CN112284651B - 低温储罐夹层真空度的检测方法 - Google Patents

低温储罐夹层真空度的检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了低温储罐夹层真空度的检测方法，采用的检测装置包括：两端分别为安装端、负压端的真空检测管，负压端连接有负压设备；真空检测管上设有负压控制阀，真空检测管上连接有带第一控制阀的水检测管、带第二控制阀的氢检测管、带第三控制阀的介质探测管、带第四控制阀的氧气探测管、真空度检测管；水检测管连接内装有水吸附剂的水吸附剂仓，氢检测管连接内装有氢气吸附剂的氢气吸附剂仓，介质探测管上设有介质气体探测器，氧气探测管上设有能检测出氧气及氧气浓度的氧气探测器，真空度检测管上设有真空计；利用检测装置检测低温储罐夹层真空度。该检测方法可检测出夹层是否真空失效，并在夹层真空失效的情况下进一步判断真空失效原因。

Description

低温储罐夹层真空度的检测方法
技术领域
本发明涉及用于储存低温液体的真空绝热深冷设备领域，尤其涉及低温储罐夹层真空度的检测方法。
背景技术
低温储罐用于储运低温液体如液态氮、液态氧、液态氩以及液化天然气等。低温储罐的结构主要包括：内、外设置的内筒体及外筒体，内、外筒体之间形成夹层，外筒体上设置有与夹层连通的抽真空管，抽真空管上设置有真空阀，夹层中还设置有用于吸附气体以便维持真空的真空吸附剂；真空吸附剂包括：常温吸附剂和低温吸附剂，常温吸附剂设置在外筒体的内侧壁上，用于吸附金属材料及夹层绝热材料放出的氢气，低温吸附剂设置在内筒体的外侧壁上，用于吸附夹层绝热材料放出的水蒸汽。低温储罐使用前，抽真空管和负压设备连接，将夹层内抽真空，形成真空绝热层。
常温下，当真空绝热层的真空度大于5×10-1Pa时，即认为真空绝热层处于真空失效状态。真空失效的原因包括：外筒体泄漏、内筒体泄漏、真空吸附剂失效。现有测试低温储罐夹层是否真空失效的常规检测手段为真空度测量、冷试、氦检漏或试压，采用以上方法只能确认低温储罐是否真的失真空，但无法判断低温储罐的失真空的原因，对低温储罐的维修很不方便。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种低温储罐夹层真空度的检测方法，该方法能检测夹层真空度情况并能判断低温储罐夹层真空失效原因。
为了实现上述的目的，本发明所采用的技术方案是：低温储罐夹层真空度的检测方法，所述的低温储罐的结构包括：内、外设置的内筒体及外筒体，内筒体内存储介质，内、外筒体之间形成夹层，夹层内设置吸附氢气的常温吸附剂和吸附水蒸气的低温吸附剂，外筒体上设置有与夹层连通的抽真空管，抽真空管上设置有真空阀，其特征在于：采用检测装置，其结构包括：真空检测管，真空检测管的一端为安装端，另一端为负压端，负压端连接有负压设备，真空检测管上设置有负压控制阀；安装端和负压控制阀之间的真空检测管上连接有带第一控制阀的水检测管、带第二控制阀的氢检测管、带第三控制阀的介质探测管、带第四控制阀的氧气探测管、真空度检测管；水检测管连接内装有水吸附剂的水吸附剂仓，氢检测管连接内装有氢气吸附剂的氢气吸附剂仓，介质探测管上设置有介质气体探测器，氧气探测管上设置有能检测出氧气及氧气浓度的氧气探测器，真空度检测管上设置有真空计；
检测步骤如下:
一、在真空阀处于关闭状态下，将真空检测管的安装端连接在待检测的低温储罐的抽真空管上，开启负压控制阀、第一控制阀、第二控制阀，第三控制阀、第四控制阀，启动负压设备对真空检测管抽真空；当真空计测量值达到设定值，关闭负压控制阀及负压设备，真空检测管的真空度稳定后，记录真空计的测量值，再关闭第一控制阀、第二控制阀，第三控制阀、第四控制阀；
二、打开真空阀，持续记录真空计的测量值，如测量值小于真空失效值时，则判断夹层内的真空未失效；如测量值大于等于真空失效值时，即判断夹层内的真空失效，则进行三、四、五步骤；
三、打开第一控制阀，持续记录真空计的测量值；如测量值无变化，则判断低温吸附剂未失效，如测量值持续下降，则判断低温吸附剂失效；
四、关闭第一控制阀，打开第二控制阀，持续记录真空计的测量值；如测量值无变化，则判断常温吸附剂未失效，如测量值持续下降，则判断常温吸附剂失效；
五、关闭第二控制阀，当介质为液氧以外的低温液体时，打开第三控制阀、第四控制阀，如介质气体探测器检测出介质、且氧气探测器未检测出氧气，则判断内筒体泄漏，如介质气体探测器未检测出介质、氧气探测器检测出氧气且检测出的氧气的浓度和大气中氧气的浓度相同，则判断外筒体泄漏，如介质气体探测器检测出介质、氧气探测器检测出氧气且检测出的氧气的浓度小于大气中氧气的浓度，则判断内、外筒体均泄漏；当介质为液氧时，打开第四控制阀，氧气探测器检测出氧气且氧气的浓度和大气中氧气的浓度相同，则判断外筒体泄漏，氧气探测器检测出氧气、且检测出的氧气浓度大于大气中氧气的浓度，则判断内筒体泄漏。
进一步地，前述的低温储罐夹层真空度的检测方法，其中：所述的设定值为1×10- 2Pa。
进一步地，前述的低温储罐夹层真空度的检测方法，其中：常温下，所述的真空失效值为5×10-1Pa。
进一步地，前述的低温储罐夹层真空度的检测方法，其中：所述真空计包括：所述真空计包括：并联设置的电离真空规管和电阻真空规管，电离真空规管和电阻真空规管的信号输出端均与真空测量计的信号输入端连接，真空测量计为电离、电阻复合真空计、量程范围为105 Pa-10-5Pa 。
进一步地，前述的低温储罐夹层真空度的检测方法，其中：真空测量计的信号输出口上设置有数据收集器。
进一步地，前述的低温储罐夹层真空度的检测方法，其中：所述的负压设备为真空泵。
本发明的有益效果是：一、采用的检测装置简单，制作成本低，使得低温储罐夹层真空度的检测方法的实施成本低。二、检测方法简单易操作，不仅能检测出低温储罐的夹层是否真空失效，还能在低温储罐的夹层真空失效的情况下进一步判断真空失效的原因，从而便于低温储罐的维修。
附图说明
图1为本发明所述的低温储罐夹层真空度的检测方法采用的检测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及优选实施例对发明所述的技术方案做进一步说明。
低温储罐的结构主要包括：内、外设置的内筒体14及外筒体13，内、外筒体之间形成夹层，外筒体13上设置有与夹层连通的抽真空管12，抽真空管12上设置有真空阀11，夹层中还设置有用于吸附气体以便维持真空的真空吸附剂；真空吸附剂包括：常温吸附剂和低温吸附剂。常温吸附剂设置在外筒体13的内侧壁上，用于吸附金属材料及夹层绝热材料放出的氢气。低温吸附剂设置在内筒体14的外侧壁上，用于吸附夹层绝热材料放出的水蒸汽。低温储罐使用前，抽真空管12和负压设备连接，将夹层内抽真空，形成真空绝热层。
为了便于描述，将内装有低温液体的待检测的低温储罐称为被检件1，被检件1的内筒体14中的低温液体称为介质。低温储罐的夹层抽真空形成真空绝热层后，夹层中残余气体一般为：极微量的氢气、氮气、惰性气体。夹层真空失效的原因包括：外筒体泄漏、内筒体泄漏、常温吸附剂失效、低温吸附剂失效。当被检件的外筒体13泄漏时，大气进入被检件1夹层；当被检件的内筒体14泄漏时，介质气体进入被检件1夹层；当常温吸附剂失效时，常温吸附剂吸附的氢气被释放进入被检件1夹层；当低温吸附剂失效时，低温吸附剂吸附的水蒸气被释放进入被检件1夹层。下面分别以内装有液化天然气的低温储罐及内装有液氧的低温储罐为例，说明低温储罐夹层真空度的检测方法。以下实施例均在常温下检测。
实施例一。
如图1所示，被检件1中介质为液化天然气，液化天然气的主要成分为甲烷，被检件1夹层真空度的检测方法如下：
采用检测装置，检测装置包括：真空检测管2，真空检测管2的一端为安装端，另一端为负压端，负压端连接有真空泵9，真空检测管2上设置有负压控制阀8；安装端和负压控制阀8之间的真空检测管2上连接有带第一控制阀41的水检测管411、带第二控制阀42的氢检测管421、带第三控制阀71的介质探测管711、带第四控制阀72的氧气探测管712 、真空度检测管54；水检测管411连接内装有水吸附剂的水吸附剂仓31，氢检测管421连接内装有氢气吸附剂的氢气吸附剂仓32，介质探测管711上设置有甲烷探测器61，氧气探测管712 上设置有能检测出氧气及氧气浓度的氧气探测器62，真空度检测管54上连接有真空计5。在实际使用中，水吸附剂常用分子筛吸附剂，氢气吸附剂常用Ag400氢气吸附剂。为了保证真空计5测量的准确性，所述真空计5包括并联设置的电离真空规管51和电阻真空规管52，电离真空规管51和电阻真空规管52的信号输出端均与真空测量计53的信号输入端连接，真空测量计53的量程范围为105 Pa-10-5Pa，且为电离、电阻复合真空计。为了便于观察真空检测管2的真空度变化，真空测量计53的信号输出口上设置有数据收集器10。
检验步骤如下:
一、在真空阀11处于关闭状态下，将真空检测管2的安装端连接在被检件的抽真空管12上，开启负压控制阀8、第一控制阀41、第二控制阀42，第三控制阀71、第四控制阀72，启动真空泵9对真空检测管2抽真空；当真空计5的测量值达到1×10-2Pa，关闭负压控制阀8及真空泵9，真空检测管2的真空度稳定后，记录真空计5的测量值，再关闭第一控制阀41、第二控制阀42、第三控制阀71、第四控制阀72。
二、打开真空阀11，持续记录真空计5的测量值，测量值大于5×10-1Pa，即判断被检件1夹层内的真空失效。
三、打开第一控制阀41，持续记录真空计5的测量值；测量值无变化，则判断低温吸附剂有效。
四、关闭第一控制阀41，打开第二控制阀42，持续记录真空计5的测量值；测量值无变化，则判断常温吸附剂有效。
五、关闭第二控制阀42，打开第三控制阀71，第四控制阀72，甲烷探测器61检测出甲烷、且氧气探测器62未检测出氧气，则判断被检件1内筒体14泄漏。
因此，在本实施例中，被检件1的内筒体14泄漏。
实施例二。
如图1所示，被检件1中介质为液化天然气，被检件1夹层真空度的检测方法如下：
采用的检测装置和实施例一中的检测装置相同。
检验步骤如下:
一、在真空阀11处于关闭状态下，将真空检测管2的安装端连接在被检件的抽真空管12上，开启负压控制阀8、第一控制阀41、第二控制阀42，第三控制阀71、第四控制阀72。启动真空泵9对真空检测管2抽真空；当真空计5的测量值达到1×10-2Pa，关闭负压控制阀8及真空泵9，真空检测管2的真空度稳定后，记录真空计5的测量值，再关闭第一控制阀41、第二控制阀42，第三控制阀71、第四控制阀72。
二、打开真空阀11，持续记录真空计5的测量值，测量值大于5×10-1Pa，即判断被检件1夹层内的真空失效。
三、打开第一控制阀41，持续记录真空计5的测量值；测量值持续下降后上升，则夹层中有水蒸气，判断低温吸附剂失效。
四、关闭第一控制阀41，打开第二控制阀42，持续记录真空计5的测量值；测量值持续下降后上升，则夹层中有氢气，判断常温吸附剂失效。
五、关闭第二控制阀42，打开第三控制阀71，第四控制阀72，甲烷探测器61检测出甲烷、且氧气探测器62检测出氧气，且氧气的浓度为21%，和外界大气中氧气的浓度相同，则判断外筒体13泄漏。
因此，在本实施例中，被检件1夹层中的常温吸附剂、低温吸附剂均失效且外筒体13泄漏。
实施例三。
如图1所示，被检件1中介质为液化天然气，被检件1夹层真空度的检测方法如下：
采用的检测装置和实施例一中的检测装置相同。
检验步骤如下:
一、在真空阀11处于关闭状态下，将真空检测管2的安装端连接在被检件的抽真空管12上，开启负压控制阀8、第一控制阀41、第二控制阀42，第三控制阀71、第四控制阀72。启动真空泵9对真空检测管2抽真空；当真空计5的测量值达到1×10-2Pa，关闭负压控制阀8及真空泵9，真空检测管2的真空度稳定后，记录真空计5的测量值，再关闭第一控制阀41、第二控制阀42、第三控制阀71、第四控制阀72。
二、打开真空阀11，持续记录真空计5的测量值，测量值大于5×10-1Pa，即判断被检件1夹层内的真空失效。
三、打开第一控制阀41，持续记录真空计5的测量值；测量值无变化，判断低温吸附剂有效。
四、关闭第一控制阀41，打开第二控制阀42，持续记录真空计5的测量值；测量值持续下降，则夹层中有氢气，判断常温吸附剂失效。
五、关闭第二控制阀42，打开第三控制阀71，第四控制阀72，甲烷探测器61未检测出甲烷、且氧气探测器62未检测出氧气，则判断被检件1内、外筒体无泄漏。
因此，在本实施例中，被检件1夹层中的常温吸附剂失效。
实施例四。
如图1所示，被检件1中介质为液氧。被检件1夹层真空度的检测方法如下：采用检测装置，采用的检测装置和实施例一中的检测装置相同。
检测步骤如下:
一、在真空阀11处于关闭状态下，将真空检测管2的安装端连接在被检件的抽真空管12上，开启负压控制阀8、第一控制阀41、第二控制阀42，第三控制阀71、第四控制阀72。启动真空泵9对真空检测管2抽真空；当真空计显示真空检测管2内的真空度达到1×10-2Pa，关闭负压控制阀8及真空泵9，真空检测管2的真空度稳定后，记录真空计的测量值，再关闭第一控制阀41、第二控制阀42、第三控制阀71、第四控制阀72。
二、打开真空阀11，持续记录真空计5的测量值，测量值大于5×10-1Pa，即判断被检件1夹层内的真空失效。
三、打开第一控制阀41，持续记录真空计5的测量值；测量值无变化，则夹层内无水蒸汽，判断低温吸附剂有效。
四、关闭第一控制阀41，打开第二控制阀42，持续记录真空计5的测量值；测量值无变化，则夹层内无氢气，判断常温吸附剂有效。
五、关闭第二控制阀42，打开第四控制阀72，氧气探测器62检测出氧气且氧气的浓度为50%，则判断被检件内筒体14泄漏。
因此，本实施例中，被检件1的内筒体14泄漏。
在实施例一、实施例二、实施例三、实施例四中，在进行水蒸汽吸附试验和氢气吸附试验时，试验需要在保证夹层空间内原有的气体成分不受干扰的情况下进行。被检件1的外筒体13泄漏时由于在检测时间内进入夹层空间内的大气中含有的水蒸气和氢气为微量，这种情况可认为夹层空间内原有的气体成分不受干扰。被检件1内的内筒体14泄漏时，由于实施例一中进入夹层空间的为液化天然气，实施例四中进入夹层空间的为氧气，均认为夹层空间内原有的气体成分不受干扰。
本发明的优点是：一、采用的检测装置简单，制作成本低，使得低温储罐夹层真空度的检测方法的实施成本低。二、检测方法简单易操作，不仅能检测出被检件1的夹层是否真空失效，还能在被检件1的夹层真空失效的情况下进一步判断真空失效的原因，从而便于低温储罐的维修。

Claims (6)

1.低温储罐夹层真空度的检测方法，所述的低温储罐的结构包括：内、外设置的内筒体及外筒体，内筒体内存储介质，内、外筒体之间形成夹层，夹层内设置吸附氢气的常温吸附剂和吸附水蒸气的低温吸附剂，外筒体上设置有与夹层连通的抽真空管，抽真空管上设置有真空阀，其特征在于：
采用检测装置，其结构包括：真空检测管，真空检测管的一端为安装端，另一端为负压端，负压端连接有负压设备，真空检测管上设置有负压控制阀；安装端和负压控制阀之间的真空检测管上连接有带第一控制阀的水检测管、带第二控制阀的氢检测管、带第三控制阀的介质探测管、带第四控制阀的氧气探测管、真空度检测管；水检测管连接内装有水吸附剂的水吸附剂仓，氢检测管连接内装有氢气吸附剂的氢气吸附剂仓，介质探测管上设置有介质气体探测器，氧气探测管上设置有能检测出氧气及氧气浓度的氧气探测器，真空度检测管上设置有真空计；
检测步骤如下:
一、在真空阀处于关闭状态下，将真空检测管的安装端连接在待检测的低温储罐的抽真空管上，开启负压控制阀、第一控制阀、第二控制阀，第三控制阀、第四控制阀，启动负压设备对真空检测管抽真空；当真空计测量值达到设定值，关闭负压控制阀及负压设备，真空检测管的真空度稳定后，记录真空计的测量值，再关闭第一控制阀、第二控制阀，第三控制阀、第四控制阀；
二、打开真空阀，持续记录真空计的测量值，如测量值小于真空失效值时，则判断夹层内的真空未失效；如测量值大于等于真空失效值时，即判断夹层内的真空失效，则进行三、四、五步骤；
三、 打开第一控制阀，持续记录真空计的测量值；如测量值无变化，则判断低温吸附剂未失效，如测量值持续下降，则判断低温吸附剂失效；
四、关闭第一控制阀，打开第二控制阀，持续记录真空计的测量值；如测量值无变化，则判断常温吸附剂未失效，如测量值持续下降，则判断常温吸附剂失效；
五、关闭第二控制阀，当介质为液氧以外的低温液体时，打开第三控制阀、第四控制阀，如介质气体探测器检测出介质、且氧气探测器未检测出氧气，则判断内筒体泄漏，如介质气体探测器未检测出介质、氧气探测器检测出氧气且检测出的氧气的浓度和大气中氧气的浓度相同，则判断外筒体泄漏，如介质气体探测器检测出介质、氧气探测器检测出氧气且检测出的氧气的浓度小于大气中氧气的浓度，则判断内、外筒体均泄漏；当介质为液氧时，打开第四控制阀，氧气探测器检测出氧气且氧气的浓度和大气中氧气的浓度相同，则判断外筒体泄漏，氧气探测器检测出氧气、且检测出的氧气浓度大于大气中氧气的浓度，则判断内筒体泄漏。
2.根据权利要求1所述的低温储罐夹层真空度的检测方法，其特征在于：所述的设定值为1×10-2Pa。
3.根据权利要求1所述的低温储罐夹层真空度的检测方法，其特征在于： 常温下，所述的真空失效值为5×10-1Pa。
4.根据权利要求1或2或3所述的低温储罐夹层真空度的检测方法，其特征在于：所述真空计包括：并联设置的电离真空规管和电阻真空规管，电离真空规管和电阻真空规管的信号输出端均与真空测量计的信号输入端连接，真空测量计为电离、电阻复合真空计、量程范围为105 Pa-10-5Pa 。
5.根据权利要求4所述的低温储罐夹层真空度的检测方法，其特征在于：真空测量计的信号输出口上设置有数据收集器。
6.根据权利要求1或2或3所述的低温储罐夹层真空度的检测方法，其特征在于：所述的负压设备为真空泵。
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