随着世界经济发展和人口数量的急剧增加,世界能源需求量日益增长。煤和石油这两大能源的使用造成了诸多环境问题,并且石油储量不断减少、价格持续上涨,世界能源结构逐步发生转变。液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)以其优质、高效、清洁的优势被广泛应用于生产制造、石油化工、燃料供应等各个领域。储罐是LNG接收终端的最关键设备,其稳定工作对于液化天然气工业链的正常有效运行至关重要。本文对大型LNG储罐正常工作及故障状态下的温度场进行研究,并建立温度监测及故障诊断系统,主要从以下方面进行展开:分析LNG储罐结构及其保冷性能,对能量传递理论模型进行研究,明确储罐正常工作状态和泄漏故障状态的能量传递特点,研究边界条件加载方式及温度场求解方法。对LNG储罐正常工作温度场分布进行数值模拟,研究LNG储罐在不同液位、不同环境温度、不同保温层厚度情况下储罐温度场分布规律。对分布式光纤温度传感器进行分析,结合LNG储罐工作温度场分布特点及储罐结构,合理布局分布式光纤,建立LNG储罐内部结构温度监测系统,实现对储罐内部温度场的实时监测。研究LNG储罐泄漏温度场分布规律,建立储罐泄漏分析模型,完成结构固流耦合传热,分析LNG储罐內罐破裂和保温层失效两种情况下的温度场分布特点。研究LNG储罐外部结构的泄漏温度场敏感性,建立LNG储罐典型故障模型特征库,运用红外热像仪对储罐混凝土外壁温度进行动态监测,开发LNG故障诊断系统,通过提取储罐故障温度场特征信息并与储罐典型故障模型特征库中的特征模型进行比较匹配,实现LNG储罐故障状态的智能判断。大型LNG储罐温度监测及故障诊断系统可保障LNG储罐的正常稳定工作,为LNG产业的安全运行提供技术支持,对于促进我国能源发展具有重大的工程意义。