CN108561746A - 真空测量装置及深冷液体储运系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及真空测量装置及深冷液体储运系统，包括：组合真空规管、真空阀、过渡接头及真空测量仪，组合真空规管内部设置有热偶规及热阴极电离规；真空阀的一端与组合真空规管密封连接，另一端与过渡接头的一端密封连接；过渡接头的另一端伸入待测设备的真空腔室，并与待测设备密封固定，使真空腔室与真空阀及组合真空规管能形成通路；真空测量仪与组合真空规管连通，并与热偶规及热阴极电离规电性连接。该深冷液体储运系统包括真空测量装置及深冷液体储运设备，过渡接头的另一端伸入深冷液体储运设备的真空腔室，能进行高真空度区段的测量，能对深冷液体储运设备的真空度进行全程测量及真空失效预判。

Description

真空测量装置及深冷液体储运系统
技术领域
本发明涉及真空测量技术领域，特别涉及真空测量装置及深冷液体储运系统。
背景技术
深冷液体储运设备是一种由内胆、外壳以及内胆、外壳之间的连接固定装置组成的，专门用于储存和运输深泠液体的容器设备。在工作时内胆温度非常低，最低达到-160℃以下，因此，为保证内胆的保温性能，需将夹层抽成真空状态，夹层真空度最低达到10-3数量级。
随着液化天然气(Liquid Nature Gas，简称LNG)市场的蓬勃发展，LNG储运设备备需求急剧增加，设备制造厂商之间的竞争也更加激烈，为此各厂商都在努力强化产品的质量，以提升竞争力。在LNG储运设备各项质量指标中，夹层真空度是一项非常重要的指标，对产品的保温性能有着显著影响，真空度的丧失，将导致产品保温失效，LNG汽化撑破内胆外泄的剧大风险，因此，大家都在想方设法保证夹层的真空度，并延长真空度的维持时间，却忽略了真空度的实时监测与真度失效的预测。为实时了解夹层真空度的状况，真空度的现场测量非常重要，因而，在每个LNG储运设备上均设有一套真空测量装置。
现有LNG储运设备中的真空测量装置中除管状接头与外壳的焊接外，其它配件的连接形式均为螺纹密封，并采用固化胶进行封装处理。其中封装密封用固化胶一般为有机物，在使用的过程中会释放一定的气体，影响夹层真空度。现有真空测量装置的真空测量元件普遍采用热偶规，其测量原理是利用气体分子热传导能力与真空度之间的函数关系，根据气体分子从热偶丝上带走的热量换算成真空度，仅能实现低真空度的测量，测量极限真空度约为0.1Pa，称之为低真空区段。
现有技术中的热偶规因真空度测量极限的限制，无法对高真空区段进行测量，无法对夹层真空度的变化过程进行监测，无法实现夹层真空失效的预警。
发明内容
本申请提供了真空测量装置及深冷液体储运系统，解决了或部分解决了现有技术中热偶规因真空度测量极限的限制，无法对高真空区段进行测量，无法对夹层真空度的变化过程进行监测，无法实现夹层真空失效预警的技术问题。
本申请提供了一种真空测量装置，包括：组合真空规管、真空阀、过渡接头及真空测量仪，其中：
所述组合真空规管内部设置有热偶规及热阴极电离规；
所述真空阀的一端与所述组合真空规管密封连接，另一端与所述过渡接头的一端密封连接；
所述过渡接头的另一端设置为用于伸入待测设备的真空腔室的侧两端，并与所述待测设备密封固定，使所述真空腔室与所述真空阀及所述组合真空规管能形成通路；
所述真空测量仪与所述组合真空规管连通，并与所述热偶规及所述热阴极电离规电性连接。
作为优选，所述组合真空规管与所述真空阀通过第一高真空法兰连接固定；
所述第一高真空法兰之间设置有第一金属密封垫板；
所述过渡接头与所述真空阀通过第二高真空法兰连接固定；
所述第二高真空法兰之间设置有第二金属密封垫板。
作为优选，所述第一金属密封垫板及所述第二金属密封垫板都为无氧铜制环形板。
作为优选，所述真空阀采用不锈钢制成，并经酸洗、钝化及脱酯处理后再装配到所述真空测量装置中；
所述过渡接头采用奥氏体不锈钢制成。
作为优选，所述真空测量仪，用于：
在进行真空度检测时，通过所述组合真空规管、所述真空阀及所述过渡接头检测并获得所述真空腔室的初检真空度；
当所述初检真空度大于等于0.1Pa且小于等于大气压时，发送指令到所述热偶规，指示所述热偶规测量所述待测设备内的真空腔室的真空度，此时，所述热阴极电离规不工作；
当所述初检真空度小于0.1Pa时，发送指令到所述热阴极电离规，指示所述热阴极电离规测量所述待测设备的真空腔室内的真空度，此时，所述热偶规不工作。
基于同样的发明构思，本申请还提供了一种深冷液体储运系统，包括所述真空测量装置，还包括深冷液体储运设备，
所述储运深冷液体的真空绝热夹套罐体，所述真空绝热夹套罐体的夹套空间为所述真空腔室；
所述过渡接头的另一端伸入所述深冷液体储运设备的真空腔室，并与所述深冷液体储运设备密封固定，使所述真空腔室与所述真空阀及所述组合真空规管能形成通路。
作为优选，所述深冷液体的静电火花点火能量不大于0.06mJ；
所述深冷液体可以是液化天然气、氧、氮或氩中的一种。
作为优选，所述过渡接头插入所述夹套空间，并与所述真空绝热夹套罐体的外壳焊接固定。
作为优选，当所述真空绝热夹套罐体的夹层绝热形式为真空粉末绝热时，所述真空测量装置还设置有过滤部件，
所述过滤部件固定在所述过渡接头伸入所述夹套空间的端部；
所述过滤部件为多孔材料制作而成。
作为优选，所述过滤部件通过粉末烧结成多孔材料；
所述过滤部件与所述过渡接头的端部螺纹固定。
本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
由于采用了在组合真空规管内部设置热偶规及热阴极电离规，将组合真空规管通过真空阀及过渡接头与待测设备进行密封连接，再将真空测量仪与组合真空规管连通，并与热偶规及热阴极电离规电性连接，当在低真空区段测量时，热偶规对待测设备的真空度进行测量，测量范围为0.1Pa至大气压；当在高真空区段测量时，热阴极电离规对待测设备的真空度进行测量，其测量范围为小于0.1Pa。这样，有效解决了现有技术中热偶规因真空度测量极限的限制，无法对高真空区段进行测量，无法对夹层真空度的变化过程进行监测，无法进行夹层真空失效预警的技术问题，实现了高真空度区段的测量，能对待测设备的真空度进行全程测量及真空失效预判的技术效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的深冷液体储运系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的真空测量装置中组合真空规管、真空阀及过渡接头的装配示意图；
图3为图2的真空测量装置中过渡接头的结构放大图；
图4为本发明实施例提供的真空测量装置中组合真空规管的热偶规及热阴极电离规的电路组成示图。
(图示中各标号代表的部件依次为：1待测设备、2组合真空规管、3真空测量仪、4真空阀、5第一高真空法兰、6第一金属密封垫板、7过渡接头、8过滤部件)
具体实施方式
本申请实施例提供了真空测量装置及深冷液体储运系统，解决了或部分解决了现有技术中热偶规因真空度测量极限的限制，无法对高真空区段进行测量，无法对夹层真空度的变化过程进行监测，无法实现夹层真空失效预警的技术问题，通过在组合真空规管内部设置热偶规及热阴极电离规，将组合真空规管通过真空阀及过渡接头与待测设备进行密封连接，再将真空测量仪与组合真空规管连通，并与热偶规及热阴极电离规电性连接，实现了高真空度区段的测量，能对待测设备的真空度进行全程测量及真空失效预判的技术效果。
实施例一
参见附图1和2，本申请提供了一种真空测量装置，包括：组合真空规管2、真空阀4、过渡接头7及真空测量仪3，其中：
组合真空规管2内部设置有热偶规及热阴极电离规；真空阀4的一端与组合真空规管2密封连接，另一端与过渡接头7的一端密封连接；过渡接头7的另一端设置为用于伸入待测设备1的真空腔室的侧量端，并与待测设备1密封固定，使真空腔室与真空阀4及组合真空规管2能形成通路；真空测量仪3与组合真空规管2连通，并与热偶规及热阴极电离规电性连接。
参见附图4，当在低真空区段测量时，热偶规对待测设备1的真空度进行测量，其测量原理是利用气体分子热传导能力与真空度之间的函数关系，根据气体分子从热偶丝上带走的热量换算成真空度，测量范围为0.1Pa至大气压；当在高真空区段测量时，热阴极电离规对待测设备1的真空度进行测量，其测量原理为通过加热灯丝释放热电子，热电子在加速的过程中与气体分子发生碰撞产生阳离子并被收集，通过收集的阳离子数换算成相应的真空度，其测量范围为小于0.1Pa。因高真空区段中的电子是通过热阴极电离规的加热灯丝获得，因此不存存真空高压放电问题；而加热灯丝的加热工作温度远低于天然气体的燃点；另外，热电子在加速过程中所形成的电流常小，其放电所形成的电火花能量不足足以引爆天然气混合性爆炸气体。
经检测，该组合真空规管2的防爆等级达到本安型ⅡB级，根据GB 3836.1-2010《爆炸性气体环境用电气设备第1部分：通用要求》规定，其静电火花能量≤0.06mJ，而根据GB12158-2006《防止静电事故通用导则》，天然气混合爆炸气体(甲烷)的最小静电点火能为0.27mJ，因此此种组合真空规管在天然气爆炸混合气环境中可安全使用。
进一步的，组合真空规管2与真空阀4通过第一高真空法兰5连接固定；第一高真空法兰5之间设置有第一金属密封垫板6；过渡接头7与4真空阀通过第二高真空法兰连接固定；第二高真空法兰之间设置有第二金属密封垫板。作为一种优选的实施例，第一金属密封垫板6及第二金属密封垫板都为无氧铜制环形板。真空阀4与组合真空规管2及过渡接头7的连接都采用高真空专用CF法兰(Conflat Flang)连接，采用无氧铜金属的静密封结构，与传统封胶密封相比，由于没有了封装用密封胶，因而整个真空阀的放气率极低，而且金属密封垫板可承受高温烘烤，因此在着火等危险情况下仍能保持优良的密封性能。CF法兰金属密封形式，能耐较高温度的烘烤，因此可将整个装置组装完成并经密封性能检验合格后，直接与罐体焊接，避免焊接后的二次组装，有利于提高整个装置的气密可靠性。
进一步的，真空阀4采用不锈钢制成，并经酸洗、钝化及脱酯处理后再装配到真空测量装置中；过渡接头7采用奥氏体不锈钢制成。
进一步的，当进行真空度检测时，真空测量仪3通过组合真空规管2、真空阀4及过渡接头7检测并获得真空腔室的初检真空度，当初检真空度大于等于0.1Pa且小于等于大气压时，真空测量仪发送指令到热偶规，热偶规测量待测设备1的真空腔室的真空度，此时，热阴极电离规不工作。当初检真空度小于0.1Pa时，真空测量仪3发送指令到热阴极电离规，热阴极电离规测量待测设备的真空腔室的真空度，此时，热偶规不工作。
本申请提供的真空测量装置一方面解决了现有真空测量装置无法测量高真空区段的问题，实现了对夹层真空度的全程测量及真空失效预判，为恢复夹层真空度提供了充分的准备时间；另一方面，该真空测量装置所有连接均采用符合国际标准的专用真空密封接头，方便维修与更换，并采用金属垫片密封，放气率极低；另外还实现了模块化设计制作，具备操作方便以及美观的优点。
实施例二
参见附图1和2，本申请还提供了一种深冷液体储运系统，包括实施例一的真空测量装置，还包括深冷液体储运设备，
该深冷液体储运设备为储运深冷液体的真空绝热夹套罐体，真空绝热夹套罐体的夹套空间为真空腔室。深冷液体的静电火花点火能量不大于0.06mJ；深冷液体可以是液化天然气、氧、氮或氩中的一种。过渡接头插入夹套空间，并与真空绝热夹套罐体的外壳焊接固定。
进一步的，参见附图2和3，当真空绝热夹套罐体的夹层绝热形式为真空粉末绝热时，真空测量装置还设置有过滤部件8，过滤部件8固定在过渡接头7伸入夹套空间的端部；过滤部件8为多孔材料制作而成，能阻隔夹套空间中的粉末绝热颗粒进入过渡接头7中。作为一种优选的实施例，过滤部件8通过粉末烧结成多孔材料；过滤部件8与过渡接头7的端部通过螺纹固定。过滤部件8利用材料的多孔性质，阻挡了夹层中的粉末绝热颗粒，防止对组合真空规管2的破坏，而气体分子则能顺利通过过滤部件8，从而实现了夹层真空度的测量，当夹层绝热形式为高真空多层缠绕时，则可取消该过滤部件8。
该深冷液体储运系统能进行真空绝热夹套罐体的高真空度区段的测量，能对真空绝热夹套罐体的真空度进行全程测量及真空失效预判。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种真空测量装置，其特征在于，包括：组合真空规管、真空阀、过渡接头及真空测量仪，其中：
所述组合真空规管内部设置有热偶规及热阴极电离规；
所述真空阀的一端与所述组合真空规管密封连接，另一端与所述过渡接头的一端密封连接；
所述过渡接头的另一端设置为用于伸入待测设备的真空腔室的侧两端，并与所述待测设备密封固定，使所述真空腔室与所述真空阀及所述组合真空规管能形成通路；
所述真空测量仪与所述组合真空规管连通，并与所述热偶规及所述热阴极电离规电性连接。
2.如权利要求1所述的真空测量装置，其特征在于，
所述组合真空规管与所述真空阀通过第一高真空法兰连接固定；
所述第一高真空法兰之间设置有第一金属密封垫板；
所述过渡接头与所述真空阀通过第二高真空法兰连接固定；
所述第二高真空法兰之间设置有第二金属密封垫板。
3.如权利要求2所述的真空测量装置，其特征在于，所述第一金属密封垫板及所述第二金属密封垫板都为无氧铜制环形板。
4.如权利要求1所述的真空测量装置，其特征在于，
所述真空阀采用不锈钢制成，并经酸洗、钝化及脱酯处理后再装配到所述真空测量装置中；
所述过渡接头采用奥氏体不锈钢制成。
5.如权利要求1所述的真空测量装置，其特征在于，所述真空测量仪，用于：
在进行真空度检测时，通过所述组合真空规管、所述真空阀及所述过渡接头检测并获得所述真空腔室的初检真空度；
当所述初检真空度大于等于0.1Pa且小于等于大气压时，发送指令到所述热偶规，指示所述热偶规测量所述待测设备内的真空腔室的真空度，此时，所述热阴极电离规不工作；
当所述初检真空度小于0.1Pa时，发送指令到所述热阴极电离规，指示所述热阴极电离规测量所述待测设备的真空腔室内的真空度，此时，所述热偶规不工作。
6.一种深冷液体储运系统，其特征在于，包括权利要求1～5任一项所述的真空测量装置，还包括深冷液体储运设备，
所述储运深冷液体的真空绝热夹套罐体，所述真空绝热夹套罐体的夹套空间为所述真空腔室；
所述过渡接头的另一端伸入所述深冷液体储运设备的真空腔室，并与所述深冷液体储运设备密封固定，使所述真空腔室与所述真空阀及所述组合真空规管能形成通路。
7.如权利要求6所述的深冷液体储运系统，其特征在于，
所述深冷液体的静电火花点火能量不大于0.06mJ；
所述深冷液体可以是液化天然气、氧、氮或氩中的一种。
8.如权利要求6所述的深冷液体储运系统，其特征在于，所述过渡接头插入所述夹套空间，并与所述真空绝热夹套罐体的外壳焊接固定。
9.如权利要求6所述的深冷液体储运系统，其特征在于，
当所述真空绝热夹套罐体的夹层绝热形式为真空粉末绝热时，所述真空测量装置还设置有过滤部件，
所述过滤部件固定在所述过渡接头伸入所述夹套空间的端部；
所述过滤部件为多孔材料制作而成。
10.如权利要求9所述的深冷液体储运系统，其特征在于，
所述过滤部件通过粉末烧结成多孔材料；
所述过滤部件与所述过渡接头的端部螺纹固定。
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