CN105650474A - 一种防止水击的液氮输送管路 - Google Patents

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Abstract

一种防止水击的液氮输送管路，包括液氮罐自增压及泄压管路、液氮输送管路、液氮造雾装置、气液分离装置；液氮罐自增压及泄压管路通过自增压方式控制液氮罐压力给液氮输送管路提供系统备压；液氮输送管路建立液氮罐与液氮造雾装置之间的通路，通过截止阀、调节阀实现管路流量的控制调节；液氮造雾装置产生各种喷雾特效；气液分离装置对液氮管路中的气液两相进行判别，排出管路中的气态氮，确保输送给末端液氮造雾装置为单相液态氮。本发明实现气液两相分离过程中稳压稳流防冲击的功能，消除水击影响和管路振动，避免危害管路系统安全。

Description

一种防止水击的液氮输送管路
技术领域
本发明属于低温应用技术领域，特别涉及一种防止水击的液氮输送管路。
背景技术
低温舞台特效领域普遍采用液氮作为特效元素产生云雾特效。为了保证云雾特效效果，要求供给末端舞台特效设备的介质为单相液态氮，禁止出现气液两相流。根据液氮管路布局确定设置气液分离器的部位及数量，对液氮管路介质中的气液两相进行分离，及时排出气态氮，确保管路中的介质为单相的液态氮。
作为气液两相分离的重要设备，气液分离器在低温行业广泛应用。气液分离器通常安装于三通管路上，处于最高点，根据气液两相流特性，气体在上，液体在下，通过检测气液分离器中低温液体液位高度控制排放阀开关动作，实现气液分离功能，低液位时排放阀打开开始排气，高液位时排放阀关闭停止排气。
某低温舞台特效项目在气液分离器未预冷好首次排气过程中，容易引起低温水击现象，导致管路大幅度振动，直接危害管路系统安全。引起低温水击的原因如下：气液分离器顶部气相空间较小，打开排放阀后，气液分离器顶部压力迅速降低，主管路压力基本保持不变，压差陡然变大，因液氮流动的整个路径无稳压稳流防液体冲击的装置，造成液氮在不断增大压差的作用下加速向气液分离器顶部流动，形成高速流动的液氮。高速流动的液氮一方面继续压缩气液分离器的顶部气相空间，另一方面高速流动的液氮产生喷淋效果，顶部的低温氮气不断被液化，顶部压力加速降低，最终高速流动的液氮撞向气液分离器的顶部，导致压力急剧升高，形成低温水击现象。因此管路需要增加一种稳压稳流防液体冲击的装置，消除低温水击影响，彻底解决管路振动问题。
发明内容
本发明解决的技术问题：克服现有技术的不足，提供一种防止水击的液氮输送管路，该管路安装了防止低温管路气液两相分离过程中形成水击的节流装置，实现气液两相分离过程中稳压稳流防冲击的功能，消除水击影响和管路振动，避免危害管路系统安全。
本发明的技术方案是：一种防止水击的液氮输送管路，包括液氮罐自增压及泄压管路、液氮输送管路、液氮造雾装置、气液分离装置；液氮罐自增压及泄压管路通过自增压方式控制液氮罐压力给液氮输送管路提供系统备压；液氮输送管路建立液氮罐与液氮造雾装置之间的通路，通过截止阀、调节阀实现管路流量的控制调节；液氮造雾装置产生各种喷雾特效；气液分离装置对液氮管路中的气液两相进行判别，排出管路中的气态氮，确保输送给末端液氮造雾装置为单相液态氮。
所述液氮罐增压及泄压管路包括液氮罐、第一手动截止阀、第一调节阀、汽化器、第二手动截止阀、第三手动截止阀、第二调节阀、消声器；所述液氮罐底部连接到第一手动截止阀的一端，第一手动截止阀的另一端依次连接第一调节阀、汽化器、第二手动截止阀，第二手动截止阀另一端同时与液氮罐顶部、第三手动截止阀的一端、第二调节阀一端相连，所述第三手动截止阀两端与第二调节阀并联后，连接至消声器的一端，消声器的另一端接入空气中。
所述液氮输送管路包括第四手动截止阀、紧急切断阀、过滤器、流量计、第三调节阀；液氮罐底部连接到第四手动截止阀的一端，第四手动截止阀的另一端依次顺序连接紧急切断阀、过滤器、流量计、第三调节阀，第三调节阀的另一端同时与气液分离器、液氮造雾装置连接。
所述气液分离装置包括气液分离器、第五手动截止阀、气动截止阀、安全阀、气体回温器、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器；所述还包括防止水击的节流装置；所述气液分离器连接至第三调节阀与液氮造雾装置的公共端，所述第一压力传感器连接至气液分离器的底部，所述第二压力传感器、第三压力传感器、第五手动截止阀分别连接至气液分离器的顶部，第五手动截止阀另一端同时与安全阀、气动截止阀相连，所述安全阀与气动截止阀两端并联后，连接至气体回温器，气体回温器的另一端接入空气中。
所述气液分离装置还包括节流装置，所述节流装置包括T型放散冒、圆形连接板、U型节流管；所述U型节流管与圆形连接板通过焊接连接，所述T型放散冒与圆形连接板通过螺纹连接；所述U型节流管沿圆周方向开有等距分布的小孔，所述圆形连接板上沿圆周方向开有等距分布的小孔，用于排气和排液。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明安装有节流装置，在排气阀打开过程中，气液分离器的顶部压力、气液分离器的入口压力保持平稳，压力不发生突变，不形成水击现象。在相同工况下，共进行了10次测试，均未发生水击现象，压力未出现较大波动，管路未发生振动，实现了液氮输送管路使用过程中避免水击的功能，具有消除水击影响和管路振动、避免危害管路系统安全的好处。
附图说明
图1为低温管路系统水击测试原理图；
图2为未安装节流装置的压力测试曲线；
图3为安装节流装置的压力测试曲线；
图4为节流装置示意图。
具体实施方式
本发明一种防止水击的液氮输送管路，包括液氮罐自增压及泄压管路、液氮输送管路、液氮造雾装置、气液分离装置；液氮罐自增压及泄压管路通过自增压方式控制液氮罐压力给液氮输送管路提供系统备压；液氮输送管路建立液氮罐与液氮造雾装置之间的通路，通过截止阀、调节阀实现管路流量的控制调节；液氮造雾装置产生各种喷雾特效；气液分离装置对液氮管路中的气液两相进行判别，排出管路中的气态氮，确保输送给末端液氮造雾装置为单相液态氮。
所述液氮罐增压及泄压管路包括液氮罐1、第一手动截止阀2、第一调节阀3、汽化器4、第二手动截止阀5、第三手动截止阀6、第二调节阀7、消声器8；所述液氮罐1底部连接到第一手动截止阀2的一端，第一手动截止阀2的另一端依次连接第一调节阀3、汽化器4、第二手动截止阀5，第二手动截止阀5另一端同时与液氮罐1顶部、第三手动截止阀6的一端、第二调节阀7一端相连，所述第三手动截止阀6两端与第二调节阀7并联后，连接至消声器8的一端，消声器8的另一端接入空气中。
所述液氮输送管路包括第四手动截止阀9、紧急切断阀10、过滤器11、流量计12、第三调节阀13；液氮罐1底部连接到第四手动截止阀9的一端，第四手动截止阀9的另一端依次顺序连接紧急切断阀10、过滤器11、流量计12、第三调节阀13，第三调节阀13的另一端同时与气液分离器14、液氮造雾装置19连接。
所述气液分离装置包括气液分离器14、第五手动截止阀15、气动截止阀16、安全阀17、气体回温器18、第一压力传感器20、第二压力传感器21、第三压力传感器22；所述还包括防止水击的节流装置；所述气液分离器14连接至第三调节阀13与液氮造雾装置19的公共端，所述第一压力传感器20连接至气液分离器14的底部，所述第二压力传感器21、第三压力传感器22、第五手动截止阀15分别连接至气液分离器14的顶部，第五手动截止阀15另一端同时与安全阀17、气动截止阀16相连，所述安全阀17与气动截止阀16两端并联后，连接至气体回温器18，气体回温器18的另一端接入空气中。
图1为低温管路系统水击测试原理图。在不改变原管路系统的基础上，通过增加压力测点的方法搭建水击压力测试系统，分别在气液分离器顶部、入口和排气口增加压力传感器，按照无节流装置和增加节流装置两种状态，分别对气液分离器排气过程中的形成的水击压力进行测量。
图2为未安装节流装置的压力测试曲线。液氮罐压力维持在1MPa。管路未安装节流装置的条件下，排气阀打开约3s后，气液分离器的顶部压力、气液分离器的入口压力的峰值均达到9.9MPa，形成了水击现象。在相同工况下，共进行了10次测试，每次测试管路均发生水击现象，水击压力峰值基本相同，管路均出现明显振动，并伴随着较大声响。
图3为安装节流装置的压力测试曲线。液氮罐压力维持在1MPa。管路安装节流装置的条件下，排气阀打开过程中，气液分离器的顶部压力、气液分离器的入口压力保持平稳，压力没有发生突变，未形成水击现象。在相同工况下，共进行了10次测试，均未发生水击现象，压力未出现较大波动，管路未发生振动。
图4为节流装置示意图。节流装置全部采用304不锈钢材料，首先在U型节流管27上部距圆形连接板26底面10mm的位置和U型节流管27下部距圆形管帽底部20mm的位置分别沿圆周方向开9个Φ2等距分布的小孔，然后将U型节流管27与圆形连接板26焊接。U型节流管27底部采用圆形管帽，圆形管帽采用流线型结构，便于减小液体流动过程中的阻力，上部的小孔主要起进气的作用，下部的小孔主要起进液的作用。
T型放散帽25与圆形连接板26通过M12螺纹连接，T型放散帽25与圆形连接板26之间的高度可调节，调节范围为0～20mm。T型放散帽25的直径为58mm，作用是防止液体直接冲击气液分离器内腔，保证液面平稳上升。圆形连接板26的厚度为12mm，沿直径为30mm的圆周方向开8个Φ10的孔，实现进气进液功能。
节流装置的安装方法：首先，圆形连接板26底部预留的坡口与管路进行焊接，然后，通过圆形连接板26顶部预留的坡口与气液分离器进行焊接。
整个管路的工作流程如下：
(1)打开第一手动截止阀2、第一调节阀3、第二手动截止阀5、第三手动截止阀6，进行液氮罐增压，当液氮罐1压力满足使用要求时，关闭第一调节阀3停止增压；当液氮罐1压力大于上限时，打开第三手动截止阀6或第二调节阀7，进行液氮罐泄压，消声器8减弱泄压过程中的噪声；
(2)打开第四手动截止阀9、紧急切断阀10、第三调节阀13，进行液氮输送，为液氮造雾装置19提供液氮；
(3)液氮输送过程中，打开气液分离器14及时排除管路中的氮气，并对氮气排放过程中的压力进行实时监测；
本发明未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。

Claims (5)

1.一种防止水击的液氮输送管路，其特征在于：包括液氮罐自增压及泄压管路、液氮输送管路、液氮造雾装置、气液分离装置；液氮罐自增压及泄压管路通过自增压方式控制液氮罐压力给液氮输送管路提供系统备压；液氮输送管路建立液氮罐与液氮造雾装置之间的通路，通过截止阀、调节阀实现管路流量的控制调节；液氮造雾装置产生各种喷雾特效；气液分离装置对液氮管路中的气液两相进行判别，排出管路中的气态氮，确保输送给末端液氮造雾装置为单相液态氮。
2.根据权利要求1所述的一种防止水击的液氮输送管路，其特征在于：所述液氮罐增压及泄压管路包括液氮罐(1)、第一手动截止阀(2)、第一调节阀(3)、汽化器(4)、第二手动截止阀(5)、第三手动截止阀(6)、第二调节阀(7)、消声器(8)；所述液氮罐(1)底部连接到第一手动截止阀(2)的一端，第一手动截止阀(2)的另一端依次连接第一调节阀(3)、汽化器(4)、第二手动截止阀(5)，第二手动截止阀(5)另一端同时与液氮罐(1)顶部、第三手动截止阀(6)的一端、第二调节阀(7)一端相连，所述第三手动截止阀(6)两端与第二调节阀(7)并联后，连接至消声器(8)的一端，消声器(8)的另一端接入空气中。
3.根据权利要求1所述的一种防止水击的液氮输送管路，其特征在于：所述液氮输送管路包括第四手动截止阀(9)、紧急切断阀(10)、过滤器(11)、流量计(12)、第三调节阀(13)；液氮罐(1)底部连接到第四手动截止阀(9)的一端，第四手动截止阀(9)的另一端依次顺序连接紧急切断阀(10)、过滤器(11)、流量计(12)、第三调节阀(13)，第三调节阀(13)的另一端同时与气液分离器(14)、液氮造雾装置(19)连接。
4.根据权利要求1所述的一种防止水击的液氮输送管路，其特征在于：所述气液分离装置包括气液分离器(14)、第五手动截止阀(15)、气动截止阀(16)、安全阀(17)、气体回温器(18)、第一压力传感器(20)、第二压力传感器(21)、第三压力传感器(22)；所述还包括防止水击的节流装置；所述气液分离器(14)连接至第三调节阀(13)与液氮造雾装置(19)的公共端，所述第一压力传感器(20)连接至气液分离器(14)的底部，所述第二压力传感器(21)、第三压力传感器(22)、第五手动截止阀(15)分别连接至气液分离器(14)的顶部，第五手动截止阀(15)另一端同时与安全阀(17)、气动截止阀(16)相连，所述安全阀(17)与气动截止阀(16)两端并联后，连接至气体回温器(18)，气体回温器(18)的另一端接入空气中。
5.根据权利要求4所述的一种防止水击的液氮输送管路，其特征在于：所述气液分离装置还包括节流装置，所述节流装置包括T型放散冒(25)、圆形连接板(26)、U型节流管(27)；所述U型节流管(27)与圆形连接板(26)通过焊接连接，所述T型放散冒(25)与圆形连接板(26)通过螺纹连接；所述U型节流管(27)沿圆周方向开有等距分布的小孔，所述圆形连接板上沿圆周方向开有等距分布的小孔，用于排气和排液。
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