具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

需要说明的是，本发明中所描述的保冷材料、保冷性能等所指的“保冷”与通常所指的“保温”含义相同，均是指减少物体之间的热传递。顾名思义，保温是指减少所保温的设备或物体内的热量向外界传递。而保冷是指减少外界的热量向所保冷的设备或物体内部传递。通常保温材料的是指导热系数小于或等于0.12的材料，当然在本发明中对保冷材料的性能和可靠性的评估，除了考虑材料的导热系数外，还对保冷材料的吸水率、收缩率等其他参数。

另外，本发明中所提到的保冷材料均是指柔性保冷材料，在役保冷材料是指正在使用中的保冷材料，使用本发明中的保冷材料性能评估方法和评估系统对其保冷性能和可靠性进行评估，以指导企业对保冷材料采取部分更换、全部更换或维修等措施，进而在保证保冷材料及其所保冷的设备的可靠性和稳定性、达到节能减耗效果的同时，节约保冷材料资源，减少企业生产成本。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的保冷材料性能评估方法的流程图，如图1所示，保冷材料性能评估方法可以包括如下步骤：

S100、获取保冷材料随时间和安装施工水平变化的实验室测试性能曲线。

在本发明的优选实施例中，针对保冷材料，设置其对应于不同状态的若干个设定使用时间；在保冷材料处于全新未使用状态、使用时间分别达到若干个设定使用时间对应的状态时，分别获取对保冷材料进行实验室测试的测试结果；获取基于保冷材料与其所保冷的设备的贴合程度确定的安装施工水平的值；以及根据测试结果和安装施工水平的值，生成实验室测试性能曲线。

具体来讲，可以在保冷材料全新未使用及使用半年、一年、九个月、十二个月等几个时间节点时，获取保冷材料的实验室测试性能，经过数据处理后，得到保冷材料的实验室测试性能曲线。

举例来讲，对于同一保冷材料，取全新的保冷材料，和使用时间达到设定时间后取下的在役保冷材料，经过进行系统的实验室测试，分别获取两者的吸水率a、收缩率b、表观密度c、导热系数d、接触角e、压缩强度f、热失重率g等一系列实验室性能参数。其中，吸水率a是指单位体积保冷材料在过量水环境下能吸收水的质量比率，是一个无量纲的量；收缩率b是指在深冷条件下保冷材料各个方向(长、宽、高)遇冷收缩的线性比率，无量纲；表观密度c是指保冷材料的宏观密度，保冷材料的质量除以体积得到表观密度，单位kg/m³；导热系数d是指保冷材料传递热量的能力，单位W/m*K；接触角e是指液体在保冷材料表面上的接触角，用于判断材料是否疏水的性能参数，小于90°则认为保冷材料表面是亲水性的，若大于90°则认为保冷材料表面是疏水性的；压缩强度f是指保冷材料抗压的能力，也即保冷材料产生屈服时所承受的最大压缩应力，单位为MPa；热失重率g是指保冷材料的热稳定性，测试材料热降解温度并得出材料的质量残留率，是一个无量纲的量。

进一步地，根据在役保冷材料在与其所保冷的设备的贴合程度，确定保冷材料的安装施工水平的值。由于设备的结构越复杂(主要指设备外表面结构)，越不容易使保冷材料与其所保冷的设备贴合，因此，可以根据保冷材料所保冷的设备的结构(例如：圆柱形、方形结构、不规则结构等)、拐角数量、折弯角度等，评估在役保冷材料在与其所保冷的设备的贴合程度，从而确定安装施工水平的值。此外，还可以通过检测设置保冷材料后的设备尺寸，结合设备本体的尺寸、保冷材料厚度，测算保冷材料与其所保冷的设备贴合程度。以及，根据保冷材料安装施工人员技能水平、安装工具等，对确定的安装施工水平的值进行修订。

根据不同实验室测试参数(包括：a，b，c……g等)的结果和安装施工水平的值，经过综合数据模拟分析，确定所获取的上述指标与在役时间α、安装施工水平值β的关联度，使用在役时间修正因子α和安装施工水平修正因子β对f(x)进行修正，最后拟合各实验室性能参数的曲线。生成如下式1所示的保冷材料随时间和安装施工水平条件变化的实验室测试性能曲线：

f(x)＝f(α·β(a，b，c…j)) 式1

其中，α，表示在役时间修正因子是指根据保冷材料在役时间确定的具体值对函数进行修正，其中在役时间是指从保冷材料安装投入使用开始计算的保冷材料服役时间。

β，表示安装施工水平修正因子综合考虑安装施工水平后确定相应的值。

f(x)，表示保冷材料的实验室测试性能。

S200、获取保冷材料所保冷的设备的运行指标，并根据运行指标，模拟所述保冷材料的运行状态以获取所述保冷材料的均态性能曲线。

在本发明的优选实施例中，根据保冷材料所保冷的设备的运行指标，确定保冷材料的运行状态为以下一者：正常使用、特定部位保冷失效、保冷系统全部结冰和大跨距无介质状态。

具体来讲，保冷材料在使用过程中，保冷材料本身的性能(例如：全新保冷材料的导热系数、吸水率等参数)决定了保冷材料的初始水平，安装施工水平决定了利用该保冷材料进行设备或管线保冷的初始状态，随着服役时间的推移，保冷性能会开始下降。针对同一厂区内使用时间基本一致的保冷材料，可以根据实际运行情况，确定保冷材料的运行状态，将保冷材料所处的运行状态确定为正常使用、特定部位保冷失效、保冷系统全部结冰和大跨距无介质状态中的一者。

其中，将保冷材料的正常使用的状态用A表示。将保冷材料特定部位保冷失效的状态用B表示，例如：被保冷的设备或者管线的弯头处保冷材料明显脱坠。将保冷材料保冷系统全部结冰的状态用C表示，例如：由于被保冷的设备或者管线破损或开裂，导致空气中的水蒸汽或者雨水遇冷凝结成冰，并且充满整个保冷系统的空间。将保冷材料大跨距无介质状态的状态用D表示，其中，大跨距是指管线跨距超过自身直径的十倍以上，无介质是指管线内无内容，因此没有冷源，如果外壳开裂或者破损，遇到雨水会积存在保冷系统内部，存在管线腐蚀风险。

举例说明，获取待评估保冷材料所保冷的设备的机械参数、介质参数、运行条件等运行指标，应用数值分析方法，结合步骤S100中的保冷材料的实验室测试性能曲线，模拟处于不同运行状态的保冷材料的保冷性能，系统分析A保冷材料正常使用状态、B特定部位保冷材料失效状态、C保冷系统全部结冰状态、D大跨距无介质状态等一系列状态下的设备本体状态及保冷效果，评估保冷材料的使用性能及可靠性，以获取对应于处于不同运行状态的保冷材料的性能曲线。

进一步的，将所模拟的对应于处于不同运行状态的保冷材料的性能曲线进行耦合，以得到如下式2所示的多状态耦合的保冷材料的均态性能曲线。耦合过程中，保冷材料处于每一种状态时保冷状态的性能指标所占的比重可以结合实际情况确定，本发明对此不作限定。

F(y)＝F(A,B,C…J) 式2

其中，F(y)表示多状态耦合的保冷材料的均态性能。

S300、检测保冷材料的实际保冷性能，根据实际保冷性能、均态性能曲线，测算保冷材料的保冷性能修正因子。在本发明的实施例中，可通过红外扫描、应力检测等一系列技术手段对现场待评估设备对应部位的保冷材料实际保冷性能进行检测。主要测量保冷材料的以下性能参数中的一者或多者：应力、导热系数、吸水率、收缩率、表观密度、导热系数、接触角、压缩强度、热失重率。基于性能参数的测量结果，确定保冷材料的实际保冷性能。

优选地，对于该步骤S300中测算保冷材料的保冷性能修正因子可以包括：基于所述均态性能曲线对所述保冷材料的性能进行初步评估，以得到所述保冷材料的第一初步预估性能；以及采用所述实际保冷性能验证所述第一初步预估性能，并根据验证结果得到所述保冷材料的所述保冷性能修正因子。

举例而言，结合步骤S300中基于实际测量所得到的保冷材料的实际保冷性能，对步骤S200中基于保冷材料的均态性能曲线得到的第一初步预估性能(其例如为式2中的F(y))进行修正，得出保冷材料的保冷性能修正因子γ。

S400、根据实验室测试性能曲线、均态性能曲线和保冷性能修正因子，对保冷材料的性能进行评估。

优选地，该步骤400可以包括：基于所述实验室测试性能曲线对所述保冷材料的性能进行初步评估，以得到所述保冷材料的第二初步预估性能；以及将所述第一初步预估性能与所述第二初步预估性能相融合，并通过所述保冷性能修正因子修正对融合后的结果进行修正，以得到所述保冷材料的最终性能。

举例而言，承接上述得到的保冷性能修正因子γ以及式2，可最终得到如下式3所示的保冷材料的性能及可靠性评价结果。

F(z)＝f(x)·F(y)·γ 式3

其中，f(x)，表示保冷材料的实验室测试性能；

F(y)，表示多状态耦合的保冷材料的均态性能；

γ，表示保冷材料的保冷性能修正因子；

F(Z)，表示保冷材料最终性能及可靠性评价综合指标。

举例来讲，对保冷材料的保冷性能进行综合评估时，将综合评价系数设定为100％，其中，根据步骤S100得到的实验室测试性能曲线作为核心的基础数据，评价系数占综合评价系数(对应第二初步预估性能)的权重为40％；根据步骤S200得到的均态性能曲线可以得到该类材料在该企业的平均应用水平即均态性能曲线，以此作为更新数据对S100结果进行加权更新，评价系数占综合评价系数(对应第一初步预估性能)的权重为权重20％；根据S300获得的实际检测结果，作为后验数据对前述结果进行加权修正，评价系数占综合评价系数的权重为权重40％，如此，根据步骤S100、S200、S300得到的评价结果进行加权计算后，得到更为客观的保冷材料性能评估结果。

实施例二

图2是本发明实施例提供的保冷材料性能评估系统的框图，如图2所示，保冷材料性能评估系统包括：获取模块1，用于获取保冷材料随时间和安装施工水平变化的实验室测试性能曲线；模拟模块2，用于获取保冷材料所保冷的设备的运行指标，并根据运行指标，模拟保冷材料的均态性能曲线；检测模块3，用于检测保冷材料的实际保冷性能并根据实际保冷性能、均态性能曲线，测算保冷材料的保冷性能修正因子；以及评估模块4，用于根据实验室测试性能曲线、均态性能曲线和保冷性能修正因子，对保冷材料的性能进行评估。

图3是本发明实施例提供的保冷材料性能评估系统的获取模块的框图，如图3所示，获取模块1包括：设定子模块11，用于针对保冷材料，设置其对应于不同状态的若干个设定使用时间；第一获取子模块12，用于在保冷材料处于全新未使用状态、使用时间分别达到若干个设定使用时间的对应状态时，分别获取对保冷材料进行实验室测试的测试结果；第二获取子模块13，用于获取基于保冷材料与其所保冷的设备的贴合程度确定的安装施工水平值；以及生成子模块14，用于根据测试结果和对安装施工水平的值，生成实验室测试性能曲线。

图4是本发明实施例提供的保冷材料性能评估系统的模拟模块的框图，如图4所示，模拟模块2包括：状态确认子模块21，用于根据保冷材料所保冷的设备的运行指标，确定保冷材料的运行状态为以下一者：正常使用、特定部位保冷失效、保冷系统全部结冰和大跨距无介质状态；模拟子模块22，用于模拟处于不同运行状态的保冷材料的保冷性能，以获取对应处于不同运行状态的保冷材料的性能曲线；以及耦合子模块23，用于将所模拟的对应于处于不同运行状态的保冷材料的性能曲线进行耦合，以得到保冷材料的均态性能曲线。

优选的，检测模块3包括：检测装置(图中未示出)，用于测量保冷材料的以下性能参数的一者或多者：应力、导热系数、吸水率、收缩率、表观密度、导热系数、接触角、压缩强度、热失重率；以及确定子模块，用于基于性能参数的测量结果，确定保冷材料的实际保冷性能。

在优选的实施例中，所述检测模块3还包括：第一评估子模块，用于基于所述均态性能曲线对所述保冷材料的性能进行初步评估，以得到所述保冷材料的第一初步预估性能；以及计算子模块，用于采用所述实际保冷性能验证所述第一初步预估性能，并根据验证结果得到所述保冷材料的所述保冷性能修正因子。据此，所述评估模块4优选为包括：第二评估子模块，用于基于所述实验室测试性能曲线对所述保冷材料的性能进行初步评估，以得到所述保冷材料的第二初步预估性能；以及修正子模块，用于将所述第一初步预估性能与所述第二初步预估性能相融合，并通过所述保冷性能修正因子修正对融合后的结果进行修正，以得到所述保冷材料的最终性能。

保冷材料性能评估系统的其他具体实施细节和有益效果同上述材料保冷性能评估方法，此处不再赘述。

实施例三

以下以某LNG企业应用本发明的保冷材料性能评估方法及系统的具体应用示例说明本发明实施例提供的保冷材料性能评估方法。

由于生产工艺的需要，大量管线和设备处于-160℃的深冷状态，为了保证生产设备稳定可靠的同时，节能减耗，使用了柔性保冷对管线进行保冷。在保冷系统使用若干年后，出现了保冷性能下降，管线大量结冰、鼓泡、保冷脱坠等现象。为了确认保冷系统的能效及可靠性，并指导保冷材料维修或者更换，按照本发明实施例提供的保冷材料性能评估方法开展了在役柔性保冷材料性能及可靠性评估。

图5是本发明实施例提供的保冷材料性能评估方法的具体应用示例的流程图。如图5所示，可以包括如下步骤：

S1、获取保冷材料的基本参数和其所保冷设备的运行参数。

具体的，收集以下数据：1、待评估设备的运行参数，包括设备材质、温度、压力、介质、尺寸等，2、待评估的保冷材料额定性能参数(例如：吸水率、收缩率、导热系数等)及现场使用温度，3、保冷系统现场使用状态，现场踏勘，对待评估的保冷系统的安装情况、目前使用情况等方面进行确认。

现场确定了需要进行保冷性能评估的4个单元的管线数据，对现场进行了踏勘，了解了该企业保冷系统的使用现状，并确定待评估保冷系统所包括的保冷材料，以及其所保冷的设备或管线。

针对步骤S1中确定的待评估的保冷材料，执行如下步骤：

S21、实验室测试保冷材料性能；S22、保冷材料性能分析；S23、获取保冷材料的实验室测试性能曲线。

具体的，对全新和在役的保冷材料分别进行实验室性能测试，并对两者的数据进行对比，结合现场踏勘的使用状态，得到保冷材料性能与服役时间、施工质量的关联关系，生成保冷材料的实验室测试性能曲线。

对在役和全新的保冷材料进行了实验室测试，分析得出以下结论：①该材料的收缩率较高(6％-15％)，长期使用会造成保冷与外护脱离，保冷开裂等情况，产生的空隙会结冰并严重降低性能和可靠性；②服役过的保冷材料明显的产生了表观密度增加(约20％)、泡孔收缩、压缩强度增加(约80％)等老化现象，这与保冷材料的本身类橡胶材质有关；③服役过的保冷材料的导热系数明显高于全新的等问题(上升约30％)。根据实验室得出的结果，结合式1进行保冷材料实验室测试性能评估。

针对步骤S1中确定的待评估的保冷材料所保冷的设备或管线，依次执行如下步骤：

S31、模拟保冷材料的均态性能；S32、得到均态性能曲线。

具体的，对保冷材料所保冷的设备或管线的参数进行数值模拟，设计系列失效条件，并对每种条件的冷损失、应力进行模拟分析，得到保冷材料的均态性能曲线，以对保冷性能和可靠性进行初步评价。

结合式2对待评估的管线及附属保冷系统进行数值模拟，得出如下结论：①管线保冷系统冷损失增加(约1.8×10³W/m2)，性能下降的情况；②管线结冰导致管线本体应力升高，可靠性下降的情况。

结合步骤S31和S32中得到的保冷材料的均态性能，依次执行如下步骤：

S41、保冷性能验证；S42、测算保冷材料的保冷性能修正因子。

具体的，针对步骤S32中得到的保冷材料的均态性能曲线，根据均态性能曲线所针对的保冷材料运行状态，采用检测设备对保冷材料在现场的实际保冷性能进行检测，若所得到的检测结果与步骤S32中模拟得到的结果相符合(数值差在设定阈值范围内)，则执行步骤S42，若不相符，则返回步骤S31重新模拟保冷性能的均态性能，直至模拟和实际检测得到的结果相符合。

结合上述式2、式3，现场对选取的待评估的管线进行了保冷性能验证，通过红外测温、水平度测量、无损检测等手段确认数值模拟的结果，得出企业使用的柔性保冷系统出现了较为严重的性能和可靠性下降的结论。

根据步骤S23得到的保冷材料的实验室测试性能曲线、S32得到的保冷材料的均态性能曲线，以及S42得到的保冷性能修正因子，执行如下步骤S5。

S5、综合评估保冷材料的性能和可靠性。

综合实验室测试、保冷材料均态性能曲线的数值模拟以及利用检测装置检测得到的结果，给出保冷材料的综合性能和可靠性评价结果，为该企业出具了保冷材料的综合性能和可靠性评价报告，包括设备保冷材料本身选材不合理的问题、保冷材料安装时施工中需要注意的问题等。指导企业进行价值千万量级的保冷材料的更换，为企业的设备保冷效果提供有力保障，从而保证了企业的安全生产。

实施例四

本发明实施例四提供了一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述任意的保冷材料性能评估方法。

本发明各个实施例综合考虑保冷材料的实验室测试、理论模拟、现场实测三种方式对保冷材料性能的评价结果，采用多种保冷性能评价方式交叉并行、相互补充、相互验证的方法，指导使用保冷材料的企业对保冷材料的性能和可靠性进行综合评估，具有较高的全面性、系统性、可操作性，在工程实践中具有更高的指导意义和实用价值。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。