CN103994619B - 用于热气融霜蒸发器并联低压管路的末端缓冲装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于热气融霜蒸发器并联低压管路的末端缓冲装置包括：设置在低压管路末端的管帽，低压管路上设有低压管路压力传感器和限位器，低压管路内设有缓冲防撞网，缓冲防撞网位于限位器和管帽之间，缓冲防撞网包括自限位器至管帽顺次设置缓冲网体和弹簧，缓冲网体与低压管路内壁之间为间隙配合，缓冲网体内填充有缓冲材料；低压管路的末端套装有末端贮液器，末端贮液器的末端处设有末端压力传感器和报警器，位于末端贮液器的末端下方设有泄氨管，泄氨管上设有紧急泄氨器。本发明可以避免因操作不当造成的管帽脱落事故，同时利用末端贮液器的报警装置有利于为事故发生时的抢救措施预留宝贵的时间。

Description

用于热气融霜蒸发器并联低压管路的末端缓冲装置

技术领域

本发明涉及一种热气融霜技术领域，特别是利用管路末端的缓冲防撞网和多级扩容管道解决热气融霜过程中的安全性问题。

背景技术

在氨冷库的运行过程中，热气融霜是现阶段冷库融霜中比较常用的一种，是一种高效、节约能源的融霜方式，它将系统中高温的工质通过供液管流入到多个并联的蒸发器里，类似热泵原理，用氨蒸气的凝结放热融化管外的结霜。既可用自控方式代替人工操作，又可以实现电能的节约，是今后发展的方向。

但是，并联蒸发器的低压管路末端存在焊接的管帽。一旦融霜中没有将蒸发器内的液体排干，自控装置失灵或操作人员不慎误操作，导致融霜后的氨液进入低压管路形成了前后压差较大的两相流冲击波，形成“液锤”，并以较大的动量冲击端部管帽脱落引起大量氨泄漏造成人员伤亡。

近几年来，由于厂家对工作人员的培训不到位、工作人员的安全意识不强等原因，氨冷库热气融霜的操作不当现象时有发生。2013年发生两次严重的氨泄漏事故，在原因上都属于热气融霜操作不当，造成生命财产的重大损失。

发明内容

本发明旨在从硬件的角度加强高压气液两相流的缓冲作用，降低“液锤”在冲击管帽时产生的能量，从而避免操作不当造成的管帽爆裂事故。一般情况下管路末端的管帽与整段管路的直径相同，在管路内部液体动量较高的时候无法进行有效的降速。因此，本发明也将利用末端贮液器的扩容作用降低“液锤”在冲击管帽时产生的动量，从而避免操作不当造成的管帽脱落事故。同时利用末端贮液器的报警装置有利于为事故发生时的抢救措施预留宝贵的时间。

为了解决热气融霜中安全隐患问题，本发明用于热气融霜蒸发器并联低压管路的末端缓冲装置包括：设置在低压管路末端的管帽，所述低压管路上设有低压管路压力传感器和限位器，所述低压管路内设有缓冲防撞网，所述缓冲防撞网位于所述限位器和管帽之间，所述缓冲防撞网包括自限位器至管帽顺次设置缓冲网体和弹簧，所述缓冲网体与低压管路内壁之间为间隙配合，所述缓冲网体内填充有缓冲材料；所述低压管路的末端套装有末端贮液器，所述末端贮液器的末端处设有末端压力传感器和报警器，位于所述末端贮液器的末端下方设有泄氨管，所述泄氨管上设有紧急泄氨器。

本发明用于热气融霜蒸发器并联低压管路的末端缓冲装置，其中，特征在于，所述末端贮液器的材料与所述低压管路的材料相同，所述末端贮液器的内径与所述低压管路的管径之比为1.5～2.5:1。所述缓冲网体(5)的两端设有端盖，每个端盖上均布有多个通孔，所述通孔的孔径为0.5-1cm，所述缓冲网体的网孔直径为0.5-1cm。所述缓冲材料为聚丙烯泡沫塑料，所述缓冲材料的形状为球状颗粒，所述缓冲材料的直径大于缓冲网体的网孔直径。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明能够从防撞网缓冲、末端贮液器和紧急泄氨等多个方面为热气融霜中因不当操作可能带来的安全隐患，有效降低“液锤”在冲击管帽时产生的危险。

(2)本发明的结构简易，制造加工实现难度较低，成本低廉。适合批量投产。

附图说明

图1是本发明一种用于热气融霜蒸发器并联管路末端的缓冲装置的结构示意图。

图中：1-低压管路压力传感器，2-低压管路，3-限位器，4-缓冲材料，5-缓冲网体，6-弹簧，7-末端压力传感器及报警装置，8-泄氨管，9-紧急泄氨器，10-管帽，11-末端贮液器。

具体实施方式

下面结合图1和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述。

如图1所示，本发明用于热气融霜蒸发器并联低压管路的末端缓冲装置，包括设置在低压管路2末端的管帽10，

所述低压管路2上设有低压管路压力传感器1和限位器3，所述低压管路压力传感器1可以显示因融霜自控失灵或工人融霜误操作引起液锤后低压管路2内的变化。所述低压管路2内设有缓冲防撞网，所述缓冲防撞网位于所述限位器3和管帽10之间，所述缓冲防撞网包括自限位器3至管帽10顺次设置缓冲网体5和弹簧6，对于防撞网体5来说，它是一个镶嵌在低压管路2末端的一个套筒，该套筒与低压管路2末端管路的内壁间留有很小的间隙，即所述缓冲网体5与低压管路2内壁之间为间隙配合，所述缓冲网体5的两端设有端盖，所述缓冲网体5的网孔直径为0.5-1cm，所述弹簧6连接在低压管路末端的管帽10和缓冲网体5之间，起到辅助的缓冲作用，弹簧6的材料将采用适用于变载荷的50CrVA。缓冲网体5的每个端盖上均布有多个通孔以方便流体流动，所述通孔的孔径为0.5-1cm，所述缓冲网体5内填充有缓冲材料4；所述缓冲材料为聚丙烯泡沫塑料，这是因为聚丙烯泡沫塑料机械强度较好，有优良的抗拉强度、柔韧性和弹性摩擦系数大，耐磨性能好，滑动密度小，绝热性优良，所述缓冲材料的形状为球状颗粒，所述缓冲材料4的直径大于缓冲网体的网孔直径，利用缓冲网体5两端的前、后端盖可将该缓冲网体塞进低压管路2内，内置的缓冲材料4实现缓冲作用，因缓冲材料4的阻尼，流体的速度减小，冲击力减小，不致破坏管帽10。

所述低压管路2的末端套装有末端贮液器11，低压管路2与的末端贮液器11采用法兰和螺栓连接，末端贮液器11嵌套在低压管路2的外侧，低压管路2的一部分要从末端贮液器11的一端插入，低压管路2与末端贮液器11的插接处的缝隙需要密封材料填充。所述末端贮液器11的材料与所述低压管路2的材料相同，所述末端贮液器11的内径与所述低压管路2的管径之比为1.5～2.5:1。

所述末端贮液器11的末端处设有末端压力传感器和报警器7，对于低压管路2而言，管帽10的焊接质量具有重要的地位，管帽10必须进行牢固的焊接。当高压的氨流体破坏了管帽10，瞬间末端贮液器11内压力升高，末端压力传感器与报警装置7在监测到高压流体的压力超过上限报警值时，报警主机就会鸣笛报警，并点亮主机上的报警指示灯，直到维修抢险人员来处理事故。另外，在低压管路2末端近缓冲网体5的部位最好也安装有压力传感器以监测压力变化，进一步防止事故的发生。

位于所述末端贮液器11的末端下方设有泄氨管8，所述泄氨管8上设有紧急泄氨器9。紧急泄氨器9和末端贮液器11是由泄氨管8连接在一起的，本发明中还建议进行氨液回收，其中，紧急泄氨器9还可以通过阀门与自来水管道连接，当发生紧急情况时，可将紧急泄氨器9和自来水阀门打开，使氨与水混合生氨水后进行排放。

本发明中的限位器3是焊接在缓冲网体5前端(远离末端贮液器11的一端)端盖附近的1个焊透的螺钉，对缓冲网体5、弹簧6的位置起到了固定的作用。这是因为因缓冲网体5与低压管路2内壁是间隙配合，在长期有振动作用下，可能会平移到远离管帽10的位置，限位器3可以防止缓冲网体5因长期的震动平移到远离管帽10的位置而失去缓冲的作用。因此，限位器3可以保证缓冲网体5在一定范围内运动。

本发明用于热气融霜蒸发器并联低压管路的末端缓冲装置的工作原理如下：

当热气融霜的过程中由于未能将蒸发器内液体排干，因自动融霜系统失灵或工人手动融霜的误操作，带压氨液进入低压管路2，即形成两端压差较大的弹状流和很大动量的液锤。缓冲防撞网受到高压流体形成的“液锤”冲击后将能量一部分转换为弹簧6的弹性势能和摩擦热能，使液锤撞击时间延长，撞击力减小，可以有效地进行缓冲，防止低压管路2上的管帽10脱落；本发明中的末端贮液器11是通过增加容积和扩大管道口径来降低流体的流动速度，从而降低其冲击力，保证现场人员的人身安全。

实施例：

热气融霜是常见的融霜方式。操作中，首先排空蒸发器中的液体，缓慢打开热氨融霜阀，向蒸发器内供热氨，其压力不能超过0.6MPa(对应的饱和温度是12℃)。

假设蒸发温度为－45℃，对应蒸发压力为0.0545MPa，并设冷凝温度为40℃，对应冷凝压力为0.901MPa，热气融霜通常需要的压力会是0.65MPa，这时对应的饱和温度是12℃，需要从压缩机出口引出的高压氨流体，经过节流阀降压，进入蒸发器。这时的蒸发器已经作为冷凝器用，高压流体凝结放热，用于融霜。凝结的氨液要排出蒸发器，进入低压储液器，因这时压力高于低压储液器，如果没有节流措施，这部分液体在两侧压差0.6MPa作用下，在集管内高速流动，在现有技术的传统情况下会形成“液锤”并打在集管终端的管帽。如果管道的长度达到一定长度时，“液锤”将会被加速到接近声速的速度，其动量之大足以给原有的管帽造成几百兆帕的冲击压强。

在低压管路末端安装本发明用于热气融霜蒸发器并联低压管路的末端缓冲装置，热气融霜的过程中，当高压流体进入到低压管路末端时，缓冲网体5受到高低温流体混合产生的高压流体形成的“液锤”冲击后可以有效地进行缓冲。根据动量守恒和能量守恒的原理，高压流体的动能一部分传递给了缓冲网体5和弹簧6，“液锤”的动能和动量相应降低，可以有效防止管路末端的管帽10发生爆裂；末端贮液器11从另一个角度进行缓冲，可通过增加容积减小流体的速度和冲击力，保证在场操作人员的人身安全。而设置在末端贮液器11末端(即接近管帽10处)的末端压力传感器与报警装置7可以在压力超过设定值时可进行报警，可及时回收氨液，并通过对已经破坏的管帽10焊口进行维修，方便操作人员在事故发生前有足够的时间采取有效措施。紧急泄氨器9和泄氨管8是事故发生的最后一道屏障，可以实现氨与水混合生氨水后进行排放。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (4)

1.一种用于热气融霜蒸发器并联低压管路的末端缓冲装置，包括设置在低压管路(2)末端的管帽(10)，其特征在于，

所述低压管路(2)上设有低压管路压力传感器(1)和限位器(3)，所述低压管路(2)内设有缓冲防撞网，所述缓冲防撞网位于所述限位器(3)和管帽(10)之间，所述缓冲防撞网包括自限位器(3)至管帽(10)顺次设置缓冲网体(5)和弹簧(6)，所述缓冲网体(5)与低压管路(2)内壁之间为间隙配合，所述缓冲网体(5)内填充有缓冲材料(4)；

所述低压管路(2)的末端套装有末端贮液器(11)，所述末端贮液器(11)的末端处设有末端压力传感器和报警器(7)，位于所述末端贮液器(11)的末端下方设有泄氨管(8)，所述泄氨管(8)上设有紧急泄氨器(9)。

2.根据权利要求1所述用于热气融霜蒸发器并联低压管路的末端缓冲装置，其特征在于，所述末端贮液器(11)的材料与所述低压管路(2)的材料相同，所述末端贮液器(11)的内径与所述低压管路(2)的管径之比为1.5～2.5:1。

3.根据权利要求1所述用于热气融霜蒸发器并联低压管路的末端缓冲装置，其特征在于，所述缓冲网体(5)的两端设有端盖，每个端盖上均布有多个通孔，所述通孔的孔径为0.5-1cm，所述缓冲网体的网孔直径为0.5-1cm。

4.根据权利要求1所述用于热气融霜蒸发器并联低压管路的末端缓冲装置，其特征在于，所述缓冲材料为聚丙烯泡沫塑料，所述缓冲材料的形状为球状颗粒，所述缓冲材料的直径大于缓冲网体的网孔直径。