一种制氢转化炉的炉管智能监测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111397643A(43)申请公布日2020.07.10(21)申请号202010117021.7(22)申请日2020.02.25(71)申请人江苏卓然智能重工有限公司地址214500江苏省泰州市靖江市城南园区万福港路1号(72)发明人杨大明高建倪明刚(74)专利代理机构济南鼎信专利商标代理事务所(普通合伙)37245代理人梁国海(51)Int.Cl.G01D5/353(2006.01)G01K11/32(2006.01)G01L1/24(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种制氢转化炉的炉管智能监测方法(57)摘要本发明公开了一种制氢转化炉的炉管智能监测方法，包括超高温光栅FBG、波分复用、解调，采集光电检测器输出的电信号，记录相应的锯齿波电压，得到反射波长的值。将超高温光栅FBG和FBG应变传感器串联，应用于转化炉炉管的温度监测和炉管的应变应力分布监测，充分利用光纤传感技术的优势，对炉管温度、应变场进行直接、高精度的监测。CN111397643ACN111397643A权利要求书1/1页1.一种制氢转化炉的炉管智能监测方法，其特征是：包括以下步骤：第一步，超高温光栅FBG，将FBG写入光纤纤芯结构；第二步，波分复用用作光纤光栅传感器的复用方法，将多个光纤光栅串联在一起，再将一个宽带光源产生的宽频信号射入光纤光栅的串联网络中；第三步，解调仪解调，宽带光源发出的光进入可调谐F-P滤波器，在锯齿波扫描电压的作用下，不同波长的光信号周期性地通过F-P滤波器，经耦合器分成两个支路，一路光经耦合器入射到传感光栅阵列中，另一路光经耦合器入射到F-P标准具中；第四步：在上一步的传感光栅阵列中，当F-P滤波器的扫描波长与光纤光栅的反射波长一致时，采集光电检测器输出的电信号，当电信号最大时，记录相应的锯齿波电压，然后根据锯齿波电压与波长的关系得到反射波长的值，达到传感信号解调的目的。2.根据权利要求1所述的一种制氢转化炉的炉管智能监测方法，其特征是：对超高温光栅的栅区部分涂覆耐温聚酰亚胺，黄金或钢。3.根据权利要求1所述的一种制氢转化炉的炉管智能监测方法，其特征是：将超高温光栅FBG做成单点光栅，或刻写成光栅串，对关键点处的温度进行监测或进行多点测温。4.根据权利要求1所述的一种制氢转化炉的炉管智能监测方法，其特征是：经耦合器入射到传感光栅阵列中的一路光占比90％，阵列中所有光栅的布拉格反射波长均在F-P滤波器的扫描范围内，并且每个光栅的反射波长都不相同，以避免信号串扰。5.根据权利要求1所述的一种制氢转化炉的炉管智能监测方法，其特征是：经耦合器入射到F-P标准具中的另一路光占比10％，用来对可调谐F-P滤波器进行校准，以消除可调谐F-P滤波器腔长漂移对测量精度造成的影响。2CN111397643A说明书1/3页一种制氢转化炉的炉管智能监测方法技术领域[0001]本发明涉及石化设备生产监测技术领域，尤其是一种制氢转化炉的炉管智能监测方法。背景技术[0002]转化炉是制氢装置中转化反应的反应器，属于装置的心脏设备。由于转化反应的强吸热及高温等特点，这种反应器被设计成加热炉的形式，催化剂装在一根根的转化炉管内，在炉膛内直接加热，反应介质通过炉管内的催化剂床层进行反应。炉管作为其主要工作部件，大多在高温环境下工作，操作条件苛刻。炉管超温和过应力对炉管的服役寿命有着很大的影响，一旦炉管发生失效，不仅会影响正常生产，而且可能造成经济上的巨大损失并危及人身的安全。发明内容[0003]本发明要解决的技术问题是：克服以上现有技术的缺陷，将超高温光栅FBG和FBG应变传感器串联，应用于转化炉炉管的温度监测和炉管的应变应力分布监测，对炉管温度、应变场进行直接、高精度的监测。[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种制氢转化炉的炉管智能监测方法，包括以下步骤：[0005]第一步，超高温光栅FBG，将FBG写入光纤纤芯结构；[0006]第二步，波分复用用作光纤光栅传感器的复用方法，将多个光纤光栅串联在一起，再将一个宽带光源产生的宽频信号射入光纤光栅的串联网络中；[0007]第三步，解调仪解调，宽带光源发出的光进入可调谐F-P滤波器，在锯齿波扫描电压的作用下，不同波长的光信号周期性地通过F-P滤波器，经耦合器分成两个支路，一路光经耦合器入射到传感光栅阵列中，另一路光经耦合器入射到F-P标准具中；[0008]第四步：在上一步的传感光栅阵列中，当F-P滤波器的扫描波长与光纤光栅的反射波长一致时，采集光电检测器输出的电信号，当电信号最大时，记录相应的锯齿波电压，然后根据锯齿波电压与波长的关系得到反射波长的值，达到传感信号解调的目的。[0009]优选地