CN111550673B - 一种多贮罐并联加注装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液化气体填充技术领域，具体涉及一种多贮罐并联加注装置。至少两个所述第一贮箱上连接至少一个供压管路，所述供压管路上安装有第一阀门；第一液位传感器设置在所述贮箱内；液位控制器连接所述第一液位传感器和所述第一阀门，所述液位传感器可以根据所述第一液位传感器测得的第一贮箱内的液位数据，控制所述第一阀门开度，进而调节供压管路的流量，从而使得各所述第一贮箱内的液位相对平衡，满足发动机对持续高品质液氢供应的要求，且在调节过程更加的智能，无需人工操作，能够适应第一贮箱数量多的情况。

Description

一种多贮罐并联加注装置
技术领域
本发明涉及液化气体填充技术领域，具体涉及一种多贮罐并联加注装置。
背景技术
液体火箭发动机由于条件限制、工艺、流程等原因，在低温推进剂供应时，采用多个贮箱并联增压输送方式，即多个贮箱采用同一套增压气路增压，推进剂输出时多个液氢贮箱支路汇流成一路供给火箭发动机。由于各个贮箱气路、液路难以做到完全对称，导致并联的各个贮箱液位在增压过程中出现液位高低不平衡的现象。特别是对液氢推进剂，由于其密度只有71kg/m3，更容易出现液位不平衡现象，可能会出现某一贮箱内推进剂耗光的情况，影响发动机对品质的要求。在当前的氢氧火箭发动机试验台加注液氢的试验过程中，一般采用人工观测贮箱液位的方式，对某个液位下降快的贮箱，采用定时关闭增压气的方式防止贮箱液位下降过快，这种方式在较小流量供应时会使贮箱箱压出现较大的锯齿波扰动，造成加注品质下降。且随着火箭所需液氢流量的增大，贮箱个数的增多，采用人工观测的方式已不能满足要求，因此不能实现对各贮箱间的液位平衡的控制，不能满足发动机对液氢供应品质的要求。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服采用多个贮箱并联增压输送方式时，不能够满足发动机会液氢品质的要求，从而提供一种能够使发动机满足对液氢品质要求的多贮罐并联加注装置。
为解决上述问题，本发明的多贮罐并联加注装置，包括，至少两个第一贮箱，各所述第一贮箱上连接至少一个供压管路，所述供压管路上安装有第一阀门；第一液位传感器，设置在所述第一贮箱内；液位控制器，连接所述第一液位传感器和所述第一阀门，控制所述第一阀门开度。
其中，所述液位控制器具有一个，连接所有所述第一液位传感器和所有所述第一阀门。
其中，所述液位控制器与所述第一贮箱一一对应设置，所述液位控制器连接对应的所述第一贮箱内的所述第一液位传感器、和对应的所述第一贮箱的至少一个所述第一阀门，所有所述液位控制器与所述总控装置连接。
其中，还包括第二贮箱，所述第二贮箱上连接有第二增压管路，所述第二贮箱内设置有第二液位传感器；所述液位控制器与所述第一贮箱一一对应设置，所述液位控制器连接对应的所述第一贮箱内的所述第一液位传感器、和对应的所述第一贮箱的至少一个所述第一阀门，所有所述液位控制器与所述第二液位传感器连接。
其中，所述供压管路包括并联设置的第一增压管路和补增压管路，所述第一增压管路和所述补增压管路上都安装有所述第一阀门。
其中，所述第一增压管路和第二增压管路上设置有增压控制组件。
其中，所述增压控制组件包括串联在所述第一增压管路和所述第二增压管路上的第二阀门，以及连接所述第一增压管路和所述第二阀门、所述第二增压管路和所述第二阀门的压力反馈控制器。
其中，所述补增压管路上设有孔板。
其中，所述供压管路和第二增压管路并联连接，并通过减压器连接在气源上。
其中，所述第一贮箱和所述第二贮箱并联连接，并分别通过第三阀门与输送总管连通。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明的多贮罐并联加注装置，各所述第一贮箱上连接至少一个供压管路，所述供压管路上安装有第一阀门；第一液位传感器设置在所述贮箱内；液位控制器连接所述第一液位传感器和所述第一阀门，所述液位传感器可以根据所述第一液位传感器测得的第一贮箱内的数据，控制所述第一阀门开度，进而调节供压管路的流量，从而使得各所述第一贮箱内的液位相对平衡，满足发送机对持续高品质液氢供应的要求，且在调节过程更加的智能，无需人工操作，能够适应第一贮箱数量多的情况。
2.本发明的多贮罐并联加注装置还包括第二贮箱，所述第二贮箱内设置有第二液位传感器，所有所述液位控制器与所述第二液位传感器连接，所述第二液位传感器测得的第二贮箱内的液位为标准液位，所述液位控制器对第一贮箱内的液位调节可以参照标准液位，从而使得各所述第一贮箱内的液位和所述第二贮箱内的液位相对平衡，满足发送机对液氢供应品质的要求，且调节过程更加的智能，能够适应第一贮箱数量多的情况。
3.本发明的多贮罐并联加注装置，所述第一贮箱上连接有所述第一增压管路和所述补增压管路至少两个管路，在对第一贮箱内的液位进行调节时，可以减少因同时关闭所述第一增压管路和所述补增压管路而造成的第一贮箱的箱压出现较大的锯齿波扰动的程度，使得第一贮箱供应的液氢的品质更好。
4.本发明的多贮罐并联加注装置中增压控制组件的设置，在所述第一贮箱和所述第二贮箱内的液位下降过快时，增压控制组件减小第一增压管路和所述第二增压管路内的流量，甚至是切断第一增压管路和所述第二增压管路内，以防止所述第一贮箱和所述第二贮箱内的液位下降过快；
所述补增压管路的设置，在所述第一贮箱和所述第二贮箱内的液位下降过慢时，液位控制器控制第一阀门的开度，增加所述补增压管路的流量，使得所述第一贮箱和所述第二贮箱内的液位下降加快，从而实现对第一贮箱和第二贮箱内液位的控制，使得液氢满足发送机对供应品质的要求。
5.本发明的多贮罐并联加注装置，所述第一贮箱和所述第二贮箱是并联设置的，为多个贮箱并联增压输送方式，在输送总管上汇流成一路供给火箭发动机。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
图1为本发明的第一种实施方式的连接示意图；
图2为本发明的第二种实施方式的连接示意图；
附图标记说明：
1-第一贮箱；2-第一阀门；3-第一液位传感器；4-液位控制器；5-第一增压管路；6-补增压管路；7-第二贮箱；8-第二增压管路；9-第二液位传感器；10-第二阀门；11-压力反馈控制器；12-孔板；13-减压器；14-气源；15-第三阀门；16-输送总管；17-总控装置；18-支路；19-第四阀门；20-第五阀门；21-过滤器；22-流量计；23-软管。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例一：
本实施例的多贮罐并联加注装置，是采用多个贮箱并联增压输送方式，多个贮箱支路18汇流成一路进行供给火箭发动机，本实施例以液体火箭发动机试验台为例，贮箱内设置液氢，液氢供给火箭发动机。当然，本实施例中的多贮罐并联加注装置同样适用于其他的并联增压加注场合。
参阅图1所示，具有并联设置的五个第一贮箱1和一个第二贮箱7，第一贮箱1和第二贮箱7的规格是一样的。在第一贮箱1内设置第一液位传感器3，所述第二贮箱7内设置有第二液位传感器9，所述第一液位传感器3和所述第二液位传感器9可以选择相同的传感器，如分节式液位传感器。
所述第一贮箱1的入口处连接有一个供压管路，所述第二贮箱7的入口处连接有一个第二增压管路8，所述供压管路和第二增压管路8并联连接，并通过减压器13连接在气源14上。所述第一贮箱1和所述第二贮箱7的出口处通过相应的支路18与输送总管16连通，所述输送总管16与输液管路连接，在各所述支路18上设置第三阀门15，所述第一贮箱1和所述第二贮箱7内的液氢流经支路18后在输送总管16中汇流，流入到输液管路内并依次流经过滤器21、第四阀门19、流量计22、第五阀门20、对接软管23流入发动机入口内。由于本实施例为液氢加注时，各个管路都要能够适应相应的低温，如输液管路为低温输液管路。
所述供压管路包括并联设置的第一增压管路5和补增压管路6，所述第一增压管路5和所述补增压管路6上都安装有所述第一阀门2。所述第一增压管路5和第二增压管路8上设置有增压控制组件，所述增压控制组件包括串联在所述第一增压管路5和所述第二增压管路8上的第二阀门10，以及连接所述第一增压管路5和所述第二阀门10、所述第二增压管路8和所述第二阀门10的压力反馈控制器11；在所述补增压管路6上设有孔板12。也就是说，第一增压管路5上同时安装有增压控制组件和第一阀门2，受到增压控制组件和第一阀门2的控制，所述补增压管路6上同时安装有孔板12和第一阀门2，受孔板12和第一阀门2的控制，所述第二增压管路8上安装有增压控制组件，受到增压控制组件的控制。
本实施例中，所述液位控制器4与所述第一贮箱1一一对应设置，所述液位控制器4连接对应的所述第一贮箱1内的所述第一液位传感器3、和对应的所述第一贮箱1的两个所述第一阀门2，所有所述液位控制器4与所述第二液位传感器9连接。
各阀门的选用可以根据使用需求进行选择，本实施例中，所述第一阀门2可以选择气动开关阀，所述第二阀门10可以选择气动薄膜调节阀，所述第三阀门15、所述第四阀门19、所述第五阀门20可以选择液氢气动开关阀。
本实施例的多贮罐并联加注装置的工作流程如下，以将各个贮箱的液位差控制在0.1m以内进行描述。其他能够实现的调整方式同样适用。
所述增压控制组件分别控制所述第一增压管路5和所述第二增压管路8，在初始工作时所述第一增压管路5和所述第二增压管路8为接通的状态，所述补增压管路6在初始工作时为关闭状态。通过实时在线测量第一液位传感器3和第二液位传感器9，实时获得第一贮箱1和第二贮箱7内液位的高度，通过液位控制器4内的液位平衡控制程序与第二贮箱7的液位进行比较。对于与所述第二贮箱7内的液位相比液位下降较快的第一贮箱1，当该所述第一贮箱1内的液位低于所述第一贮箱1的液位0.05m时，所述液位控制器4控制第一增压管路5上的第一阀门2开度减少或是断开，该所述第一贮箱1上的第一增压管路5流量减小或被切断，在该所述第一贮箱1内的液位相对与第二贮箱7内的液位小于等于0.05m时，所述液位控制器4控制所述第一阀门2的开度或是打开，让所述第一增压管路5恢复成大流量状态或是接通状态。对于与所述第二贮箱7相比液位下降较慢的所述第一贮箱1，当该所述第一贮箱1内的液位高于第二贮箱7的液位0.05m时，液位控制器4控制所述第一阀门2动作，所述补增压管路6接通，则氢气依次流经孔板12、第一阀门2后进入到该所述第一贮箱1内，以补增控制气，使得第一贮箱1内的液氢流速变快；当该第一贮箱1内的液位相对于所述第二贮箱7内的液位小于等于0.05m时，所述液位控制器4控制所述第一阀门2关闭，补增压管路6被切断。通过这种实时在线的控制方法能够保证各个贮箱间的液位差不大于0.1m，控制精度高，结构简单，箱压变化小，液氢供应流量压力控制精度高；第一贮箱1和第二贮箱7增压过程中无须人工操作和干预，完全由计算机程序和自动执行机构完成，自动化程度高；该方法适用于密度较小的低温推进剂，如液氢等供应系统，2个以上贮箱的并联输送液位平衡控制，因此应用范围也广。
作为可变换的实施方式，所述第一贮箱1上连接两个供压管路，各所述供压管路上都安装有所述第一阀门2，所有所述第一阀门2与所述液位控制器4连接，受所述液位控制器4的控制。由于所述第一贮箱1上连接了两个供压管路，在所述第一贮箱1内的液位需要调节时，可以有多种调节方式，可以减少所述第一贮箱1上的两个供压管路被同时关闭的概率，有效避免第一贮箱1的箱压出现较大的锯齿波扰动，使得第一贮箱1供应的液氢的品质更好。
实施例二：
本实施例中的多贮罐并联加注装置，如图2所示，包括五个第一贮箱1，各所述第一贮箱1上连接一个供压管路，所述供压管路上安装有第一阀门2；第一液位传感器3设置在所述第一贮箱1内；液位控制器4连接所述第一液位传感器3和所述第一阀门2，控制所述第一阀门2开度。所述液位控制器4与所述第一贮箱1一一对应设置，所述液位控制器4连接对应的所述第一贮箱1内的所述第一液位传感器3、和对应的所述第一贮箱1的至少一个所述第一阀门2，所有所述液位控制器4与所述总控装置17连接。
各第一液位传感器3将对应所述第一阀门2内的液位数据传输到对应的所述液位控制器4中，由所述液位控制器4与所述总控装置17进行数据传输，总控装置17将相应的处理方式传输给所述液位控制器4，所述液位控制器4控制所述第一阀门2内的液位高度，来保证各个第一贮箱1间的液位差不大于设定值。
当然，也可以是，所述液位控制器4具有一个，连接所有所述第一液位传感器3和所有所述第一阀门2，所述液位控制器4能够统一的控制所述第一阀门2内的液位高度，来保证各个第一贮箱1间的液位差不大于设定值。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种多贮罐并联加注装置，其特征在于，包括，
至少两个第一贮箱(1)，各所述第一贮箱(1)上连接至少一个供压管路，所述供压管路上安装有第一阀门(2)；
第一液位传感器(3)，设置在所述第一贮箱(1)内；
液位控制器(4)，连接所述第一液位传感器(3)和所述第一阀门(2)，控制所述第一阀门(2)开度；
第二贮箱(7)，所述第二贮箱(7)上连接有第二增压管路(8)，所述第二贮箱(7)内设置有第二液位传感器(9)；
所述液位控制器(4)与所述第一贮箱(1)一一对应设置，所述液位控制器(4)连接对应的所述第一贮箱(1)内的所述第一液位传感器(3)和对应的所述第一贮箱(1)的至少一个所述第一阀门(2)，所有所述液位控制器(4)与所述第二液位传感器(9)连接。
2.根据权利要求1所述的多贮罐并联加注装置，其特征在于，所述液位控制器(4)具有一个，连接所有所述第一液位传感器(3)和所有所述第一阀门(2)。
3.根据权利要求1所述的多贮罐并联加注装置，其特征在于，所述液位控制器(4)与所述第一贮箱(1)一一对应设置，所述液位控制器(4)连接对应的所述第一贮箱(1)内的所述第一液位传感器(3)和对应的所述第一贮箱(1)的至少一个所述第一阀门(2)，所有所述液位控制器(4)与总控装置(17)连接。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的多贮罐并联加注装置，其特征在于，所述供压管路包括并联设置的第一增压管路(5)和补增压管路(6)，所述第一增压管路(5)和所述补增压管路(6)上都安装有所述第一阀门(2)。
5.根据权利要求4所述的多贮罐并联加注装置，其特征在于，所述第一增压管路(5)和第二增压管路(8)上设置有增压控制组件。
6.根据权利要求5所述的多贮罐并联加注装置，其特征在于，所述增压控制组件包括串联在所述第一增压管路(5)和所述第二增压管路(8)上的第二阀门(10)，以及连接所述第一增压管路(5)和所述第二阀门(10)、所述第二增压管路(8)和所述第二阀门(10)的压力反馈控制器(11)。
7.根据权利要求4所述的多贮罐并联加注装置，其特征在于，所述补增压管路(6)上设有孔板(12)。
8.根据权利要求1所述的多贮罐并联加注装置，其特征在于，所述供压管路和第二增压管路(8)并联连接，并通过减压器(13)连接在气源(14)上。
9.根据权利要求8所述的多贮罐并联加注装置，其特征在于，所述第一贮箱(1)和所述第二贮箱(7)并联连接，并分别通过第三阀门(15)与输送总管(16)连通。
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