CN109655370A - 车用lng气瓶静态蒸发率保压测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车用LNG气瓶静态蒸发率保压测试装置，其特征在于，包括底座，所述底座上设有测试管，所述测试管前端与被检瓶的放空管连接，后端与气体回收管路连接，所述测试管上从前至后依次设有升温器、温度计、压力表、流量计、微启式安全阀，所述测试管上压力表、流量计间设有全启式安全阀、放空截止阀。本发明采用整体装置直接与绝热气瓶管路连接，无需像现有技术中一样将各部件依次与气瓶管路连接，既节省了组装时间，同时避免了多次拆装影响部件间的气密性。
Description
技术领域
本发明涉及绝热气瓶的静态蒸发率测试，具体地指一种车用LNG气瓶静态蒸发率保压测试装置及测试方法。
背景技术
随着GB/T 34347-2017《低温绝热气瓶定期检验与评定》的发布与实施，全国车用LNG气瓶定期检验已有相对统一的方法。该标准中，关于车用LNG气瓶检验已允许采用非拆卸的方法，直接基于LNG介质进行检验测试。试验装置为在被检件的放空管路上依次设置放空管阀、升温器、温度计、气体质量流量计。试验过程为：绝热气瓶内充液结束后至少静止48h，静止期间打开放空阀→当内胆表压力接近为零时接入流量计，流量稳定后每隔1h记录数据→计算静态蒸发率。
该方法极大提高了该类气瓶的检验效率，但在实际工作中，车用LNG气瓶不同于工业用低温绝热气瓶，其工作环境主要应用于公交、长途客车、货车，而在国内多数区域起公共服务作用的公交、客车数量并不富裕，通常较满负荷排工运行。而车用LNG气瓶检验的基本检验周期至少48h以上，检验完成后瓶内压力为0，若设备未单独设置自增压系统，则至少需要一天以上时间待其升压，车辆方可驶离检验站，以至于每次检验会造成车辆滞留4天左右时间，对市政公共服务造成巨大压力，对企业造成较大的经济负担。
江仰春在2015年《机电技术》第3期中公开了一种车载LNG气瓶在线检测装置，实现气瓶的在线不拆卸检验，在被检瓶的管路上依次向后设置安全阀、压力表、压力控制器、升温器、温度计、质量流量计，利用压力控制器保持瓶内的检测压力相对恒定，现有气瓶自带放空管、放空阀、显示瓶内压力的压力表。试验过程即直接利用该装置进行检验。但该装置具有如下缺陷：
1.测试时需将上述部件依次组装于气瓶的管路上，组装时间长、多次拆装后气密性差；2.压力控制器后设有升温装置而无压力表，压力控制器存在压差，其后不一定是常压，且由升温温差导致体积膨胀，压力控制器前在压力环境下介质的蒸发量体积密度在压力控制器后又发生变化，由此记录的流量值失真，导致所测数据误差较大；3.测量结束后，整套设备内含有较高压力，而无泄压措施，拆卸过程带压操作，操作人员安全得不到保障；4.只改变单一压力，未改变其它参数，而不同压力情况下，介质物性参数有很大差别，如按原公式计算α20无法得到真实数据。
因此，需要开发出一种结构简单、测量误差小、操作安全的车用LNG气瓶静态蒸发率保压测试装置及测试方法。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种结构简单、测量误差小、操作安全的车用LNG气瓶静态蒸发率保压测试装置及测试方法
本发明的技术方案为：一种车用LNG气瓶静态蒸发率保压测试装置，其特征在于，包括底座，所述底座上设有测试管，所述测试管一端与被检瓶的放空管连接，另一端与气体回收管路连接，所述测试管上从前至后依次设有升温器、温度计、压力表、流量计、微启式安全阀，所述测试管上压力表、流量计间设有全启式安全阀、放空截止阀。
优选的，所述测试管包括从前至后依次设置的第一金属管、第二金属管、第三金属管，所述第二金属管的前后两端分别与第一金属管、第三金属管可拆卸式连接；
所述升温器、温度计、压力表从前至后依次设置于第一金属管上，所述第一金属管在压力表后设置全启式安全阀、放空截止阀；所述流量计设置于第二金属管上；所述微启式安全阀设置于第三金属管上。
进一步的，所述第一金属管后端、第二金属管前后端、第三金属管的前端均螺纹连接有气动快速接头，所述第一金属管后端、第二金属管前端的气动快速接头间卡接第一连接管，所述第二金属管后端、第三金属管的气动快速接头间卡接第二连接管。
优选的，所述第一金属管通过第一支撑部件固定于底座上。
进一步的，所述第一支撑部件包括设置于底座上的固定块以及位于固定块上方的锁紧块，所述固定块顶面下凹、锁紧块底面上凹共同形成与第一金属管横截面对应的锁紧槽，螺栓向下穿过锁紧块将固定块、锁紧块固连。
优选的，所述第三金属管通过第二支撑部件固定于底座上。
优选的，所述第一金属管前端与被检瓶的放空管连接。
本发明还提供上述车用LNG气瓶静态蒸发率保压测试装置的测试方法，步骤为：
a.打开被检瓶放空管上自带的放空阀，当被检瓶内压力放空至低于但接近微启式安全阀的开启压力时，关闭放空阀；
b.将车用LNG气瓶静态蒸发率保压测试装置接入，保持放空截止阀关闭，此时微启式安全阀为关闭状态；
c.打开放空阀，当被检瓶内压力缓慢上升至微启式安全阀开启后，观察压力表读数，变化范围不超过％时判断被检瓶达到稳态平衡，开始在设定时间内间隔记录温度计、压力表、流量计数据；
d.测试结束后关闭放空阀，开启放空截止阀，拆卸车用LNG气瓶静态蒸发率保压测试装置，计算高真空多层绝热静态蒸发率α20。
优选的，步骤a中通过被检瓶上自带压力表查看被检瓶内压力。
优选的，步骤d中计算高真空多层绝热静态蒸发率α20时，先将测试得到的稳态压力值换算成绝对压力值，参数试验环境压力下饱和液体的汽化潜热h和试验时被检件内日平均压力对应的深冷液体饱和温度T2其数值采用绝对压力值对应的饱和液体汽化潜热、深冷液体饱和温度。
本发明的有益效果为：
1.采用整体装置直接与绝热气瓶管路连接，无需像现有技术中一样将各部件依次与气瓶管路连接，既节省了组装时间，同时避免了多次拆装影响部件间的气密性。
2.流量计位于可拆卸连接的第二金属管上，由于流量计属于精密仪器，需要经常检定，拆卸式连接方便进行周期性检定。升温器位于管路最前端，微启式安全阀位于管路的最后端，因此通过流量计的前后压力环境相同，且流量计前后介质的蒸发量、体积密度相同，记录的流量值真实准确。
3.设置了手动操作的放空截止阀，在测试完毕关闭气瓶阀门后，打开该放空截止阀放空管路压力后方可拆卸设备，避免带压拆卸，保障了测试人员的安全。全启式安全阀则作为安全保护装置，在微启式安全阀失效时起跳从而规避超压风险，其整定压力通常大于微启式安全阀全部开启时的压力,小于其余部件所能承受最大压力。
4.采用微启式安全阀为保压稳压元件，初态为关闭状态，系统内压力缓慢上升至微启式安全阀开启，并且随着气瓶压力缓慢升高，微启式安全阀开启高度逐渐增大，泄放量缓慢增大并最终在某一压力值达到介质受热蒸发量与微启式安全阀泄放量相等、瓶内压力与微启式安全阀的弹簧弹力相等的稳态平衡，从而实现稳态保压测量。
5.测试装置结构简单，操作方便，能够在车用LNG气瓶静态蒸发率测量的同时保证气瓶内保有足够压力，起到缩短检验时间，减轻公共市政压力的目的。
6.测试方法中通过先关闭放空截止阀保证测试的顺利进行，再通过放空截止阀的开启进行安全泄压。
7.测试方法中对高真空多层绝热静态蒸发率α20的参数h、T2进行修正，结果得到在检测环境相对稳定的情况下，保压测试法与标准测试法所得静态蒸发误差基本能够控制在5％以内，满足国标规定。
附图说明
图1为本发明车用LNG气瓶静态蒸发率保压测试装置的示意图
图2为本发明第一支撑部件侧视图
图3为本发明车用LNG气瓶静态蒸发率保压测试装置的测量状态示意图
其中：1-底座 2-升温器 3-温度计 4-压力表 5-全启式安全阀 6-放空截止阀 7-流量计 8-微启式安全阀 9-第一支撑部件 10-第二支撑部件 11-第一金属管 12-第二金属管 13-第三金属管 14-固定块 15-锁紧块 16-锁紧槽 17-螺栓 18-被检瓶 19-放空管20-放空阀 21-自带压力表 22-气动快速接头。
具体实施方式
下面具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1-2所示，本发明提供的一种车用LNG气瓶静态蒸发率保压测试装置，包括底座1，底座1上设有测试管，测试管前端与被检瓶18的放空管19连接，后端与气体回收管路连接，测试管上从前至后依次设有升温器2、温度计3、压力表4、流量计7、微启式安全阀8，测试管上压力表4、流量计7间设有全启式安全阀5、放空截止阀6。
测试管包括从前至后依次的第一金属管11、第二金属管12、第三金属管13，第二金属管12的前后两端分别与第一金属管11、第三金属管13可拆卸式连接；升温器2、温度计3、压力表4从前至后依次设置于第一金属管11上，第一金属管11在压力表4后设置全启式安全阀5、放空截止阀6(全启式安全阀5、放空截止阀6前后顺序可调换)；第二金属管上设有流量计7；第三金属管上设有微启式安全阀8。本实施例中，前后向同图1中左右向。
第一金属管11后端、第二金属管12前后端、第三金属管13的前端均螺纹连接有气动快速接头22，第一金属管11后端、第二金属管12前端的气动快速接头22间可拆卸式的卡接第一连接管(图中未标出)，第二金属管12后端、第三金属管13的气动快速接头22间可拆卸式的卡接第二连接管(图中未标出)。气动快速接头22为现有的气动快速接头，一端设有螺纹，另一端设有可拆卸式卡套。
第一金属管11通过第一支撑部件9固定于底座1上。第一支撑部件9包括设置于底座1上的固定块14以及位于固定块14上方的锁紧块15，固定块14顶面下凹、锁紧块15底面上凹共同形成与第一金属管11横截面对应的锁紧槽16，螺栓17向下穿过锁紧块15将固定块14、锁紧块15固连。
第三金属管13通过第二支撑部件10固定于底座14上。第二支撑部件10与第一支撑部件9结构相同。第一金属管11前端与被检瓶18的放空管19连接。全启式安全阀5作为安全保护装置，在微启式安全阀8失效时起跳从而规避超压风险，其整定压力通常大于微启式安全阀8全部开启时的压力，小于其余部件所能承受最大压力。本实施例中，底座1、第一支撑部件9、第二支撑部件10均为不锈钢材质，第一金属管11、第二金属管12、第三金属管13为304不锈钢金属管。全启式安全阀5、微启式安全阀8均为现有产品，流量计7为气体质量流量计。
如图3所示，本发明车用LNG气瓶静态蒸发率保压测试装置的测试方法，步骤为：
a.打开被检瓶18放空管19上自带的放空阀20，通过被检瓶18上的自带压力表21查看被检瓶18内压力(放空管19、放空阀20、自带压力表21均为现有技术中被检瓶18上的部件)，当被检瓶18内压力放空至低于但接近微启式安全阀8的开启压力时，关闭放空阀20；
b.将车用LNG气瓶静态蒸发率保压测试装置与放空管19连接，保持放空截止阀6关闭，此时微启式安全阀8为关闭状态；
c.打开放空阀20，当被检瓶1内压力缓慢上升使微启式安全阀8逐渐开启后，观察压力表4读数，变化范围不超过5％时判断被检瓶18达到稳态平衡(被检瓶18内形成封闭环境，随着气瓶漏热，系统内压力缓慢上升至微启式安全阀8开启，并且随着被检瓶18内压力缓慢升高，微启式安全阀8开启高度逐渐增大，泄放量缓慢增大并最终在某一压力值达到介质受热蒸发量与微启式安全阀8泄放量相等、瓶内压力与微启式安全阀的弹簧弹力相等的稳态平衡，从而实现稳态保压测量)，开始在设定时间内间隔记录温度计3、压力表6、流量计9数据；
d.测试结束后关闭放空阀20，开启放空截止阀8，拆卸车用LNG气瓶静态蒸发率保压测试装置，计算高真空多层绝热静态蒸发率α20，计算高真空多层绝热静态蒸发率α20时，先将测试时稳态压力值(由压力表4测得)换算成绝对压力值，参数试验环境压力下饱和液体的汽化潜热h和试验时被检件内日平均压力对应的深冷液体饱和温度T2其数值采用绝对压力值对应的饱和液体汽化潜热、深冷液体饱和温度。
本发明所探讨的静态蒸发率的保压测试方法，其运算方式主要基于标准GB/T18443.5-2010中的计算方法。但对于标准中第8.2.1条高真空多层绝热静态蒸发率α20计算公式中的h和T2参数选择，需进行修正，按照保压测试过程中稳态状态对应的压力表示值来选取。
以测试时稳态压力表示值为0.61MPa为例，则测试时被检件内绝对压力为0.71135MPa(绝对压力＝压力表示值+现场大气压值)，实验介质为天然气，主要成分为甲烷。查标准GB/T 18442.3-2011附录A表A.4中数据，0.71135MPa下可得到对应的饱和液体汽化潜热h＝438.55kJ/kg(蒸汽比焓-液体比焓)，对应深冷液体饱和温度T2＝142K，分别取代原常压环境下的饱和液体汽化潜热510.42kJ/kg和深冷液体饱和温度111.63K，再将所取值代入公式可得修正后的标准静态蒸发率值。
实验验证
采用国标中标准方法以及本发明中方法对车用LNG气瓶进行对比实验验证。
实验过程主要取同一充装至额定液位的车用LNG气瓶，静置后头24小时采用静态蒸发率保压测试法，测试并计算静态蒸发率α20’，测试完成后泄压，采用标准静态蒸发率测试方法继续测试24h并计算静态蒸发率α20”，对比分析其结果的正确性。如表1所示，为部分静态蒸发率对比结果。
表1实验对比数据示例
通过对比实验证明：在检测环境相对稳定的情况下，保压测试法与标准测试法所得静态蒸发误差基本能够控制在5％以内，满足GB/T18443.5-2010第7.1.6条规定，从而验证保压测试法的可行性。
Claims (9)
1.一种车用LNG气瓶静态蒸发率保压测试装置，其特征在于，包括底座(1)，所述底座(1)上设有测试管，所述测试管前端与被检瓶(18)的放空管(19)连接，后端与气体回收管路连接，所述测试管上从前至后依次设有升温器(2)、温度计(3)、压力表(4)、流量计(7)、微启式安全阀(8)，所述测试管上压力表(4)、流量计(7)间设有全启式安全阀(5)、放空截止阀(6)。
2.如权利要求1所述的用LNG气瓶静态蒸发率保压测试装置，其特征在于，所述测试管包括从前至后依次设置的第一金属管(11)、第二金属管(12)、第三金属管(13)，所述第二金属管(12)的前后两端分别与第一金属管(11)、第三金属管(13)可拆卸式连接；
所述升温器(2)、温度计(3)、压力表(4)从前至后依次设置于第一金属管(11)上，所述第一金属管(11)在压力表(4)后设置全启式安全阀(5)、放空截止阀(6)；所述流量计(7)设置于第二金属管(12)上；所述微启式安全阀(8)设置于第三金属管(13)上。
3.如权利要求2所述的车用LNG气瓶静态蒸发率保压测试装置，其特征在于，所述第一金属管(11)后端、第二金属管(12)前后端、第三金属管(13)的前端均螺纹连接有气动快速接头(22)，所述第一金属管(11)后端、第二金属管(12)前端的气动快速接头(22)间卡接第一连接管，所述第二金属管(12)后端、第三金属管(13)的气动快速接头(22)间卡接第二连接管。
4.如权利要求2所述的车用LNG气瓶静态蒸发率保压测试装置，其特征在于，所述第一金属管(11)通过第一支撑部件(9)固定于底座(1)上。
5.如权利要求4所述的车用LNG气瓶静态蒸发率保压测试装置，其特征在于，所述第一支撑部件(9)包括设置于底座(1)上的固定块(14)以及位于固定块(14)上方的锁紧块(15)，所述固定块(14)顶面下凹、锁紧块(15)底面上凹共同形成与第一金属管(11)横截面对应的锁紧槽(16)，螺栓(17)向下穿过锁紧块(15)将固定块(14)、锁紧块(15)固连。
6.如权利要求2所述的车用LNG气瓶静态蒸发率保压测试装置，其特征在于，所述第三金属管(13)通过第二支撑部件(10)固定于底座(14)上。
7.一种如权利要求1所述车用LNG气瓶静态蒸发率保压测试装置的测试方法，其特征在于，步骤为：
a.打开被检瓶(18)放空管(19)上自带的放空阀(20)，当被检瓶(18)内压力放空至低于但接近微启式安全阀(8)的开启压力时，关闭放空阀(20)；
b.将车用LNG气瓶静态蒸发率保压测试装置与放空管(19)连接，保持放空截止阀(6)关闭，此时微启式安全阀(8)为关闭状态；
c.打开放空阀(20)，当被检瓶(1)内压力缓慢上升使微启式安全阀(8)逐渐开启后，观察压力表(4)读数，变化范围不超过5％时判断被检瓶(18)达到稳态平衡，开始在设定时间内间隔记录温度计(3)、压力表(6)、流量计(9)数据；
d.测试结束后关闭放空阀(20)，开启放空截止阀(8)，拆卸车用LNG气瓶静态蒸发率保压测试装置，计算高真空多层绝热静态蒸发率α20。
8.如权利要求7所述车用LNG气瓶静态蒸发率保压测试装置的测试方法，其特征在于，步骤a中通过被检瓶(18)上的自带压力表(21)查看被检瓶(18)内压力。
9.如权利要求7所述车用LNG气瓶静态蒸发率保压测试装置的测试方法，其特征在于，步骤d中计算高真空多层绝热静态蒸发率α20时，先将测试得到的稳态压力值换算成绝对压力值，参数试验环境压力下饱和液体的汽化潜热h和试验时被检件内日平均压力对应的深冷液体饱和温度T2其数值采用绝对压力值对应的饱和液体汽化潜热、深冷液体饱和温度。
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