LNG储存装置的在线内部可视化检测装置及方法.pdf

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1、(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 (43)申请公布日 (21)申请号 202011130716.5 (22)申请日 2020.10.21 (71)申请人 中海石油气电集团有限责任公司 地址 100027 北京市朝阳区太阳宫南街6号 中海油大厦 (72)发明人 付子航杨宏伟杨玉霞王秀林 侯海龙冯亮刘方韩银杉 黄洁馨吴健宏邢楠 (74)专利代理机构 北京纪凯知识产权代理有限 公司 11245 代理人 孙楠 (51)Int.Cl. G01J 5/00(2006.01) G01N 15/04(2006.01) G01B 11/00(2006.01) G01。

2、B 11/16(2006.01) (54)发明名称 一种LNG储存装置的在线内部可视化检测装 置及方法 (57)摘要 本发明涉及一种LNG储存装置的在线内部可 视化检测装置及方法， 可视化检测装置安装在 LNG储存装置的顶部， 其包括可升降耐低温集成 套管， 可升降耐低温集成套管的上部通过轴密封 系统与LNG储存装置的顶部进行密封连接， 可升 降耐低温集成套管的下部位于LNG储存装置内 部， 并在可升降耐低温集成套管的下部端部设置 有可视化检测系统； 轴密封系统上部设置有旋转 驱动系统和升降驱动系统， 由旋转驱动系统和升 降驱动系统带动可升降耐低温集成套管旋转、 升 降。 本发明能对LNG储存。

3、装置预冷后内部收缩不 均匀性、 壁板和设备局部变形、 储存装置内结构、 设备、 介质状态检测、 储存装置接近服役期的内 部和装置内设备进行实时、 动态检测， 可广泛用 于LNG储存装置内检测领域中。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 112146769 A 2020.12.29 CN 112146769 A 1.一种LNG储存装置的在线内部可视化检测装置， 所述可视化检测装置安装在LNG储存 装置的顶部， 其特征在于， 包括： 可升降耐低温集成套管、 轴密封系统、 可视化检测系统、 旋 转驱动系统和升降驱动系统； 所述可升降耐低温集成套管的上部通过所述轴密封系统与所 述LNG储存装置。

4、的顶部进行密封连接， 所述可升降耐低温集成套管的下部位于所述LNG储存 装置内部， 并在所述可升降耐低温集成套管的下部端部设置有所述可视化检测系统； 位于 所述轴密封系统上部还设置有所述旋转驱动系统和升降驱动系统， 由所述旋转驱动系统和 升降驱动系统带动所述可升降耐低温集成套管旋转、 升降。 2.如权利要求1所述可视化检测装置， 其特征在于， 所述可视化检测系统包括红外扫描 成像控制系统、 三维激光测量系统、 拍照摄像系统、 隔热空间和耐低温隔热套； 所述红外扫 描成像控制系统、 三维激光测量系统和拍照摄像系统都设置在所述耐低温隔热套内， 且所 述耐低温隔热套的内侧设置有所述隔热空间。 3.如。

5、权利要求2所述可视化检测装置， 其特征在于， 所述拍照摄像系统包括耐低温拍 照/摄像机及内嵌LED光源。 4.如权利要求2所述可视化检测装置， 其特征在于， 所述耐低温隔热套上设置有供所述 红外扫描成像控制系统检测使用的红外扫描镜头耐低温透明窗口、 供所述三维激光测量系 统检测使用的三维激光测量镜头耐低温透明窗口、 供所述拍照摄像系统检测使用的耐低温 透明窗口。 5.如权利要求1所述可视化检测装置， 其特征在于， 所述可升降耐低温集成套管由多节 套管组成， 所述多节套管之间通过螺纹连接方式固定。 6.如权利要求1或5所述可视化检测装置， 其特征在于， 所述可升降耐低温集成套管内 设置有耐低温供。

6、电电缆、 三维激光测量数据传输电缆、 耐低温拍照摄像数据传输电缆、 耐低 温红外扫描成像控制数据同步电缆和耐低温备用传输电缆。 7.如权利要求6所述可视化检测装置， 其特征在于， 所述可视化检测系统上的红外扫描 成像控制系统与所述耐低温集成套管连接， 由所述耐低温供电电缆与所述耐低温红外扫描 成像控制数据同步电缆提供所述红外扫描成像控制系统工作所需的电能及数据传输及控 制指令； 所述可视化检测系统上三维激光测量系统与所述耐低温集成套管连接， 由所述耐 低温供电电缆与所述三维激光测量数据传输电缆提供所述三维激光测量系统工作所需的 电能及数据传输及控制指令； 所述可视化检测系统上拍照摄像系统与所述。

7、耐低温集成套管 连接， 由所述耐低温供电电缆与所述耐低温拍照摄像数据传输电缆提供所述拍照摄像系统 工作所需的电能及数据传输及控制指令。 8.一种基于如权利要求1至7任一项所述可视化检测装置的检测方法， 其特征在于， 包 括以下步骤： 1)将可视化检测装置安装在LNG储存装置的顶部后， 并与配套的旋转驱动系统、 升降驱 动系统连接； 2)待LNG储存装置开始进液预冷时， 可视化检测装置在升降驱动系统的驱动下， 由可升 降耐低温集成套管降至LNG储存装置内液位以下， 随着进液量的增加， 可视化检测装置在耐 低温供电电缆的驱动下开始工作； 3)待LNG储存装置进液量达到LNG储存装置存量1/3条件下。

8、， 可视化检测装置在耐低温 红外扫描成像控制数据同步电缆的驱动下开始工作， 对LNG储存装置内局部区域的温度分 权利要求书 1/2 页 2 CN 112146769 A 2 布进行测量， 同时对LNG储存装置珍珠岩沉降进行内部检测， 并将测量数据经耐低温红外扫 描成像控制数据同步电缆同步远传控制终端； 4)待LNG储存装置进液量达到LNG储存装置存量安全上限条件下， 可视化检测装置在三 维激光测量数据传输电缆的驱动下开始工作， 测量LNG储存装置内运行状态下的实际容积， 精确测量四周和底部的壁板变形情况， 竖直低压泵泵筒、 竖直仪表导波管变形情况， 并将测 量数据经三维激光测量数据传输电缆同步。

9、远传控制终端。 9.如权利要求8所述检测方法， 其特征在于， 所述步骤2)中， 具体工作流程包括以下步 骤： 2.1)控制开启内嵌LED光源， 为可视化检测装置提供光源； 2.2)通过开启拍照摄像系统， 将实时数据通过耐低温拍照摄像数据传输电缆远程反馈 至终端实现储存装置进料情况的同步观测， 同时实现对LNG储存装置内壁和底板的变形、 装 置内竖直低压泵泵筒、 竖直仪表导波管设备设施变形状况的观测， 同时可视化检测装置在 旋转驱动系统的驱动下， 实现对LNG储存装置360度全范围的检测； 2.3)随着LNG储存装置进液量的不断增加， 可视化检测装置在升降驱动系统的驱动下， 随进液量的增加不断提。

10、升， 同步实现对不同垂直空间LNG储存装置内壁和底板的变形、 装置 内竖直低压泵泵筒、 竖直仪表导波管设备设施变形状况的观测及信号远传控制终端。 权利要求书 2/2 页 3 CN 112146769 A 3 一种LNG储存装置的在线内部可视化检测装置及方法 技术领域 0001 本发明是关于一种LNG储存装置的内可视化检测装置及方法， 属于LNG储存装置内 检测领域。 背景技术 0002 随着国内天然气市场需求的不断增长， 为满足天然气紧张的供气需求， 我国在沿 海各省港口建设了众多LNG接收站， 每个接收站配套相应规模的LNG储存装置， 用于LNG的储 存。 由于LNG的特殊属性(储存温度接近。

11、-162)， 当前LNG储存装置完整性和实际状态的直 接检测技术手段不足， 对LNG储存装置预冷后装置内收缩不均匀性、 壁板和设备局部变形、 装置内结构、 设备与介质状态、 装置接近服役期的内部和装置内设备的检测与评价， 都需要 直接可观测的技术评价工具， 用来直接观测装置内壁板、 设备、 介质状态。 发明内容 0003 针对上述问题， 本发明的目的是提供一种LNG储存装置的在线内部可视化检测装 置及方法， 其能够对LNG储存装置预冷后内部设施收缩不均匀性、 壁板和设备局部变形、 装 置内结构、 设备、 介质状态检测、 储存装置接近服役期的内部和装置内设备进行实时、 动态 检测。 0004 为。

12、实现上述目的， 本发明采取以下技术方案： 一种LNG储存装置的在线内部可视化 检测装置， 所述可视化检测装置安装在LNG储存装置的顶部， 其包括可升降耐低温集成套 管、 轴密封系统、 可视化检测系统、 旋转驱动系统和升降驱动系统； 所述可升降耐低温集成 套管的上部通过所述轴密封系统与所述LNG储存装置的顶部进行密封连接， 所述可升降耐 低温集成套管的下部位于所述LNG储存装置内部， 并在所述可升降耐低温集成套管的下部 端部设置有所述可视化检测系统； 位于所述轴密封系统上部还设置有所述旋转驱动系统和 升降驱动系统， 由所述旋转驱动系统和升降驱动系统带动所述可升降耐低温集成套管旋 转、 升降。 0。

13、005 进一步， 所述可视化检测系统包括红外扫描成像控制系统、 三维激光测量系统、 拍 照摄像系统、 隔热空间和耐低温隔热套； 所述红外扫描成像控制系统、 三维激光测量系统和 拍照摄像系统都设置在所述耐低温隔热套内， 且所述耐低温隔热套的内侧设置有所述隔热 空间。 0006 进一步， 所述拍照摄像系统包括耐低温拍照/摄像机及内嵌LED光源。 0007 进一步， 所述耐低温隔热套上设置有供所述红外扫描成像控制系统检测使用的红 外扫描镜头耐低温透明窗口、 供所述三维激光测量系统检测使用的三维激光测量镜头耐低 温透明窗口、 供所述拍照摄像系统检测使用的耐低温透明窗口。 0008 进一步， 所述可升降。

14、耐低温集成套管由多节套管组成， 所述多节套管之间通过螺 纹连接方式固定。 0009 进一步， 所述可升降耐低温集成套管内设置有耐低温供电电缆、 三维激光测量数 说明书 1/5 页 4 CN 112146769 A 4 据传输电缆、 耐低温拍照摄像数据传输电缆、 耐低温红外扫描成像控制数据同步电缆和耐 低温备用传输电缆。 0010 进一步， 所述可视化检测系统上的红外扫描成像控制系统与所述耐低温集成套管 连接， 由所述耐低温供电电缆与所述耐低温红外扫描成像控制数据同步电缆提供所述红外 扫描成像控制系统工作所需的电能及数据传输及控制指令； 所述可视化检测系统上三维激 光测量系统与所述耐低温集成套管。

15、连接， 由所述耐低温供电电缆与所述三维激光测量数据 传输电缆提供所述三维激光测量系统工作所需的电能及数据传输及控制指令； 所述可视化 检测系统上拍照摄像系统与所述耐低温集成套管连接， 由所述耐低温供电电缆与所述耐低 温拍照摄像数据传输电缆提供所述拍照摄像系统工作所需的电能及数据传输及控制指令。 0011 一种基于上述可视化检测装置的检测方法， 其包括以下步骤： 0012 1)将可视化检测装置安装在LNG储存装置的顶部后， 并与配套的旋转驱动系统、 升 降驱动系统连接； 0013 2)待LNG储存装置开始进液预冷时， 可视化检测装置在升降驱动系统的驱动下， 由 可升降耐低温集成套管降至LNG储存。

16、装置内液位以下， 随着进液量的增加， 可视化检测装置 在耐低温供电电缆的驱动下开始工作； 0014 3)待LNG储存装置进液量达到LNG储存装置存量1/3条件下， 可视化检测装置在耐 低温红外扫描成像控制数据同步电缆的驱动下开始工作， 对LNG储存装置内局部区域的温 度分布进行测量， 同时对LNG储存装置珍珠岩沉降进行内部检测， 并将测量数据经耐低温红 外扫描成像控制数据同步电缆同步远传控制终端； 0015 4)待LNG储存装置进液量达到LNG储存装置存量安全上限条件下， 可视化检测装置 在三维激光测量数据传输电缆的驱动下开始工作， 测量LNG储存装置内运行状态下的实际 容积， 精确测量四周和。

17、底部的壁板变形情况， 竖直低压泵泵筒、 竖直仪表导波管变形情况， 并将测量数据经三维激光测量数据传输电缆同步远传控制终端。 0016 进一步， 所述步骤2)中， 具体工作流程包括以下步骤： 0017 2.1)控制开启内嵌LED光源， 为可视化检测装置提供光源； 0018 2.2)通过开启拍照摄像系统， 将实时数据通过耐低温拍照摄像数据传输电缆远程 反馈至终端实现储存装置进料情况的同步观测， 同时实现对LNG储存装置内壁和底板的变 形、 装置内竖直低压泵泵筒、 竖直仪表导波管设备设施变形状况的观测， 同时可视化检测装 置在旋转驱动系统的驱动下， 实现对LNG储存装置360度全范围的检测； 001。

18、9 2.3)随着LNG储存装置进液量的不断增加， 可视化检测装置在升降驱动系统的驱 动下， 随进液量的增加不断提升， 同步实现对不同垂直空间LNG储存装置内壁和底板的变 形、 装置内竖直低压泵泵筒、 竖直仪表导波管设备设施变形状况的观测及信号远传控制终 端。 0020 本发明由于采取以上技术方案， 其具有以下优点： 1、 本发明对LNG储存装置预冷后 内部收缩不均匀性、 壁板和设备局部变形、 装置内结构/设备/介质状态检测、 接近服役期的 装置和装置内设备实时、 动态检测进行了重新定位， 将本发明的装置设置在LNG储存装置 内， 不仅可以对刚投产的LNG储存装置进行预冷过程中装置收缩不均匀性、。

19、 壁板和设备局部 变形进行实时检测， 同时可以对运营中的装置内结构、 设备、 介质状态进行实时、 动态的检 测， 确保储存装置的安全、 平稳运行。 2、 将本发明的装置设置在LNG储存装置内， 实现对LNG 说明书 2/5 页 5 CN 112146769 A 5 储存装置内壁及装置内设备的状态观测和变形检测， 并对长周期运行后内LNG储存装置内 壁板、 泵筒、 导波管变形情况进行直观观测和精确测量， 为LNG储存装置可疑状态检查、 完整 性检测提供可直接测量的技术手段。 3、 本发明装置对LNG储存装置内结构、 设备、 介质状态 进行实时检测， 将实际变形检测数据情况反馈至设计、 运营方， 。

20、为LNG储存装置的设计参数 校核、 修正提供科学依据， 而非借助缺乏实验验证的软件进行间接模拟计算， 有利于有针对 性的提高LNG储存装置的运维效率。 4、 本发明装置可以直观观测LNG储存装置内不同密度 LNG进料现象， 直接监测预冷过程中的喷淋雾化状态， 直接测量装置内温度分布等物性数 据， 为LNG储存装置内液体的不均匀分布和安全运行提供支持。 5、 本发明装置通过逻辑控制 实现对LNG储存装置内状态的可视化检测， 方法逻辑清晰、 易操作， 逻辑控制模块易实现、 成 本低、 经济性高， 工业应用不存在技术限制， 推广前景乐观。 6、 本发明为一体化小型检测仪 器， 集低温拍照/摄像、 低。

21、温照明、 三维激光测量、 三维红外扫描成像功能于一体， 使得结构 设计更紧凑， 可以广泛应用于LNG领域。 附图说明 0021 图1是本发明装置在LNG储存装置内的安装示意图。 0022 图2是本发明装置的结构示意图。 0023 图3是本发明装置位于LNG储存装置内部的局部结构示意图。 0024 图4是本发明装置集成套管横断面的结构示意图。 具体实施方式 0025 为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发明实施例 的附图， 对本发明实施例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发 明的一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于所描述的本发明的实施。

22、例， 本领域普通技术 人员所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。 0026 在本发明的描述中， 需要理解的是， 术语 “上” 、“下”“内” 、“外” 等指示的方位或位 置关系为基于附图所示的方位或位置关系， 仅是为了便于描述本发明和简化描述， 而不是 指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、 以特定的方位构造和操作， 因此不能 理解为对本发明的限制。 0027 本发明提供一种LNG储存装置的在线内部可视化检测装置， 其能在超低温(-140 )、 微正压(1kPaG-1000kPaG)条件下， 更形象直观地对LNG储存装置内部设备设施及介质 状态进行检测。 如图1图3所示， 。

23、本发明的可视化检测装置1安装在LNG储存装置的顶部2， 其包括可升降耐低温集成套管11、 轴密封系统12、 可视化检测系统13、 旋转驱动系统3和升 降驱动系统4。 可升降耐低温集成套管11的上部通过轴密封系统12与LNG储存装置的顶部2 进行密封连接， 可升降耐低温集成套管11的下部位于LNG储存装置内部， 并在可升降耐低温 集成套管11的下部端部设置有可视化检测系统13。 位于轴密封系统12上部还设置有旋转驱 动系统3和升降驱动系统4， 由旋转驱动系统3和升降驱动系统4带动可升降耐低温集成套管 11进行旋转、 升降， 进而可视化检测系统13实现对LNG储存装置360度全范围的在线内部可 视。

24、化检测。 0028 上述实施例中， 可视化检测系统13包括红外扫描成像控制系统114、 三维激光测量 说明书 3/5 页 6 CN 112146769 A 6 系统115、 拍照摄像系统116、 隔热空间117和耐低温隔热套118。 红外扫描成像控制系统114、 三维激光测量系统115和拍照摄像系统116都设置在耐低温隔热套118内， 且耐低温隔热套 118的内侧设置有隔热空间117， 由隔热空间117实现对红外扫描成像控制系统114、 三维激 光测量系统115和拍照摄像系统116的密封保护， 防止红外扫描成像控制系统114、 三维激光 测量系统115和拍照摄像系统116由于直接接触超低温LN。

25、G而损坏。 红外扫描成像控制系统 114、 三维激光测量系统115和拍照摄像系统116由上至下依次排列设置， 且三者通过传输电 缆与外部控制终端连接。 0029 其中， 拍照摄像系统116包括耐低温拍照/摄像机119及内嵌LED光源1110。 0030 耐低温隔热套118上设置有供红外扫描成像控制系统114检测使用的红外扫描镜 头耐低温透明窗口1111、 供三维激光测量系统115检测使用的三维激光测量镜头耐低温透 明窗口1112、 供耐低温拍照/摄像机119检测使用的耐低温透明窗口1113。 0031 如图1图3所示， 可升降耐低温集成套管11由多节套管组成， 多节套管之间通过 螺纹连接方式实。

26、现固定， 由升降驱动系统4带动实现可视化检测装置1在LNG储存装置内的 自由升降。 0032 如图4所示， 可升降耐低温集成套管11内设置有耐低温供电电缆21、 三维激光测量 数据传输电缆22、 耐低温拍照摄像数据传输电缆23、 耐低温红外扫描成像控制数据同步电 缆24和耐低温备用传输电缆25。 0033 可视化检测系统13上的红外扫描成像控制系统114与耐低温集成套管11连接， 由 耐低温供电电缆21与耐低温红外扫描成像控制数据同步电缆24提供红外扫描成像控制系 统114工作所需的电能及数据传输及控制指令； 三维激光测量系统115与耐低温集成套管11 连接， 由耐低温供电电缆21与三维激光测。

27、量数据传输电缆22提供三维激光测量系统115工 作所需的电能及数据传输及控制指令； 拍照摄像系统116与耐低温集成套管11连接， 由耐低 温供电电缆21与耐低温拍照摄像数据传输电缆23提供拍照摄像系统116工作所需的电能及 数据传输及控制指令。 0034 在一个优选的实施例中， 红外扫描成像控制系统114可实现LNG储存装置内局部区 域的温度分布测量及LNG储存装置珍珠岩沉降内部检测功能； 三维激光测量系统115可实现 LNG储存装置内部运行状态下的实际容积测量、 LNG储存装置四周和底部的壁板变形情况的 精确测量及LNG储存装置内竖直低压泵泵筒/竖直仪表导波管的变形情况， 精度达到至少厘 米。

28、级； 拍照摄像系统116可实现实时在线LNG储存装置进料情况观测、 LNG储存装置内壁和底 板的变形观测以及装置内竖直低压泵泵筒/竖直仪表导波管变形等状况的观测。 0035 在一个优选的实施例中， 可升降耐低温集成套管11可通过与设置在LNG储存装置 顶部2处的升降驱动系统4驱动实现耐低温集成套管11在LNG储存装置内部的自由升降， 便 于LNG储存装置内部可视化检测装置1对LNG储存装置内部垂直方向各个位置的实时检测； 可升降耐低温集成套管11可通过与设置在LNG储存装置顶部2处的旋转驱动系统3连接实现 LNG储存装置内可视化检测装置1在LNG储存装置内部同一水平维度的自由旋转， 便于LNG。

29、储 存装置内部可视化检测装置1对LNG储存装置内部同一水平维度的各个位置的实时检测。 0036 在一个优选的实施例中， 轴密封系统12用于对LNG储存装置内部可视化检测装置1 对LNG储存装置进行检测的过程中提供保护， 防止LNG储存装置漏冷及失压。 0037 如图1所示， 下面通过具体实施例详细说明本发明LNG储存装置内部可视化检测装 说明书 4/5 页 7 CN 112146769 A 7 置动态工作的方法： 0038 1)将可视化检测装置1安装在LNG储存装置的顶部2后， 并与配套的旋转驱动系统 3、 升降驱动系统4连接； 0039 2)待LNG储存装置开始进液预冷时， 可视化检测装置1。

30、在升降驱动系统4的驱动下， 由可升降耐低温集成套管11(根据可视化检测装置1检测深度需求， 可升降耐低温集成套管 11由多节套管通过螺纹连接方式实现配套可视化检测装置1的下降深度目标)降至LNG储存 装置内液位5以下， 随着进液量的增加， 可视化检测装置1在耐低温供电电缆21的驱动下开 始工作； 0040 2.1)控制开启内嵌LED光源1110， 为可视化检测装置1提供光源； 0041 2.2)通过开启拍照摄像系统116， 将实时数据通过耐低温拍照摄像数据传输电缆 23远程反馈至终端实现储存装置进料情况的同步观测， 同时也可实现对LNG储存装置内壁 和底板的变形、 装置内竖直低压泵泵筒、 竖直。

31、仪表导波管等设备设施变形状况的观测， 同时 可视化检测装置1在旋转驱动系统3的驱动下， 实现对LNG储存装置360度全范围的检测； 0042 2.3)随着LNG储存装置进液量的不断增加， 可视化检测装置1在升降驱动系统4的 驱动下， 随进液量的增加不断提升， 同步实现对不同垂直空间LNG储存装置内壁和底板的变 形、 装置内竖直低压泵泵筒、 竖直仪表导波管等设备设施变形状况的观测及信号远传控制 终端。 0043 3)待LNG储存装置进液量达到LNG储存装置存量1/3条件下， 可视化检测装置1在耐 低温红外扫描成像控制数据同步电缆24的驱动下开始工作， 对LNG储存装置内局部区域的 温度分布进行测。

32、量， 同时对LNG储存装置珍珠岩沉降进行内部检测， 并将测量数据经耐低温 红外扫描成像控制数据同步电缆24同步远传控制终端。 0044 4)待LNG储存装置进液量达到LNG储存装置存量安全上限条件下， 可视化检测装置 1在三维激光测量数据传输电缆22的驱动下开始工作， 测量LNG储存装置内运行状态下的实 际容积， 精确测量四周和底部的壁板变形情况， 竖直低压泵泵筒、 竖直仪表导波管变形情 况， 并将测量数据经三维激光测量数据传输电缆22同步远传控制终端。 0045 上述各实施例仅用于说明本发明， 各部件的结构、 尺寸、 设置位置及形状都是可以 有所变化的， 在本发明技术方案的基础上， 凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等 同变换， 均不应排除在本发明的保护范围之外。 说明书 5/5 页 8 CN 112146769 A 8 图1 说明书附图 1/4 页 9 CN 112146769 A 9 图2 说明书附图 2/4 页 10 CN 112146769 A 10 图3 说明书附图 3/4 页 11 CN 112146769 A 11 图4 说明书附图 4/4 页 12 CN 112146769 A 12 。