Устройство для определения фактической кривизны стенки резервуара
DEVICE FOR DETERMINING THE ACTUAL CURVATURE OF THE TANK WALL

Изобретение относится к измерительной технике в области диагностики цилиндрических и сферических резервуаров и может быть использовано для оценки остаточного ресурса стенки резервуара по малоцикловой усталости.
Из уровня техники известны следующие решения.
Известно устройство для измерения геометрической деформации стенок цилиндрических и сферических резервуаров, заполняемых светлыми нефтепродуктами (газами) [Патент RU №2608681, G01B 5/20, 2006], содержащее лазерный дальномер с датчиком температуры, который закреплен на внутренней стенке резервуара, сопряженный с вычислительным комплексом на базе ЭВМ для обработки информации и выдачи результатов.
Недостатками данного решения является то, что устройство устанавливается на внутренней стенке резервуара, что требует вывода резервуара из эксплуатации (необходимо опорожнение резервуара от нефти или нефтепродукта, его очистка), а также большой объем предварительных работ для практической реализации; устройство используется единоразово, что не позволяет вести регулярный мониторинг деформации стенки резервуара.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является прибор для измерения деформации твердых тел, а именно оптический датчик деформации [Патент RU №2381489, G01N 21/88, 2006], который состоит из оптически связанных источника импульсного или статического светового излучения широкого или узкого участка спектра, многомодового световода и оптического детектора. При этом многомодовый световод изготовлен из эластичного материала, на удлиняющейся поверхности которого расположены повторяющиеся объемные выемки, обеспечивающие различную чувствительность детектора при измерении деформаций различной амплитуды.
К недостаткам данного устройства можно отнести необходимость изменения пространственных характеристик объемных выемок на поверхности световода после его установки (например, форму сечения, и/или глубину, и/или ширину, и/или направление) в зависимости от амплитуды деформаций.
Технической проблемой, решаемой заявленным изобретением является создание практичного простого прибора для непрерывного измерения геометрической кривизны стенок вертикальных и сферических резервуаров в процессе эксплуатации.
Техническим результатом патентуемого устройства является осуществление измерения фактической кривизны стенки резервуара в режиме реального времени без прерывания эксплуатации резервуара за счет возможности установки измерительного компонента устройства на наружной поверхности резервуара по всей ее высоте.
Заявленный технический результат достигается за счет конструкции устройства для определения фактической кривизны стенки резервуара, содержащего световод, состоящий из силиконовой трубки, обернутой алюминиевой фольгой и помещенной в термоусадочную трубку, при этом в торцах силиконовой трубки установлены рассеивающие линзы, световод с одной стороны соединен с лазерным модулем и с фотодиодом – с другой стороны, при этом фотодиод подключен к входу АЦП, выход которого соединен с микроконтроллером, к которому также подключен лазерный модуль.
В частном случае осуществления изобретения для защиты от повышенных и пониженных температур возможно использование защитного футляра.
За счет выполнения световода с оболочкой из термоусадочной трубки исключается влияние внешнего освещения, а также механических повреждений световода на процесс измерения, что обеспечивает возможность размещения световода на внешней поверхности резервуара, и не требуется вывод резервуара из эксплуатации, а также не требуется последующая калибровка, и обеспечивается возможность измерения кривизны стенки резервуара в режиме реального времени.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется принципиальной схемой, где на фиг. 1 представлена конструкция установки.
Установка содержит ЭВМ (1); микроконтроллер (2); аналого-цифровой преобразователь (АЦП) (3); фотодиод (4), лазерный модуль (5), световод (6), емкость (7).
Световод состоит из силиконовой трубки, обернутой алюминиевой фольгой, помещенной в термоусадочную трубку, которая состоит из термополимера и необходима для исключения возможного влияния внешнего освещения, а также механических повреждений световода. В торцах силиконовой трубки установлены рассеивающие линзы.
Для защиты от повышенных и пониженных температур опционально возможно использование защитного футляра, состоящего из слоя теплоизоляции для резервуаров из пенополиуретана, минеральной ваты или полиизоцианурата и металлического кожуха из алюминия или стали.
Прибор работает следующим образом.
К ЭВМ (1) подключается микроконтроллер (2), который выполняет функции регистрации показаний посредством внешнего АЦП (3), фотодиода (4), а также осуществляет питание лазерного модуля (5), излучающего световой поток длиной волны 650 нм. Световой поток, проходя через световод (6), принимающий форму стенки емкости (7), меняет свою силу в зависимости от радиуса кривизны стенки емкости (7). Сила (мощность) излучения светового потока на выходе из световода (6) изменяет напряжение фотодиода (4), которое регистрируется АЦП (3). Преобразованный цифровой сигнал после АЦП (3) поступает на микроконтроллер (2), на котором происходит преобразование полученных показаний в радиус кривизны стенки сосуда (7), а результат вычислений отображается на экране ЭВМ (1).
Предлагаемое изобретение решает задачу измерения геометрической кривизны стенок вертикальных и сферических резервуаров в процессе эксплуатации, повышения точности измерения за счет установки световода по всей высоте стенки резервуара и контроля степени затухания мощности светового потока в нем (работы в режиме реального времени, не требует повторной установки либо последующего изменения характеристик прибора, последующей калибровки).