CN109373178A - 用于检测低温绝热气瓶蒸发率的低温液体充装方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于检测低温绝热气瓶蒸发率的低温液体充装方法及其充装系统，方法包括以下步骤：预冷低温绝热气瓶，打开放空阀门和旁通阀门，旁通阀门与低温储罐连通，关闭主阀门，旁通阀门以第一预定充装质量速率对低温绝热气瓶进行第二次预冷，大流量充装低温绝热气瓶，增大电动阀门开度，开启主阀门且关闭旁通阀门，来自低温储罐的液体经由主阀门通过旋流发生器以第二预定充装质量速率充装低温绝热气瓶，当低温绝热气瓶内液体质量达到75％的充装率时停止；减小电动阀门开度，来自低温储罐的液体经由主阀门通过旋流发生器以第三预定充装质量速率充装低温绝热气瓶，充装至额定充装率后，关闭主阀门，静置预定时间直到内液面停止旋转，充装完成。

Description

用于检测低温绝热气瓶蒸发率的低温液体充装方法及系统

技术领域

本发明属于低温绝热气瓶技术领域，特别是一种用于检测低温绝热气瓶蒸发率的低温液体充装方法及其充装系统。

背景技术

低温绝热气瓶是具有重要工业应用的低温设备，主要用于储存通过低温制冷技术获得的液态低温产品，例如液氮、液氧、液氦、液氢以及液化天然气等。而在储存这些低温产品的同时，由于其温度远低于环境温度，因此在储放过程中会有外界热量通过容器壁传入容器内部，引起低温液体的蒸发，进而导致容器内部压力升高并造成一部分低温液体的损失。在这一过程中，传入的热量会因容器本身的绝热性能而不同，绝热性能的高低影响着低温容器储存低温液体质量的好坏。用于评价这一性能的指标称为静态日蒸发率，根据国标中规定的方法，检测蒸发率耗时较长，普遍在72---96小时甚至以上。同时用于待检测低温绝热气瓶的低温液体充装方法并未明确规定，而是直接规定充装完毕后静置48小时以确保测试阶段低温容器处于热平衡状态，这一规定直接占用了近50％的检测时间，在静置期间同样会损失相当量的低温液体。因此缩短充装时间将会大幅缩减检测用时，为快速检测低温绝热气瓶静态日蒸发率提供先决条件。传统充装方式静置48h的意义在于使气瓶内部达到平衡状态，以供检测蒸发率时其结果更为可靠准确，快速充装系统也应极力确保充装完毕后气瓶内部低温液体处于较为平衡的状态。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种用于检测低温绝热气瓶蒸发率的低温液体充装方法及其充装系统以解决检测时间较长的问题。本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种用于检测低温绝热气瓶蒸发率的低温液体充装方法包括以下步骤：

第一步骤中，利用低温气体进行第一次预冷，打开气瓶放空阀门和进液阀门，打开低温储罐放气阀门，低温储罐放气阀门和气瓶进液阀门连通，关闭其他阀门，通过气体管路利用低温气体进行第一次预冷，该过程无需控制气体流速，

第二步骤中，预冷低温绝热气瓶，打开放空阀门和旁通阀门，旁通阀门与低温储罐连通，关闭主阀门，通过旁通阀门以第一预定充装质量速率对低温绝热气瓶进行第二次预冷，

第三步骤中，大流量充装低温绝热气瓶，增大电动阀门开度，开启主阀门且关闭旁通阀门，来自低温储罐的液体经由主阀门通过旋流发生器以第二预定充装质量速率充装低温绝热气瓶，当低温绝热气瓶内液体质量达到75％或充满率的75％时的充装率时停止；

第四步骤中，减小电动阀门开度，来自低温储罐的液体经由主阀门通过旋流发生器以第三预定充装质量速率充装低温绝热气瓶，充装至额定充装率后，关闭主阀门，静置预定时间直到低温绝热气瓶内液面停止旋转，充装完成。

在所述的方法中，第二步骤，第一预定充装质量速率q_{m_1}为，其中，式中系数5％仅在额定充满率时取该值，如若是自定义充满率则该值为自定义充满率的5％；q_{m_1}---第一预定充装质量速率，kg/min；V---低温绝热气瓶有效容积，m³；ρ---低温液体标况下密度，kg/m³。

在所述的方法中，第二步骤，(备选第一预定充装质量速率q_{m_1′}为，其中，q_{m_1′}---备选第一预定充装质量速率，kg/min；V---低温绝热气瓶有效容积，m³；ρ---低温液体标况下密度，kg/m³；m_q---低温绝热气瓶内胆及附件质量，kg；c_q---低温绝热气瓶内胆及附件平均比热容kJ/(kg·K)；r---低温液体汽化潜热，kJ/kg；T_∞---环境温度，K；T_s---低温液体标况下饱和温度，K。该步骤充装速率q_{m_1′}与3.中所述速率q_{m_1}为并列关系，其选择方式为容易计算者优先使用。

在所述的方法中，第三步骤中，第二预定充装质量速率q_{m_2}为，其中，q_{m_2}---第二预定充装质量速率，kg/min；V---低温绝热气瓶有效容积，m³；ρ---低温液体标况下密度，kg/m³，系数75％随充满率变化，如果是额定充满率则该数不变，如果是自定义充满率则该数为自定义充满率的75％。

在所述的方法中，第四步骤中，第三预定充装质量速率q_{m_3}为，其中，q_{m_3}---第三预定充装质量速率，kg/min；V---低温绝热气瓶有效容积，m³；，Φ---待检测气瓶额定充装率或充满率，％；ρ---低温液体标况下密度，kg/m³。

在所述的方法中，所述气瓶为低温绝热气瓶，低温储罐装有液氮。

在所述的方法中，第一步骤，利用低温气体进行第一次预冷，打开气瓶放空阀门和进液阀门，打开低温储罐放气阀门，低温储罐放气阀门和气瓶进液阀门连通，关闭其他阀门，通过气体管路利用低温气体进行第一次预冷，该过程无需控制气体流速，在所述的方法中，第二步骤，旁通阀门以第一预定充装质量速率对低温绝热气瓶进行第二次预冷使得液体浸湿低温绝热气瓶内壁，预冷低温绝热气瓶的预冷时间为10min，第三步骤中，大流量充装低温绝热气瓶的充装时间为20min。

在所述的方法中，所述第二预定充装质量速率大于第三预定充装质量速率，第三预定充装质量速率大于第一预定充装质量速率，第一、第二和第三预定充装质量速率通过控制单元自动化控制。

在所述的方法中，第三步骤中，低温绝热气瓶内液体质量达到75％或充满率的75％时的充装率时停止，进一步地，在一个实施例中，液体质量达到50％-90％或充满率的50％-90％时停止，换言之，可以在50％-90％之间浮动。在一个实施例中，选择自定义充满率后其系数75％可酌情缩减，推荐为自定义充满率的75％，保证该项速率为正数即可。相应地，第一预定充装质量速率q_{m_1}的5％相应浮动，即为1-充装率。

根据本发明的另一方面，一种实施所述方法的充装系统包括，

低温储罐，其配置成提供充装的低温液体，

低温绝热气瓶，其容纳来自所述低温储罐的低温液体，

电动阀门，其用于控制低温液体的流量，

流量检测单元，其用于检测所述流量，

主阀门，其一端经由流量检测单元连接电动阀门，另一端连接旋流发生器，

旋流发生器，其配置成充液过程对低温液体产生周向速度使得低温液体在管道内旋转流动，

旁路阀门，其一端连接在主阀门和流量检测单元之间，另一端连接在低温绝热气瓶和旋流发生器之间，其中，低温储罐、电动阀门、主阀门、旋流发生器和低温绝热气瓶形成主流道，低温储罐、电动阀门、旁路阀门和低温绝热气瓶形成旁路流道，

低温储罐放气阀门，其连接到低温绝热气瓶进液阀门，

放空阀门，其连接所述低温绝热气瓶，

质量检测单元，其测量低温绝热气瓶的质量，

压力传感器，其测量所述低温绝热气瓶的压力，

数据采集单元，其连接所述质量检测单元和压力传感器以采集质量数据和压力数据，

控制单元，其连接所述数据采集单元和电动阀门，所述控制单元基于所述质量数据和压力数据控制电动阀门的开度以预定充装质量速率充装低温绝热气瓶。

在所述的充装系统中，低温储罐装有液氮，所述气瓶为低温绝热气瓶，流量检测单元为流量计，质量检测单元为电子秤，控制单元为通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA，所述控制单元包括存储器，所述存储器包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器或电子可擦除可编程只读存储器EEPROM。

和现有技术相比，本发明具有以下优点：

本方法规定了检测气瓶时的充装步骤及各步骤的充装速度，能够在较短的时间内达到热平衡状态。方法根据气瓶传热结构特点、瓶身材料以及传热性能等方面制定了相应的充装步骤。充装过程开始阶段如果没有预冷而是直接充灌低温液体，由于气瓶瓶身处于常温状态，瓶身温度相对低温液体温度较高，因此充装进去的低温液体与瓶身之间会有较大的温差，这一温差将导致低温液体急剧受热而大量蒸发，引起液面的剧烈波动，不仅造成大量浪费还会延缓到达热平衡的时间。为使充装过程不发生剧烈的蒸发现象，在充装开始阶段对气瓶进行预冷，预冷阶段采用小流量充装，充装结束后静置一定的时间，等待气瓶瓶身充分冷却下来。预冷结束后，便可以采用大流量继续充装，充装至一定容积后，为使最终阶段气瓶内低温液体界面状态稳定，转而采用小流量充装，直至额定充满率。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1是根据本发明一个实施例的用于检测低温绝热气瓶蒸发率的低温液体充装方法的步骤示意图；

图2是根据本发明一个实施例的实施用于检测低温绝热气瓶蒸发率的低温液体充装方法的流量控制示意图；

图3是根据本发明一个实施例的实施用于检测低温绝热气瓶蒸发率的低温液体充装方法的充装系统的结构示意图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

为了更好地理解，图1是根据本发明一个实施例的用于检测低温绝热气瓶蒸发率的低温液体充装方法的步骤示意图，如图1所示，第一步骤，利用低温气体进行第一次预冷，打开气瓶放空阀门和进液阀门，打开低温储罐放气阀门，低温储罐放气阀门和气瓶进液阀门连通，关闭其他阀门，通过气体管路利用低温气体进行第一次预冷，该过程无需控制气体流速，第二步骤中，预冷低温绝热气瓶，打开放空阀门和旁通阀门，旁通阀门与低温储罐连通，关闭主阀门，通过旁通阀门以第一预定充装质量速率对低温绝热气瓶进行第二次预冷，

第三步骤中，大流量充装低温绝热气瓶，增大电动阀门开度，开启主阀门且关闭旁通阀门，来自低温储罐的液体经由主阀门通过旋流发生器以第二预定充装质量速率充装低温绝热气瓶，当低温绝热气瓶内液体质量达到75％(或自定义充满率的75％时)的充装率时停止；

第四步骤中，减小电动阀门开度，来自低温储罐的液体经由主阀门通过旋流发生器以第三预定充装质量速率充装低温绝热气瓶，充装至额定充装率后，关闭主阀门，静置预定时间直到低温绝热气瓶内液面停止旋转，充装完成。

气瓶达到热平衡是测量静态蒸发率的基本前提，现有标准中规定的充装过程为了确保这一前提而采用了牺牲时间法满足热平衡的条件，因此也大幅增加了测量过程中的时间成本。本发明的目的正是为了缩短达到热平衡的时间，因而规定了相应的充装步骤及流程。在充装过程中采用旋流器使得液面能够稳定上升，而非激烈浮动，如此便可需要较短的时间达到热平衡状态。在模拟的结果中可以看到，采用相同的入口速度时，进口没有周向速度(即旋流)时，目视液面并非真实液面，而在其下方有相对较大的气泡；进口有周向速度时，目视液面为实际液面，液体内部夹杂相对较小的气泡量。

本发明可采用编程技术实现自动化充装，需要控制的变量主要为阀门开度以及旋流发生器的开闭。实施难度相对较小。

为了进一步理解本发明，参见图2，在一个实施例中，方法包括以下步骤：

(1).打开低温储罐放气阀门13、气瓶进液阀门、气瓶放空阀门2，关闭其余阀门，保持低温储罐和气瓶之间存在一条气体管路，即阀门13所在的通路，对气瓶进行第一次低温气体预冷，直至低温储罐和气相压力和环境大气压相差不超过0.5MPa时关闭该管路，开始液体充装。

(2).打开放空阀门，以规定的速率充装预冷。充装速率计算如下，

(式中系数5％仅在额定充满率时取该值，如若是自定义充满率则该值为自定义充满率的5％)或

其中，q_{m_1}、q_{m_1′}---第一预定充装质量速率及备选速率(选择时以容易计算者优先)，kg/min；V---气瓶有效容积，m³；ρ---低温液体标况下密度，kg/m³；m_q---气瓶内胆及附件质量，kg；C_q---气瓶内胆及附件平均比热容kJ/(kg·K)；r---低温液体汽化潜热，kJ/kg；T_∞---环境温度，K；T_s---低温液体标况下饱和温度，K。充装完毕后，静置10min。充装速度由计算机控制，最终充装液体以电子秤实际称出的重量为准。注意，预冷阶段并不使用旋流发生器，即关闭主阀门4开启旁通阀门8。

(3).静置结束后，控制阀门4加大流量，充装速率可由下式计算，

其中，q_{m_2}---第二预定充装质量速率，kg/min；V---低温绝热气瓶有效容积，m³；ρ---低温液体标况下密度，kg/m³，系数75％随充满率变化，如果是额定充满率则该数不变，如果是自定义充满率则该数为自定义充满率的75％。充装结束后不进行静置。充装结束后不进行静置。大流量充装阶段进液管口采用旋流发生器(即关闭旁通阀门8开启主阀门4)，以使得气瓶内液面能够较稳定上升。

(4).待电子秤指示气瓶内充装量达到75％时，由计算机控制阀门4减小开度降低流量，

式中，Φ---待检测气瓶额定充装率(选择自定义充满率后其系数75％可酌情缩减，推荐为自定义充满率的75％，保证该项速率为正数即可)，％；其余符号意义同上。

(5).充装至额定充满率后，关闭除放空阀门以外的所有阀门，静置180min。如此，观察气瓶内液面是否还有旋转过程，如有继续静置直至旋转迹象消失。充装过程完成。

在所述的方法中，第二步骤，第一预定充装质量速率q_{m_1}为，(式中系数5％仅在额定充满率时取该值，如若是自定义充满率则该值为自定义充满率的5％)或其中，q_{m_1}、q_{m_1′}---充装质量速率及备选速率(选择时以容易计算者优先)，kg/min；V---低温绝热气瓶有效容积，m³；ρ---低温液体标况下密度，kg/m³；m_q---气瓶内胆及附件质量，kg；C_q---气瓶内胆及附件平均比热容kJ/(kg·K)；r---低温液体汽化潜热，kJ/kg，T_∞---环境温度，K；T_s---低温液体标况下饱和温度，K。

在一个实施例中，一种所述的气瓶检测蒸发率时的低温液体充装系统的充装方法步骤包括：

液体充灌开始之前，打开低温储罐放气阀门、气瓶进液阀门和气瓶放空阀门，保证低温储罐和气瓶之间存在唯一气体通路，最终低温储罐中低温气体经由气瓶之后通入外界。

液体充灌开始时，打开放空阀门和进液阀门，其余阀门全部关闭，并将进液阀门与液氮箱连接。二者之间要有两路并联的管路，一路装有旋流发生器，另一路不安装旋流发生器。

第一个阶段是利用低温储罐内低温气体对气瓶进行第一次气体预冷，该过程无需控制气体流速，仅通过低温储罐气相压力大小决定该气体通路的开闭时间，当低温储罐气相压力降低后，低温储罐内低温液体饱和温度相应降低，以期减轻后续液体充装过程中液体因吸热导致蒸发的剧烈程度。

第二个阶段是对气瓶进行预冷，期间选择合适的小流量。预冷阶段应尽量是的液体区浸湿七瓶内壁，以使得气瓶内壁快速降温到达预冷的最佳效果。预冷阶段预计10min完成，该过程由计算机计时并控制电动阀门开度。

预冷完成后，开始大流量充装，该阶段要求气瓶内液面应尽量平稳，因此悬着旋流发生器来实现这一目的。该阶段开始后，由计算机控制电动阀门自动加大开度，并关闭旁路系统，打开安装有旋流发生器的主路。预计20min，充灌最终结果有电子秤反馈，当气瓶内液体质量达到额定质量的75％(或自定义充满率的75％)时，该阶段结束。

大流量充装完毕后，计算机控制电动阀门减小其开度，改用小流量充装至额定充满率。该过程为使气瓶内液面尽快停止旋转，可使用带有旋流发生器的管路，并选择与大流量充装阶段相反的旋流方向。

在所述的方法优选实施例中，第三步骤中，第二预定充装质量速率q_{m_2}为，其中，q_{m_2}---充装质量速率，kg/min；V---低温绝热气瓶有效容积，m³；ρ---低温液体标况下密度，kg/m³，系数75％随充满率变化，如果是额定充满率则该数不变，如果是自定义充满率则该数为自定义充满率的75％。

在所述的方法优选实施例中，第四步骤中，第三预定充装质量速率q_{m_3}为，其中，q_{m_3}---充装质量速率，kg/min；V---低温绝热气瓶有效容积，m³；，Φ---待检测气瓶额定充装率或自定义充满率(选择自定义充满率后其系数75％可酌情缩减，推荐为自定义充满率的75％，保证该项速率为正数即可)，％；ρ---低温液体标况下密度，kg/m³。

在所述的方法优选实施例中，所述气瓶为低温绝热气瓶低温储罐装有液氮。

在所述的方法优选实施例中，第一步骤，利用低温气体进行第一次预冷，打开气瓶放空阀门和进液阀门，打开低温储罐放气阀门，低温储罐放气阀门和气瓶进液阀门连通，关闭其他阀门，通过气体管路利用低温气体进行第一次预冷，该过程无需控制气体流速，第二步骤，旁通阀门以第一预定充装质量速率对低温绝热气瓶进行第二次预冷使得液体浸湿低温绝热气瓶内壁，预冷低温绝热气瓶的预冷时间为10min，第三步骤中，大流量充装低温绝热气瓶的充装时间为20min。

在所述的方法优选实施例中，所述第二预定充装质量速率大于第三预定充装质量速率，第三预定充装质量速率大于第一预定充装质量速率，第一、第二和第三预定充装质量速率通过控制单元自动化控制。

根据本发明的另一方面，如图3所示，一种实施所述方法的充装系统包括，

低温储罐7，其配置成提供充装的低温液体，

低温绝热气瓶1，其容纳来自所述低温储罐7的低温液体，

电动阀门6，其用于控制低温液体的流量，

流量检测单元5，其用于检测所述流量，

主阀门4，其一端经由流量检测单元5连接电动阀门，另一端连接旋流发生器3，

低温储罐放气阀门13，其连接低温绝热气瓶进液阀门，并与进液阀门形成一气体通路，

低温储罐第二放气阀门14，其与环境相连通，

旋流发生器3，其配置成充液过程对低温液体产生周向速度使得低温液体在管道内旋转流动，

旁路阀门8，其一端连接在主阀门4和流量检测单元5之间，另一端连接在低温绝热气瓶1和旋流发生器3之间，其中，低温储罐7、电动阀门6、主阀门4、旋流发生器3和低温绝热气瓶1形成主流道，低温储罐7、电动阀门6、旁路阀门8和低温绝热气瓶1形成旁路流道，

放空阀门2，其连接所述低温绝热气瓶1，

质量检测单元10，其测量低温绝热气瓶1的质量，

压力传感器9，其测量所述低温绝热气瓶1的压力，

数据采集单元11，其连接所述质量检测单元10和压力传感器9以采集质量数据和压力数据，

控制单元12，其连接所述数据采集单元11和电动阀门6，所述控制单元12基于所述质量数据和压力数据控制电动阀门6的开度以预定充装质量速率充装低温绝热气瓶1。

在所述的充装系统中，低温储罐7为液氮箱，所述低温绝热气瓶1为气瓶，流量检测单元5为流量计，质量检测单元10为电子秤，控制单元12为通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA，所述控制单元包括存储器，所述存储器包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器或电子可擦除可编程只读存储器EEPROM。

在一个实施例中，所述放空阀门2位于待检测气瓶之上，取决于气瓶设计厂家，用于在充灌过程中排出气瓶内部的空气以及由于漏热而蒸发的低温气体工质。

在一个实施例中，所述旋流发生器安装在进液管之前，另有一路旁路与旋流发生器所处的管路处于并联状态。其作用在于使充液过程产生周向速度，即在管道内呈现旋转流动，如此一来最终会使气瓶内液面较为稳定的上升，不至于出现较大波动。

在一个实施例中，所述电动阀门可以控制其自身开度，借以控制进液管道内的流量大小。

在一个实施例中，所述流量计用于监测管道内流量大小，并与主阀门组成闭环反馈系统。

在一个实施例中，所述液氮箱为充灌气瓶提供低温工质。

在一个实施例中，所述压力传感器用于监测气瓶内部实时压力。

在一个实施例中，所述电子秤用于实时测量气瓶内部充进液体的质量，并与流量计联合分析最终液体充灌量。

在一个实施例中，所述计算机控制器和数据采集器用于监测气瓶内各部实时数据，并反馈给执行机构。

在一个实施例中，在所述的气瓶检测蒸发率时的低温液体充装系统及方法中，所述低温液体充装系统包括用于控制阀门开度的计算机控制器，所述计算机控制器包括通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA，所述控制器包括存储器，所述存储器包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器或电子可擦除可编程只读存储器EEPROM。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (10)

1.一种用于检测低温绝热气瓶蒸发率的低温液体充装方法，所述方法包括以下步骤：

第一步骤(S1)中，开启低温储罐放气阀门，打开气瓶进液阀门和放空阀门，低温储罐放气阀门与气瓶进液阀门连通，低温储罐内低温气体进入气瓶进行第一步预冷，至低温储罐气相压力降至与大气压相差0.5MPa时关闭低温储罐放气阀门，打开低温储罐出液阀门，

第二步骤(S2)中，预冷低温绝热气瓶，打开放空阀门和旁通阀门，旁通阀门与低温储罐连通，关闭主阀门，通过旁通阀门以第一预定充装质量速率对低温绝热气瓶进行第二次预冷，

第三步骤(S3)中，大流量充装低温绝热气瓶，增大电动阀门开度，开启主阀门且关闭旁通阀门，来自低温储罐的液体经由主阀门通过旋流发生器以第二预定充装质量速率充装低温绝热气瓶，当低温绝热气瓶内液体质量达到75％或充满率的75％时的充装率时停止；

第四步骤(S4)中，减小电动阀门开度，来自低温储罐的液体经由主阀门通过旋流发生器以第三预定充装质量速率充装低温绝热气瓶，充装至额定充装率后，关闭主阀门，静置预定时间直到低温绝热气瓶内液面停止旋转，充装完成。

2.根据权利要求1所述的方法中，其中，优选的，第一步骤(S1)，在充装之前打开低温储罐至气瓶进液阀门的通路，关闭其他管路，打开气瓶放气阀门，利用低温气体进行对气瓶第一次预冷，管路关闭的判定条件在于低温储罐气相压力，在气相压力与环境大气压相差0.5MPa以内时，关闭气体管路。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，第二步骤(S2)，第一预定充装质量速率q_{m_1}为，其中，式中系数5％仅在额定充满率时取该值，如若是自定义充满率则该值为自定义充满率的5％；q_{m_1}---第一预定充装质量速率，kg/min；V---低温绝热气瓶有效容积，m³；ρ---低温液体标况下密度，kg/m³。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，第二步骤(S2)，备选第一预定充装质量速率q_{m_l′}为，其中，q_{m_1′}---备选第一预定充装质量速率，kg/min；V---低温绝热气瓶有效容积，m³；ρ---低温液体标况下密度，kg/m³；m_q---低温绝热气瓶内胆及附件质量，kg；c_q---低温绝热气瓶内胆及附件平均比热容kJ/(kg·K)；r---低温液体汽化潜热，kJ/kg；T_∞---环境温度，K；T_s---低温液体标况下饱和温度，K。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，第三步骤(S3)中，第二预定充装质量速率q_{m_2}为，其中，q_{m_2}---充装质量速率，kg/min；V---低温绝热气瓶有效容积，m³；ρ---低温液体标况下密度，kg/m³。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，第四步骤(S4)中，第三预定充装质量速率q_{m_3}为，其中，q_{m_3}---充装质量速率，kg/min；V---低温绝热气瓶有效容积，m³；，Φ---待检测气瓶额定充装率，％；ρ---低温液体标况下密度，kg/m³。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述气瓶为低温绝热气瓶低温储罐装有液氮。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，第二步骤(S2)，旁通阀门以第一预定充装质量速率对低温绝热气瓶进行第二次预冷使得液体浸湿低温绝热气瓶内壁，预冷低温绝热气瓶的预冷时间为10min，第三步骤(S3)中，大流量充装低温绝热气瓶的充装时间为20min。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二预定充装质量速率大于第三预定充装质量速率，第三预定充装质量速率大于第一预定充装质量速率，第一、第二和第三预定充装质量速率通过控制单元自动化控制。

10.一种实施权利要求1-9中任一项所述方法的充装系统，所述充装系统包括，

低温储罐，其配置成提供充装的低温液体，

低温绝热气瓶，其容纳来自所述低温储罐的低温液体，

电动阀门，其用于控制低温液体的流量，

流量检测单元，其用于检测所述流量，

主阀门，其一端经由流量检测单元连接电动阀门，另一端连接旋流发生器，

旋流发生器，其配置成充液过程对低温液体产生周向速度使得低温液体在管道内旋转流动，

旁路阀门，其一端连接在主阀门和流量检测单元之间，另一端连接在低温绝热气瓶和旋流发生器之间，其中，低温储罐、电动阀门、主阀门、旋流发生器和低温绝热气瓶形成主流道，低温储罐、电动阀门、旁路阀门和低温绝热气瓶形成旁路流道，

低温储罐放气阀门，其连接到低温绝热气瓶进液阀门，

放空阀门，其连接所述低温绝热气瓶，

质量检测单元，其测量低温绝热气瓶的质量，

压力传感器，其测量所述低温绝热气瓶的压力，

数据采集单元，其连接所述质量检测单元和压力传感器以采集质量数据和压力数据，

控制单元，其连接所述数据采集单元和电动阀门，所述控制单元基于所述质量数据和压力数据控制电动阀门的开度以预定充装质量速率充装低温绝热气瓶。