種含縱向內(nèi)裂紋缺陷壓力容器裂紋擴(kuò)展情況監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及壓力容器安全分析技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種含縱向內(nèi)裂紋缺陷壓力容器裂紋擴(kuò)展情況監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]壓力容器是具有爆炸危險(xiǎn)的特種承壓設(shè)備，它盛裝的介質(zhì)往往具有高溫、高壓和易燃、易爆性質(zhì)，一旦發(fā)生泄漏或爆炸，往往導(dǎo)致災(zāi)難性事故發(fā)生，使人民生命財(cái)產(chǎn)遭受巨大損失，并直接影響社會(huì)安定。
[0003]對(duì)于處于高溫高壓及腐蝕環(huán)境中的壓力容器，很多工程材料不可避免地會(huì)在服役期間產(chǎn)生裂紋，這些裂紋的擴(kuò)展可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故?，F(xiàn)代材料科學(xué)及斷裂力學(xué)的發(fā)展已證實(shí):含有一定缺陷的材料仍然具有一定的工作能力，只要了解裂紋的擴(kuò)展情況及其相應(yīng)的斷裂力學(xué)參量并將其與材料斷裂韌性進(jìn)行比較就能對(duì)含裂紋型缺陷結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行判斷。
[0004]裂紋型缺陷對(duì)壓力容器的安全性威脅最大，目前工廠在停車檢修時(shí)雖然能檢測到缺陷的存在，但是在容器工作時(shí)不能每時(shí)每刻都了解缺陷的擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)，檢測評(píng)定操作復(fù)雜；另外，在了解了缺陷的狀態(tài)以后對(duì)缺陷進(jìn)行評(píng)判也有較大的困難，可靠性低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種含縱向內(nèi)裂紋缺陷壓力容器裂紋擴(kuò)展情況監(jiān)測系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中含裂紋的壓力容器中的裂紋的監(jiān)控和評(píng)定操作復(fù)雜，評(píng)定可靠性低的技術(shù)問題，達(dá)到了提升裂紋監(jiān)測效率和可靠性的技術(shù)效果。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種含縱向內(nèi)裂紋缺陷壓力容器裂紋擴(kuò)展情況監(jiān)測系統(tǒng)，包括:傳感器單元以及運(yùn)算單元；所述傳感器單元與所述運(yùn)算單元相連，向所述運(yùn)算單元發(fā)送監(jiān)測到的信息；
[0007]所述運(yùn)算單元包括:
[0008]應(yīng)變值計(jì)算模塊，與所述傳感器單元相連，獲取所述傳感器單元的檢測數(shù)據(jù)并依其計(jì)算對(duì)應(yīng)應(yīng)變值；
[0009]深度計(jì)算模塊，與應(yīng)變值計(jì)算模塊相連，獲取應(yīng)變值并依其計(jì)算容器內(nèi)部裂紋深度；
[0010]應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算模塊，與所述深度計(jì)算模塊相連，獲取所述裂紋深度值并依其計(jì)算裂紋尖端處應(yīng)力強(qiáng)度因子值；
[0011]判斷模塊，與所述應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算模塊相連，獲取所述裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子并與該壓力容器材料的斷裂韌性值比較；
[0012]其中，所述判斷模塊輸出的比較結(jié)果表征裂紋的狀態(tài)，指示是否適合繼續(xù)服役。
[0013]進(jìn)一步地，所述應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算模塊中設(shè)置所述應(yīng)變值與所述應(yīng)力強(qiáng)度因子為數(shù)組對(duì)應(yīng)關(guān)系，一組所述應(yīng)變值對(duì)應(yīng)一個(gè)所述應(yīng)力強(qiáng)度因子。
[0014]進(jìn)一步地，所述應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算模塊中設(shè)置所述應(yīng)變值與所述應(yīng)力強(qiáng)度因子以及裂紋擴(kuò)展情況為數(shù)組對(duì)應(yīng)關(guān)系，一組所述應(yīng)變值對(duì)應(yīng)一個(gè)所述應(yīng)力強(qiáng)度因子以及一個(gè)裂紋擴(kuò)展情況。
[0015]進(jìn)一步地，所述傳感器單元包括:應(yīng)變傳感器以及與之相連的模數(shù)轉(zhuǎn)換器；
[0016]所述應(yīng)變傳感器設(shè)置在所述含縱向內(nèi)裂紋缺陷的壓力容器上，監(jiān)測裂紋狀態(tài)并將監(jiān)測信息通過所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)發(fā)送給所述應(yīng)變值計(jì)算模塊。
[0017]進(jìn)一步地，所述應(yīng)變傳感器采用光纖光柵應(yīng)變式傳感器。
[0018]進(jìn)一步地，所述傳感器單元包括:所述應(yīng)變傳感器采用光纖傳感器以及與之相連的光波檢測儀；
[0019]所述光纖傳感器設(shè)置在所述含縱向內(nèi)裂紋缺陷的壓力容器上，監(jiān)測裂紋狀態(tài)；
[0020]所述光波檢測儀接收所述光纖傳感器的反饋信號(hào)并測量波長并發(fā)送給所述應(yīng)變值計(jì)算模塊。
[0021]進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括報(bào)警模塊；所述報(bào)警模塊與所述判斷模塊相連，依據(jù)所述判斷模塊輸出的比較結(jié)果執(zhí)行報(bào)警動(dòng)作。
[0022]本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn):
[0023]1、本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的含縱向內(nèi)裂紋缺陷壓力容器裂紋擴(kuò)展情況監(jiān)測系統(tǒng)，通過傳感器單元實(shí)時(shí)監(jiān)測在役的容器裂紋的應(yīng)力變化并及時(shí)反饋給運(yùn)算單元，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)評(píng)定，提升評(píng)定的可靠性和效率。
[0024]2、本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的含縱向內(nèi)裂紋缺陷壓力容器裂紋擴(kuò)展情況監(jiān)測系統(tǒng)，通過應(yīng)變值計(jì)算單元計(jì)算得到裂紋中心對(duì)應(yīng)的容器外壁的應(yīng)變值，并進(jìn)一步通過應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算模塊計(jì)算得到應(yīng)力強(qiáng)度因子和裂紋拓展情況再將應(yīng)力強(qiáng)度因子與容器材料的斷裂韌性做比較，判斷該含裂紋缺陷的壓力容器是否有危險(xiǎn)，在不適合服役的條件下，向外發(fā)出信號(hào)；大大提升評(píng)定過程的精度和可靠性。
[0025]3、本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的含縱向內(nèi)裂紋缺陷壓力容器裂紋擴(kuò)展情況監(jiān)測系統(tǒng)，在應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算模塊中設(shè)置裂紋深度、裂紋中心外壁應(yīng)變和裂紋中心應(yīng)力強(qiáng)度因子的對(duì)因關(guān)系的數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)數(shù)組對(duì)應(yīng)；從而大大簡化參數(shù)分析過程，直接通過數(shù)組對(duì)應(yīng)關(guān)系查找應(yīng)力強(qiáng)度因子參數(shù)，進(jìn)而得到裂紋擴(kuò)展情況，高效可靠。
[0026]4、本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的含縱向內(nèi)裂紋缺陷壓力容器裂紋擴(kuò)展情況監(jiān)測系統(tǒng)，采用應(yīng)變傳感器以及與之相連的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，進(jìn)一步采用光纖光柵應(yīng)變式傳感器，實(shí)現(xiàn)高精度的監(jiān)測。
[0027]5、本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的含縱向內(nèi)裂紋缺陷壓力容器裂紋擴(kuò)展情況監(jiān)測系統(tǒng)，采用光纖傳感器以及與之相連的光波檢測儀；光纖傳感器設(shè)置在所述含縱向內(nèi)裂紋缺陷的壓力容器上，監(jiān)測裂紋狀態(tài)；光波檢測儀接收所述光纖傳感器的反饋信號(hào)并測量波長并發(fā)送給所述應(yīng)變值計(jì)算模塊；監(jiān)測過程中不產(chǎn)生電流，從而可保證在任何工況和輸送介質(zhì)都可以正常工作，不受影響，從而保證監(jiān)測可靠性。
【具體實(shí)施方式】
[0028]本申請(qǐng)實(shí)施例通過提供一種含縱向內(nèi)裂紋缺陷壓力容器裂紋擴(kuò)展情況監(jiān)測系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中裂紋監(jiān)測操作復(fù)雜可靠性低的技術(shù)問題，達(dá)到了提升檢測效率和可靠性的技術(shù)效果。
[0029]為解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)實(shí)施例提供技術(shù)方案的總體思路如下:
[0030]一種含縱向內(nèi)裂紋缺陷壓力容器裂紋擴(kuò)展情況監(jiān)測系統(tǒng)，包括:傳感器單元以及運(yùn)算單元；所述傳感器單元與所述運(yùn)算單元相連，向所述運(yùn)算單元發(fā)送監(jiān)測到的信息；
[0031]所述運(yùn)算單元包括:
[0032]應(yīng)變值計(jì)算模塊，與所述傳感器單元相連，獲取所述傳感器單元的檢測數(shù)據(jù)并依其計(jì)算對(duì)應(yīng)應(yīng)變值；
[0033]深度計(jì)算模塊，與應(yīng)變值計(jì)算模塊相連，獲取應(yīng)變值并依其計(jì)算容器內(nèi)部裂紋深度；
[0034]應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算模塊，與所述深度計(jì)算模塊相連，獲取所述裂紋深度值并依其計(jì)算裂紋尖端處應(yīng)力強(qiáng)度因子值；
[0035]判斷模塊，與所述應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算模塊相連，獲取所述裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子并與該壓力容器材料的斷裂韌性值比較；
[0036]其中，所述判斷模塊輸出的比較結(jié)果表征裂紋的狀態(tài)，指示是否適合繼續(xù)服役。
[0037]通過上述內(nèi)容可以看出，通過傳感器的單元實(shí)時(shí)在線檢測在役的壓力容器的裂紋狀態(tài)，提升可靠性；另一方面，通過應(yīng)力值計(jì)算和對(duì)應(yīng)的應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算，獲得裂紋尖端中心的應(yīng)力程度，在通過判斷模塊比較應(yīng)力強(qiáng)度因子與容器材料的斷裂韌性值，判斷裂紋的擴(kuò)展趨勢，得到監(jiān)測結(jié)論，精度高且效率高，更為重要的是監(jiān)測判斷原理的可靠性尚ο
[0038]為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明實(shí)施例以及實(shí)施例中的具體特征是對(duì)本申請(qǐng)技術(shù)方案的詳細(xì)的說明，而不是對(duì)本申請(qǐng)技術(shù)方案的限定，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)實(shí)施例以及實(shí)施例中的技術(shù)特征可以相互組合。
[0039]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種含縱向內(nèi)裂紋缺陷壓力容器裂紋擴(kuò)展情況監(jiān)測系統(tǒng)，包括:傳感器單元以及運(yùn)算單元；所述傳感器單元與所述運(yùn)算單元相連，向所述運(yùn)算單元發(fā)送監(jiān)測到的信息；
[0040]所述運(yùn)算單元包括:
[0041]應(yīng)變值計(jì)算模塊，與所述傳感器單元相連，獲取所述傳感器單元的檢測數(shù)據(jù)并依其計(jì)算對(duì)應(yīng)應(yīng)變值；
[0042]深度計(jì)算模塊，與應(yīng)變值計(jì)算模塊相連，獲取應(yīng)變值并依其計(jì)算容器內(nèi)部裂紋深度；
[0043]應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算模塊，與所述深度計(jì)算模塊相連，獲取所述裂紋深度值并依其計(jì)算裂紋尖端處應(yīng)力強(qiáng)度因子值；
[0044]判斷模塊，與所述應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算模塊相連，獲取所述裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子并與該壓力容器材料的斷裂韌性值比較；
[0045]其中，所述判斷模塊輸出的比較結(jié)果表征裂紋的狀態(tài)，指示是否適合繼續(xù)