[0001] 本申请涉及氢致开裂技术领域，尤其是一种监测系统。

[0002] 绿电制绿氢对减少碳排放、构建清洁低碳能源体系及促进社会经济可持续发展具有重大意义。在绿电制绿氢过程中，临氢设施和管道内部介质中的氢分子可以吸附于金属材料表面，并进一步分解成氢原子渗透至材料内部，引起材料氢脆，导致材料形成裂纹，甚至导致管道和设备脆性开裂失效。

[0003] 相关技术中，将金属试样至于氢环境中，并对金属试样施加载荷，监测金属试样的裂纹长度变化，实现对金属试样的开裂韧性的研究，并对临氢设备的开裂形成预警。

[0004] 然而，临氢设备不同，临氢设备内的环境也有所差异，以致监测结果的准确度不易提升。

[0042] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0043] 绿电制绿氢对减少碳排放、构建清洁低碳能源体系及促进社会经济可持续发展具有重大意义。在绿电制绿氢过程中，临氢设施和管道内部介质中的氢分子可以吸附于金属材料表面，并进一步分解成氢原子渗透至材料内部，引起材料氢脆，导致材料形成裂纹，甚至导致管道和设备脆性开裂失效。

[0044] 相关技术中，将金属试样至于氢环境中，并对金属试样施加载荷，监测金属试样的裂纹长度变化，实现对金属试样的开裂韧性的研究，并对临氢设备的开裂形成预警。

[0045] 然而，临氢设备不同，临氢设备内的环境也有所差异，以致监测结果的准确度不易提升。

[0046] 为了克服现有技术中的缺陷，本申请提供一种监测系统，应用于临氢设备，临氢设备具有容置腔，监测系统包括：监测装置和控制器。监测装置密封连接于临氢设备的壁面，监测装置包括加载组件和测量组件，试样设置于加载组件位于容置腔内的部分；加载组件被配置为对试样施加拉力载荷；测量组件分别连接加载组件和试样，测量组件被配置为测量拉力载荷，并测量试样的应变。控制器设置于监测装置上，测量组件和控制器电连接，控制器被配置为将测量组件获取的测量结果传输至外部网络设备。通过这样的设置，对试样在临氢环境中的各中参数以及试样的开裂实时监测，提高监测结果的准确度，并通过控制器实现信号传输，以便及时对临氢设备的安全性进行预警。

[0047] 下面将结合附图详细的对本申请的内容进行描述，以使本领域技术人员能够更加清楚详细的了解本申请的内容。

[0048] 图1为本申请实施例提供的监测系统的示意图一。图2为本申请实施例提供的监测系统的示意图二。图3为本申请实施例提供的试样示意图。图4为本申请实施例提供的监测系统中的连接件和试样的连接示意图。如图1‑图4所示，本申请提供一种监测系统100，应用于临氢设备200，临氢设备200具有容置腔210，监测系统100包括：监测装置110和控制器。

[0049] 监测装置110密封连接于临氢设备200的壁面，监测装置110包括加载组件111和测量组件112，试样300设置于加载组件111位于容置腔210内的部分；加载组件111被配置为对试样300施加拉力载荷；测量组件112分别连接加载组件111和试样300，测量组件112被配置为测量拉力载荷，并测量试样300的应变。

[0050] 控制器设置于监测装置110上，测量组件112和控制器电连接，控制器被配置为将测量组件112获取的测量结果传输至外部网络设备。

[0051] 根据本申请提供的监测系统100，加载组件111位于临氢设备200的容置腔210中，试样300设置在加载组件111上，加载组件111对试样300施加拉力载荷，并通过测量组件112测量试样300收到的拉力载荷以及试样300在该拉力载荷的作用下的应变，并通过控制器将拉力载荷以及试样300应变的测量结果传输至外部设备，实现了对试样300在临氢环境中开裂的实时监测，能够获取的监测结果更加准确，以便工作人员对临氢设备200的开裂形成准确的判断和预警。

[0052] 以下分别对监测系统100的具体结构以及各类可能的实施方式进行详细说明。

[0053] 示例性的，本实施例中的临氢设备200可以是管道也可以是制氢反应器等，临氢设备200的容置腔210对应管道的内部或者制氢反应器的内部。监测系统100设置在临氢设备200上，从而对试样300在氢环境中的开裂进行监测。

[0054] 具体的，监测系统100包括监测装置110和控制器，监测装置110和临氢设备200密封连接，防止临氢设备200的氢泄露，提高监测系统100和临氢设备200的安全性。本实施例中的监测装置110包括加载组件111，加载组件111为于临氢设备200的容置腔210中，试样300设置在加载组件111上，加载组件111对试样300施加拉力载荷，试样300在拉力载荷的作用下，在氢环境中开裂。

[0055] 为了测量试样300的开裂变化，本实施例中的监测装置110还包括测量组件112，测量组件112分别连接加载组件111和试样300，这样，通过测量组件112实时对加载组件111所产生的拉力载荷的测量，以及试样300在该拉力载荷作用的应变，并通过应变衡量试样300的开裂，能够准确的获取试样300在特定条件下的开裂，提高监测的准确度。

[0056] 进一步的，控制器设置在监测装置110上，测量组件112和控制器电连接，如此，测量组件112所监测的拉力载荷以及试样300的应变数据通过控制器传输至外部网络设备，后台的工作人员通过外部网络设备及时的监控试样300的开裂变换，以形成对临氢设备200的开裂预警，从而保证临氢设备200的运行安全。

[0057] 需要说明的是，本实施例中的试样300的材质和临氢设备200相同，试样300的厚度大于或等于被监测对象的厚度的85％。本部分所提及的被监测对象即临氢设备200。当监测对象为临氢设备200的管道时，试样300与管道的材质相同。当监测对应为制氢反应器时，试样300与制氢反应器的材质相同。

[0058] 在一些实施方式中，加载组件111包括第一连接座1111和第二连接座1112，第一连接座1111、试样300、第二连接座1112沿第一连接座1111的厚度方向依次设置；第一连接座1111和临氢设备200密封连接。

[0059] 参看图1和图2，加载组件111包括第一连接座1111和第二连接座1112，第一连接座1111和第二连接座1112沿第一连接座1111的厚度方向相对间隔设置，第一连接座1111和临氢设备200密封连接。具体的，加载组件111还包括连接杆1113，连接杆1113连接于第一连接座1111和第二连接座1112之间，以在第一连接座1111和第二连接座1112之间形成容置空间。试样300位于第一连接座1111和第二连接座1112所形成的容置空间内，并在容置空间内受到拉力载荷，并观察在临氢环境中，试样300在拉力载荷的作用下的开裂变化，最终通过外部网络设备所接收的测量信息进行判别和预测。

[0060] 在一些实施方式中，连接杆1113和第二连接座1112可通过螺纹紧固件1114连接。

[0061] 需要说明的是，本实施例中的第一连接座1111和临氢设备200的密封连接可以通过螺纹紧固连接或密封件114连接来实现，本部分对此不做具体要求。

[0062] 作为一种可能的实施方式，加载组件111包括连接件1115，连接件1115分别连接试样300和第一连接座1111，以及试样300和第二连接座1112；第二连接座1112上的连接件1115背离试样300的一端为施力端。本实施例中，试样300通过连接件1115固定在加载组件
111上，并通过第二连接座1112上的连接件1115对试样300施加拉力载荷。

[0063] 本实施例中的连接件1115可以是一个杆件或者板件，连接件1115a的第一端和第一连接座1111连接，连接件1115a的第二端和试样300连接；连接件1115b的第一端和第二连接座1112连接，连接件1115b的第二端和试样300连接，连接件1115b的第一端为施力端，如此，连接件1115b的第一端施力，试样300受到拉力载荷，并在拉力载荷作用下开裂。

[0064] 进一步的，第二连接座1112具有连接孔，连接件1115的施力端穿设于连接孔，并凸出于第二连接座1112的背离试样300的一侧；监测装置110包括施力件113，施力件113连接于连接件1115的施力端。如此，通过施力件113对连接件1115b的施力端施力，以控制对试样300施加的拉力载荷的大小。

[0065] 需要说明的是，本实施例中的施力件113，可以是一种能够伸缩变化的施力件113，通过控制施力件113的伸缩长度进一步控制拉力载荷的大小。当然，施力件113还可以通过自身的重力对连接件1115b形成牵拉，并通过连接件1115b进行力的传递，实现对施加在试样300上的拉力载荷进行控制。

[0066] 可能的，连接件1115包括本体1116和装夹部1117，本体1116的一端分别连接对应的第一连接座1111和第二连接座1112，装夹部1117和本体1116的另一端连接；试样300和装夹部1117连接。

[0067] 参看图4，本实施例中的连接件1115a和连接件1115b的结构相同，本部分仅以连接件1115a为例进行说明。连接件1115a具有本体1116a和装夹部1117a，本体1116a的第一端和第一连接座1111连接，本体1116a的第二端和装夹部1117a连接，试样300和装夹部1117a连接。

[0068] 具体的，本实施例中的本体1116a为杆件，本体1116a朝向第一连接座1111的一侧具有外螺纹，本体1116a和第一连接座1111通过外螺纹连接。装夹部1117a朝向本体1116a的一侧具有第一通孔1118，试样300上设置有和第一通孔1118对应的第二通孔310，试样300和装夹部1117a通过第一通孔1118、第二通孔310以及设置在第一通孔1118和第二通孔310内的销钉连接，能够防止试样300和装夹部1117脱离连接，实现了试样300和加载组件111的稳定连接。

[0069] 进一步的，加载组件111包括螺纹紧固件1114，施力端具有外螺纹，螺纹紧固件1114和施力端通过外螺纹连接；施力件113为弹性件，弹性件设置于第二连接座1112和螺纹紧固件1114之间。本实施例通过弹性件产生弹力，并通过连接件1115b将弹性件的弹性转变为施加在试样300上的拉力载荷。

[0070] 第二连接座1112上具有连接孔，连接件1115b的施力端穿过连接孔，并凸出于第二连接座1112背离第一连接座1111的一侧。连接件1115b施力端具有外螺纹，螺纹紧固件1114和连接件1115b的施力端通过螺纹连接。如此，可通过调整螺纹紧固件1114和连接件1115b的相对连接位置也能够调整对试样300施加的拉力载荷的大小。

[0071] 当然，还可将施力件113设置在螺纹紧固件1114和第二连接座1112之间，可以理解，施力件113的一端和第二连接座1112抵接，另一端和螺纹紧固件1114抵接，从而使施力件113、第二连接座1112和螺纹紧固件1114稳定连接。

[0072] 可能的，施力件113和螺纹紧固件1114之间还可设置垫片1119，此时，施力件113背离第二连接座1112的一侧和垫片1119的表面抵接，进一步提高加载组件111的连接稳定性。

[0073] 需要说明的是，本实施例中的加载组件111均可选用牌号为316L或A286的不锈钢。

[0074] 在一些实施方式中，如图3所示，试样300上设置有第二通孔310a和第二通孔310b，分别和加载组件111的连接件1115a和连接件1115b连接，第二通孔310a和第二通孔310b之间设置有凹槽320，凹槽320沿试样300的厚度方向贯通试样300的两侧，凹槽320背离槽口的一侧具有初始裂纹330。其中，第二通孔310和试样300背离凹槽320的槽口一侧的尺寸为W，试样300的长度为1.25W，试样300的宽度为1.2W，试样300的厚度为B，初始裂纹330的高度为0.6W。另外，本实施例中，裂纹330的长度为a，且0.45≤a/W≤0.7。其中，0.8≤W/B≤0.7。

[0075] 本实施例中的测量组件112包括拉力传感器1121和应变传感器1122，拉力传感器1121连接于加载组件111，拉力传感器1121和控制器电连接；应变传感器1122连接于试样
300，应变传感器1122和控制器电连接。

[0076] 结合图1和图2，本实施例中的拉力传感器1121设置在连接件1115a上，用于测量加载组件111最终对试样300施加的拉力载荷。应变传感器1122和试样300背离凹槽320的槽口一侧连接，且应变传感器1122位于试样300的0.6W处。通过测量组件112监测得到某一特定拉力载荷下试样300的应变，并通过公式(1)计算得到该拉力载荷下的裂纹330长度，当0.45≤a/W≤0.7时，即临氢设备200是安全的。

[0077] a/W＝1.007‑2.171×U+1.537×U2‑7.615×U3+22.181×U4‑20.745×U5  (1)[0078] 其中：U＝1/[|eEBW/P|1/2+1]；e为应变，单位：μm/m；E为弹性模量单位：Pa；P为试样300所承受拉力载荷，单位：N。

[0079] 本实施例中，控制器获取拉力传感器1121和应变传感器1122的测量值，以及通上述公式(1)计算得到的结果，传输至外部网络设备，以便工作人员及时获取相应的监测信息，并对临氢设备200做出相应的预警。

[0080] 在一些实施方式中，测量组件112包括温度传感器1123，温度传感器1123电连接于控制器，温度传感器1123被配置为测量容置腔210内的温度；和/或，测量组件112包括压力传感器，压力传感器电连接于控制器，压力传感器被配置为测量容置腔210内的压力。如此，通过温度传感器1123和压力传感器为临氢设备200的容置腔210内的温度和压力的进行监测，并结合拉力传感器1121监测的拉力载荷，以使监测系统100监测的结果更准确，有助于工作人员通过监测系统100获取的监测信息更好对临氢设备200进行预警管理。

[0081] 监测系统100还包括密封件114，密封件114设置于监测装置110和临氢设备200的连接处。

[0082] 密封件114设置于第一连接座1111和临氢设备200的连接处，以对第一连接座1111和临氢设备200的连接处进行密封，防止在监测装置110和临氢设备200的连接处出现泄露，保证监测系统100和临氢设备200的安全，同时提高监测系统100获取的监测信息的准确性。

[0083] 在一些实施方式中，监测装置110具有外螺纹115，临氢设备200具有螺纹孔，监测装置110和临氢设备200通过外螺纹115和螺纹孔连接。即，第一连接座1111朝向临氢设备200的一侧具有外螺纹115，第一连接座1111和临氢设备200通过对应的外螺纹115和螺纹孔实现紧密的密封连接。本实施中，仍可将密封件114设置于第一连接座1111和临氢设备200之间，进一步提高密封性。

[0084] 应当指出，在说明书中提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等表示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语未必是指同一实施例。此外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合明确或未明确描述的其他实施例实现这样的特征、结构或特性处于本领域技术人员的知识范围之内。

[0085] 一般而言，应当至少部分地由语境下的使用来理解术语。例如，至少部分地根据语境，文中使用的术语“一个或多个”可以用于描述单数的意义的任何特征、结构或特性，或者可以用于描述复数的意义的特征、结构或特性的组合。类似地，至少部分地根据语境，还可以将诸如“一”或“所述”的术语理解为传达单数用法或者传达复数用法。

[0086] 应当容易地理解，应当按照最宽的方式解释本申请中的“在……上”、“在……以上”和“在……之上”，以使得“在……上”不仅意味着“直接处于某物上”，还包括“在某物上”且其间具有中间特征或层的含义，并且“在……以上”或者“在……之上”不仅包括“在某物以上”或“之上”的含义，还可以包括“在某物以上”或“之上”且其间没有中间特征或层(即，直接处于某物上)的含义。

[0087] 此外，文中为了便于说明可以使用空间相对术语，例如，“下面”、“以下”、“下方”、“以上”、“上方”等，以描述一个元件或特征相对于其他元件或特征的如图所示的关系。空间相对术语意在包含除了附图所示的取向之外的处于使用或操作中的器件的不同取向。装置可以具有其他取向(旋转90°或者处于其他取向上)，并且文中使用的空间相对描述词可以同样被相应地解释。

[0088] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。