CN103822085A - 带内胆循环加热的液化天然气瓶夹层抽真空系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种带内胆循环加热的液化天然气瓶夹层抽真空系统及方法，所述系统包括有抽真空装置、液化天然气瓶安放装置和液化天然气瓶内加热装置，所述液化天然气瓶内加热装置包括有干式无油内加热循环风机、进热主管、排热主管、进热支管和排热支管，其中干式无油内加热循环风机的出风口与进热主管连通，进热主管又与进热支管连通，进热支管又与待加热的液化天然气瓶的进气口连通，液化天然气瓶的出气口又与排热支管连通，排热支管又与排热主管连通，排热主管又与干式无油内加热循环风机的进气口连通。本系统及方法不需要在抽真空的同时利用烘房进行持续外加热，可以保证抽真空效果和生产效率，同时还能节省制造成本和使用成本。

Description

带内胆循环加热的液化天然气瓶夹层抽真空系统及方法

技术领域

本发明涉及一种抽真空系统及方法，特别是一种抽液化天然气瓶的夹层用的抽真空系统及方法。

背景技术

在车用液化天然气瓶的国家标准《GB 24159-2009 焊接绝热气瓶》和《低温工程》杂志2007年第6期的《国内外低温绝热气瓶应用现状及关键技术》等文献中都提到过，液化天然气瓶夹层中的真空度数据是液化天然气瓶的一项重要技术数据，但是如何在生产过程中保证这样的数据，以及如何提高液化天然气瓶的产量、保证液化天然气瓶的产品质量，目前仍没有相关文献记载。

目前大多数的液化天然气瓶生产企业都是套用工业瓶的生产方法来制作，这种方法有以下几处缺点：一是如果单纯采用内加热方式，会有液化天然气瓶的内胆加热温度不均匀的现象，进而影响抽真空效果，导致产品质量不稳定；二是由于单纯内加热方式的效果不稳定，有时会采用外加热工艺，但单纯的外加热工艺具有耗能过大、资源浪费严重的问题；三是传统的夹层抽真空系统占地面积大，所以生产场地利用率低；四是传统的夹层抽真空系统操作复杂，容易导致操作人员意外受伤；五是传统的夹层抽真空系统的管路过长，会导致抽真空时间过长（操作时间过长）；六是由于传统的夹层抽真空系统的结构的不够合理，所以导致液化天然气瓶装卸困难。

为了克服上述问题，授权公告号为CN203190030U的中国专利提供了一种抽真空系统，该抽真空系统克服了上述问题，但是，由于在当时内胆循环加热技术的研发扔处在萌芽阶段，无法实现单独内加热，所以设置了烘房，而烘房的造价很高，使用成本也很高，能耗方面也达到了抽真空系统本身能耗的6倍，不利于推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种带内胆循环加热的液化天然气瓶夹层抽真空系统及方法，要解决现有的抽真空系统造价太高、使用成本高、耗能也相对较大的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种带内胆循环加热的液化天然气瓶夹层抽真空系统，包括有抽真空装置、液化天然气瓶安放装置和液化天然气瓶内加热装置，其特征在于：所述液化天然气瓶内加热装置包括有干式无油内加热循环风机、进热主管、排热主管、进热支管和排热支管，其中干式无油内加热循环风机的输出压力在70kpa以上、耐温温度在350度以上，干式无油内加热循环风机的出风口与进热主管连通，进热主管又与进热支管连通，进热支管又与待加热的液化天然气瓶的进气口连通，液化天然气瓶的出气口又与排热支管连通，排热支管又与排热主管连通，排热主管又与干式无油内加热循环风机的进气口连通。

所述抽真空装置包括有主级真空泵、维持泵、前级管A、前级阀、前级管B、前二级真空泵、前一级真空泵、预抽管B、预抽阀、预抽管A、三通主阀、水冷阱、液氮冷阱、抽真空主管、气动角阀和抽真空支管。

所述抽真空主管上设有电离真空规、电阻真空规和充氮气角阀，并且抽真空主管通过气动角阀与抽真空支管连通，抽真空支管又通过封存工装与液化天然气瓶的夹层连通，抽真空主管还通过液氮冷阱与三通主阀的第一个接口连通。

所述三通主阀的第二个接口与预抽管A连通，预抽管A又通过预抽阀与预抽管B连通，预抽管B又与预抽机组连通。

所述三通主阀的第三个接口通过水冷阱与主级真空泵的进气端连通，主级真空泵的出气端通过维持泵与前级管A连通，前级管A又通过前级阀与前级管B连通，前级管B又与预抽管B连通。

所述抽真空主管可为一字形管路。

所述气动角阀可为常开式气动角阀。

所述气动角阀可设置在抽真空主管的上侧和左右两侧。

所述液化天然气瓶安放装置可为设置在抽真空主管两侧的使液化天然气瓶卧式放置的架瓶小车。

所述架瓶小车可放置在轨道上。

一种应用带内胆循环加热的液化天然气瓶夹层抽真空系统的方法，其特征在于步骤如下：

步骤一、通过封存工装、将抽真空支管与液化天然气瓶的夹层连通，将进热支管连接到液化天然气瓶的进气口上，将排热支管连接到液化天然气瓶的出气口上。

步骤二、启动预抽机组对抽真空装置做预抽真空，启动干式无油内加热循环风机对液化天然气瓶进行加热。

步骤三、预抽真空完毕后，开启抽真空主管末端的充氮气角阀，通入洁净的高温氮气，做氮气置换工艺，当氮气压力达到0.8bar时，重新进行预抽真空，反复6至9次。

步骤四、氮气置换工艺完毕、并重新预抽真空完毕、关闭抽真空主管末端的充氮气角阀后，开启主级真空泵，并根据真空度的稳定情况间断开关三通主阀。

步骤五、当液化天然气瓶封口真空度达到封结标准时，开启液氮冷阱，进行最后一次巩固真空度，然后封结液化天然气瓶，关闭带内胆循环加热的液化天然气瓶夹层抽真空系统，一次操作工艺完成。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：本发明不需要在抽真空的同时利用烘房进行持续外加热，用户可选择将批量气瓶直接连接到系统上，可以在保证抽真空效果和生产效率（即与授权公告号为CN203190030U的中国专利相比，能达到相同的抽真空效果和生产效率）的前提下，节省高额的制造成本和使用成本。本发明即与授权公告号为CN203190030U的中国专利相比，制造成本能降低四分之一，使用成本能降低60～80%。

具体来说，授权公告号为CN203190030U的中国专利在实际操作实验中，发现其技术缺陷：1、无法实现气瓶夹层置换工艺和内胆加热工艺的同时工作或切换工作；2、充气压力不足导致内胆加热效率低，以至于必须依靠外烘房加热来做辅助加热，所以制造成本很高；3、由于全部使用氮气，所以使用成本也增高很多。而本发明改进了液化天然气瓶内加热装置，所以克服了这些缺点。

本发明中的液化天然气瓶内加热装置是一种循环内加热装置，该装置采用了高风压、耐高温、且为干式无油的干式无油内加热循环风机，这样做的好处是：首先，可以实现气瓶夹层置换工艺和内胆加热工艺的同时工作或切换工作；其次，干式无油内加热循环风机可以持续提供洁净无油的循环热风，可以使热风充分的吹到液化天然气瓶内胆内部，并由液化天然气瓶的出气口排出，然后重新回到干式无油内加热循环风机的进气口做二次加温增压，所以保证了稳定且高数值的充气压力（70kPa风压），提高了内胆加热效率，降低了能源消耗，从而可以不再使用烘房进行外加热；再次，由于避免了气瓶内胆热气被排放到外部空间，所以在夏天操作系统的时候，不会影响到操作环境的温度，也保证了操作人员的安全，避免了周边设备由于高温而导致的快速老化；最后，不再使用氮气做内加热工艺，所以使用成本还能进一步降低很多。

本发明中提到的循环内加热装置同时具有三个特点，一是可达到70kPa以上的风压，二是可持续提供洁净无油的循环热风，三是气体动力源（即干式无油内加热循环风机）可耐受持续350度的高温且24小时运转。这三个特点是传统的氮气加热器不能够同时做到的，我们也是在分析、研究、实验了很多次以后才找到了可同时具有这三个特点的循环内加热装置的（需要说明的是，我们也是在分析、研究、实验了很多次以后，才发现只有当气瓶内加热能够同时满足这三个特点时，才能充分发挥内加热的效果，才能达到去掉烘房的目的）。

此外，授权公告号为CN203190030U的中国专利通常对气瓶抽真空工艺的整体时间（包括抽真空时间和做工艺的时间）大约为5-7天，在实际试验中，本发明抽真空工艺的整体时间没有发生明显变化且略有减少，气瓶出品的废品率也没有明显变化且略有降低（也有通过改变气瓶材料或者部分前期制造工艺而将抽真空工艺的整体时间缩短到3天的实验案例，但这些不属于本发明的技术范畴，故不在这里做详细说明）。

本发明中的抽真空主管上使用常开式气动角阀，由于抽真空系统在实际工作当中几乎是24小时工作的，所以这样的设计是为了在系统工作时候不需要对气动角阀持续的供电供气，延长气动角阀的使用寿命，并且该气动角阀是一键控制开关，大大降低了生产工人的误操作风险。

本发明中的抽真空主管上的气动角阀为三方位布局（即抽真空主管的上侧和左右两侧），这样可以保证每个气动角阀的进气口都直接对应被抽工件的出气口，使连接两个口的抽真空支管不会产生明显的弯折，避免了系统管路不够通畅所导致的抽真空效率低下。

在保证方便日常操作和检修维护的同时，本发明中的抽真空装置做到了最紧凑的结构，提高了抽真空装置工作效率的同时减少了抽真空装置的占地面积，为使用用户带来了综合优化的投入产出比。

本发明的结构更加紧凑（会提高系统效率和降低占地面积），自动化程度逐渐增强（会降低人为失误和降低劳动量），在保证系统效率不变和提升的基础上，降低了成本。

本发明为模块式设计，所以每一个部分都可以用户自行采购和安装。

传统的液化天然气瓶的夹层真空抽取工艺中，液化天然气瓶均立式放置，而本发明中的车用瓶支架使液化天然气瓶卧式放置，当液化天然气瓶卧式放置以后，进一步的改善了液化天然气瓶的抽真空的效果。

现在也有卧式放置气瓶的系统，但是和我们这个技术相比较，由于角阀布局不合理导致抽真空效率低下，并且都是手动角阀，而不是本申请中的气动角阀，操作上会很繁琐且容易操作失误，操作失误会导致气瓶需要重新做一个周期的抽真空工艺。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明的主视结构示意图。

图2是本发明的俯视示意图。

图3是本发明的右视示意图。

附图标记：1-封存工装、2-抽真空支管、3-三通主阀、4-预抽阀、5-进热支管、6-排热支管、7-气动角阀、8-水冷阱、9-预抽管B、10-主级真空泵、11-双路循环冷水机、12-干式无油内加热循环风机、13-预抽机组、14-基础、15-轨道、16-液化天然气瓶、17-充氮气角阀、18-电离真空规、19-电阻真空规、20-抽真空主管、21-进热主管、22-液氮冷阱、23-排热主管、24-预抽管A、25-维持泵、26-控制柜、27-架瓶小车、28-前级阀、29-前级管A、30-前级管B。

具体实施方式

实施例参见图1-3所示，这种带内胆循环加热的液化天然气瓶夹层抽真空系统，包括有抽真空装置、液化天然气瓶安放装置和液化天然气瓶内加热装置，此外还包括控制整个抽真空系统工作用的控制柜26。

所述液化天然气瓶内加热装置包括有干式无油内加热循环风机12、进热主管21、排热主管23、进热支管5和排热支管6，其中干式无油内加热循环风机12的输出压力在70kpa以上、耐温温度在350度以上，干式无油内加热循环风机12的出风口与进热主管21连通，进热主管21又与进热支管5连通，进热支管5又与待加热的液化天然气瓶16的进气口连通，液化天然气瓶16的出气口又与排热支管6连通，排热支管6又与排热主管23连通，排热主管23又与干式无油内加热循环风机12的进气口连通。

所述抽真空装置包括有主级真空泵10、维持泵25、前级管A29、前级阀28、前级管B30、前二级真空泵13、前一级真空泵14、预抽管B9、预抽阀4、预抽管A24、三通主阀3、水冷阱8、液氮冷阱22、抽真空主管20、气动角阀7和抽真空支管2。所述主级真空泵10可以是扩散泵或分子泵，并且通过双路循环冷水机11进行冷却。

所述抽真空主管20上设有电离真空规18、电阻真空规19和充氮气角阀17，并且抽真空主管20通过气动角阀7与抽真空支管2连通，抽真空支管2又通过封存工装1与液化天然气瓶的夹层连通，抽真空主管20还通过液氮冷阱22与三通主阀3的第一个接口连通；

所述三通主阀3的第二个接口与预抽管A24连通，预抽管A24又通过预抽阀4与预抽管B9连通，预抽管B9又与预抽机组13连通。所述预抽机组13包括前二级真空泵和前一级真空泵，前一级真空泵是旋片泵或滑阀泵，前二级真空泵是罗茨泵，前一级真空泵的进气端与前二级真空泵的出气端连通，前二级真空泵的进气端又与预抽管B9连通。

所述三通主阀3的第三个接口通过水冷阱8与主级真空泵10的进气端连通，主级真空泵10的出气端通过维持泵25与前级管A29连通，前级管A29又通过前级阀28与前级管B30连通，前级管B30又与预抽管B9连通。

所述液化天然气瓶安放装置为设置在抽真空主管20两侧的使液化天然气瓶卧式放置的架瓶小车27，并且架瓶小车27放置在轨道15上。

本实施例中呢，抽真空主管20为一字形管路。气动角阀7为常开式气动角阀，并且气动角阀7设置在抽真空主管20的上侧和左右两侧。

本实施例中，本发明采用专业的电气控制系统控制，即控制柜26，所述维持泵25用来与电气控制系统中的检测装置连接，电气控制系统控制可以做到无人看守就完成所有抽气工作，实现了液化天然气瓶夹层的真空抽取工艺的全自动控制。

带内胆循环加热的液化天然气瓶夹层抽真空系统的使用方法：

步骤一、通过封存工装1、将抽真空支管2与液化天然气瓶16的夹层连通，将进热支管5连接到液化天然气瓶16的进气口上，将排热支管6连接到液化天然气瓶16的出气口上。

步骤二、启动预抽机组13对抽真空装置做预抽真空，启动干式无油内加热循环风机12对液化天然气瓶16进行加热。

步骤三、预抽真空完毕后，开启抽真空主管20末端的充氮气角阀17，通入洁净的高温氮气，做氮气置换工艺，当氮气压力达到0.8bar时，重新进行预抽真空，反复6至9次。采用该步骤的好处是清洗气瓶夹层内的水气分子，降低气瓶夹层的放气速率，保证了气瓶夹层的稳定抽真空。

步骤四、氮气置换工艺完毕、并重新预抽真空完毕、关闭抽真空主管20末端的充氮气角阀17后，开启主级真空泵10，并根据真空度的稳定情况间断开关三通主阀3。

步骤五、当液化天然气瓶封口真空度达到封结标准时，开启液氮冷阱22，进行最后一次巩固真空度，然后封结液化天然气瓶，关闭带内胆循环加热的液化天然气瓶夹层抽真空系统，一次操作工艺完成。

Claims (8)

1.一种带内胆循环加热的液化天然气瓶夹层抽真空系统，包括有抽真空装置、液化天然气瓶安放装置和液化天然气瓶内加热装置，其特征在于：所述液化天然气瓶内加热装置包括有干式无油内加热循环风机（12）、进热主管（21）、排热主管（23）、进热支管（5）和排热支管（6），其中干式无油内加热循环风机（12）的输出压力在70kpa以上、耐温温度在350度以上，干式无油内加热循环风机（12）的出风口与进热主管（21）连通，进热主管（21）又与进热支管（5）连通，进热支管（5）又与待加热的液化天然气瓶（16）的进气口连通，液化天然气瓶（16）的出气口又与排热支管（6）连通，排热支管（6）又与排热主管（23）连通，排热主管（23）又与干式无油内加热循环风机（12）的进气口连通。

2.根据权利要求1所述的带内胆循环加热的液化天然气瓶夹层抽真空系统，其特征在于：所述抽真空装置包括有主级真空泵（10）、维持泵（25）、前级管A（29）、前级阀（28）、前级管B（30）、前二级真空泵（13）、前一级真空泵（14）、预抽管B（9）、预抽阀（4）、预抽管A（24）、三通主阀（3）、水冷阱（8）、液氮冷阱（22）、抽真空主管（20）、气动角阀（7）和抽真空支管（2）；

所述抽真空主管（20）上设有电离真空规（18）、电阻真空规（19）和充氮气角阀（17），并且抽真空主管（20）通过气动角阀（7）与抽真空支管（2）连通，抽真空支管（2）又通过封存工装（1）与液化天然气瓶的夹层连通，抽真空主管（20）还通过液氮冷阱（22）与三通主阀（3）的第一个接口连通；

所述三通主阀（3）的第二个接口与预抽管A（24）连通，预抽管A（24）又通过预抽阀（4）与预抽管B（9）连通，预抽管B（9）又与预抽机组（13）连通；

所述三通主阀（3）的第三个接口通过水冷阱（8）与主级真空泵（10）的进气端连通，主级真空泵（10）的出气端通过维持泵（25）与前级管A（29）连通，前级管A（29）又通过前级阀（28）与前级管B（30）连通，前级管B（30）又与预抽管B（9）连通。

3.根据权利要求2所述的带内胆循环加热的液化天然气瓶夹层抽真空系统，其特征在于：所述抽真空主管（20）为一字形管路。

4.根据权利要求2所述的带内胆循环加热的液化天然气瓶夹层抽真空系统，其特征在于：所述气动角阀（7）为常开式气动角阀。

5.根据权利要求2所述的带内胆循环加热的液化天然气瓶夹层抽真空系统，其特征在于：所述气动角阀（7）设置在抽真空主管（20）的上侧和左右两侧。

6.根据权利要求1所述的带内胆循环加热的液化天然气瓶夹层抽真空系统，其特征在于：所述液化天然气瓶安放装置为设置在抽真空主管（20）两侧的使液化天然气瓶卧式放置的架瓶小车（27）。

7.根据权利要求6所述的带内胆循环加热的液化天然气瓶夹层抽真空系统，其特征在于：所述架瓶小车（27）放置在轨道（15）上。

8.一种应用上述权利要求2中所述的带内胆循环加热的液化天然气瓶夹层抽真空系统的方法，其特征在于步骤如下：

步骤一、通过封存工装（1）、将抽真空支管（2）与液化天然气瓶（16）的夹层连通，将进热支管（5）连接到液化天然气瓶（16）的进气口上，将排热支管（6）连接到液化天然气瓶（16）的出气口上；

步骤二、启动预抽机组（13）对抽真空装置做预抽真空，启动干式无油内加热循环风机（12）对液化天然气瓶（16）进行加热；

步骤三、预抽真空完毕后，开启抽真空主管（20）末端的充氮气角阀（17），通入洁净的高温氮气，做氮气置换工艺，当氮气压力达到0.8bar时，重新进行预抽真空，反复6至9次；

步骤四、氮气置换工艺完毕、并重新预抽真空完毕、关闭抽真空主管（20）末端的充氮气角阀（17）后，开启主级真空泵（10），并根据真空度的稳定情况间断开关三通主阀（3）；

步骤五、当液化天然气瓶封口真空度达到封结标准时，开启液氮冷阱（22），进行最后一次巩固真空度，然后封结液化天然气瓶，关闭带内胆循环加热的液化天然气瓶夹层抽真空系统，一次操作工艺完成。

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