CN113984292B - 一种液氢阀外漏检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液氢阀外漏检测装置及方法,该装置包括:试验容器、低位温度计、高位温度计、检测罩、阀内腔温度监控器、减压器、氦气瓶和氦质谱检测仪;该方法采用液氢浸泡的方式得到液氢温区,在阀体内腔内壁贴入液氢温度计,保证阀门内部温度达到液氢温区,同时没有从液氢中取出来再进行氦质谱检漏,而是将检测罩接管引出来,用氦质谱检测仪可以实时测量阀门外漏,测量精度高,耗时短,也避免阀门离开液氢后温度升高,测量不准的现象;同时,液氢耗量较低。
Description
技术领域
本发明涉及液氢阀门低温外漏检测技术领域,具体涉及一种液氢阀外漏检测装置及方法。
背景技术
液氢属于易燃易爆气体,如果液氢阀门密封性能不达标,将存在很大安全隐患,且由于液氢对试验设施和人员的安全要求较高,加上价格昂贵,市场上不易获得,目前国内外液氢阀门制造商对于液氢阀门的外漏检测多采用常温氦质谱检测或者氢浓度探头检测,也有很多厂商采用液氮浸泡法,此种方法可参见GB/T24925《低温阀门技术条件》,即在液氮温区下将阀门浸泡一段时间,同时通入氦气,使阀门温度达到液氮温区,在内漏检测结束后立即将阀门从液氮中取出,接着进行氦质谱检测。由于温度对阀门影响很大,此方法相较于直接在常温下进行氦质谱检测,阀门温度要求更低一些,虽有所进步,但仍然没有达到阀门的工作温度即液氢温度;实际上,由于从液氮中取出来检测时,阀门已经离开液氮环境,检测温度已经高于液氮,阀门密封性能自然与浸泡于液氮中不同,因此目前采用液氮浸泡法的液氢阀门检测甚至达不到液氮温区下外漏检测,且液氢和液氮物性差别很大,阀门受温度交变影响也非常大,此种方法无法真实反应液氢温区下的外漏值。
实际工作中用氢浓度探头检测的一个液氢阀门,在常温下通入氢气,外漏数值为0ppm,之后将阀门通入液氢,发现阀门在冷却过程中,液氮温区时,用氢浓度探头检测外漏依然为0ppm,但到了液氢温区显示为1000ppm,由于1000ppm是所用氢浓度探头的最大量程,实际在液氢温区显示数值应该更大,因此,常温和液氮温区检漏并不能保证液氢阀门真实工况下的泄露情况。
同时,现有技术中还有一小部分液氢阀门外漏检测采用液氢温区下检漏,将阀门内部通入液氢,在阀门外部罩一个外壳用于收集阀门外漏的氢气量,为了准确测量泄漏值多采用累计流量法,这种方法能够检测阀门在液氢温区下的外漏量,但是由于此种方法需要相对长的时间才能得出准确数据,液氢消耗量相对较大,也不具有实用价值。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种液氢阀外漏检测装置及方法,采用液氢浸泡的方式得到液氢温区,在阀体内腔内壁贴入液氢温度计,保证阀门内部温度达到液氢温区,同时没有从液氢中取出来再进行氦质谱检漏,而是将检测罩接管引出来,用氦质谱检测仪可以实时测量阀门外漏,测量精度高,耗时短,也避免阀门离开液氢后温度升高,测量不准的现象;同时,液氢耗量较低。
本发明的技术方案为:一种液氢阀外漏检测装置,包括:试验容器、低位温度计、高位温度计、检测罩、阀内腔温度监控器、减压器、氦气瓶和氦质谱检测仪;
所述检测罩罩在液氢阀被测位置处,氦质谱检测仪通过外漏检测管与检测罩内部连通;
当检测罩罩在液氢阀的阀盖法兰至手轮之外时,低位温度计和高位温度计设置在阀杆上;当检测罩罩在整个液氢阀之外时,低位温度计和高位温度计设置在外漏检测管上;且高位温度计位于低位温度计之上;
所述液氢阀的阀体一端设有一条延伸至试验容器外部的管路Ⅰ,其位于试验容器之外的管段上依次设有压力测量仪器Ⅰ和放气阀,且压力测量仪器Ⅰ位于放气阀之前;另一端通过管路Ⅱ与设置在试验容器外部的氦气瓶相连,且管路Ⅱ上依次设有压力测量仪器Ⅱ、减压器和气瓶阀;阀体的内腔设有温度计,并与设置在试验容器外部的阀内腔温度监控器相连;
所述试验容器顶部设有一条连通内外的管路Ⅲ,其位于试验容器之外的管段上设有放空阀;试验容器底部与外部的液氢存储器之间通过一条连通试验容器内外的管路Ⅳ连接,且管路Ⅳ上设有液氢加注阀。
优选地,所述低位温度计和高位温度计均为片状结构。
优选地,所述液氢存储器采用固定储罐或移动储罐或液氢槽车。
一种液氢阀外漏检测装置,它使用上述外漏检测装置,包括以下步骤:
步骤一:将检测罩罩在液氢阀的被测位置之外,随液氢阀一起置于试验容器的内底部,并使液氢阀处于常开状态;
步骤二:打开液氢加注阀和放空阀,先后分别用氮气和氢气对试验容器进行吹扫置换,将试验容器置换为氢环境,置换结束后,关闭液氢加注阀;
步骤三:打开放气阀、气瓶阀和减压器,使液氢阀前后端压力达到其工作压力;
步骤四:打开液氢加注阀,不断向试验容器内加入液氢,同时,在液氢加注过程中,观察低位温度计和高位温度计的示数,如果低位温度计从常温降至液氢温区,则液位到了低位位置,之后继续加注液氢,直至高位温度计显示为液氢温区时,此时液位到了高位位置,停止加注液氢;
步骤五:实时通过阀内腔温度监控器观察阀体内腔温度计,当温度显示为液氢温区后,用氦质谱检测仪检测液氢阀被测位置的外漏情况,并记录。
优选地,所述被测位置为阀盖法兰至手轮。
优选地,所述被测位置为整个液氢阀。
优选地,所述液氢阀前后端压力通过压力测量仪器Ⅰ或压力测量仪器Ⅱ监测。
优选地,当液位降至低位温度计显示为液氢温区后,再向试验容器内加入液氢直至高位位置,以保证液氢阀的被测位置一直浸泡在液氢里。
优选地,检测液氧、液氮和LNG时,将步骤四中向试验容器中注入液氢改为注入液氮。
有益效果:
1、本发明的外漏检测装置,可根据所检测的液氢阀的不同被测位置,制作不同大小、尺寸和形状的检测罩,所用到的零部件简单易得,在阀体内腔内壁贴入温度计,实时监测阀门内部温度是否达到液氢温区,同时不需要从液氢中取出液氢阀再进行氦质谱检漏,而是将检测罩接管引出来,用氦质谱检测仪实时测量阀门外漏,测量精度高,耗时短,也避免阀门离开液氢后温度升高,测量不准的现象。
2、本发明的外漏检测装置中低位温度计和高位温度计的设计,有利于直接将其粘贴在对应位置处,方便快捷,易实施。
3、本发明的外漏检测方法,采用液氢浸泡的方式得到液氢温区,通过设置在阀体内腔内壁处的温度计,实时监测阀门内部温度,保证阀门内部温度达到液氢温区,同时,该方法不需要从液氢中取出液氢阀再进行氦质谱检漏,而是将检测罩接管引出来,用氦质谱检测仪可以实时测量阀门外漏,测量精度高,耗时短,也避免阀门离开液氢后温度升高,测量不准的现象;同时,采用高位和低位液位测量方法,加注液氢时,保证液氢液位不超过高位线,减少液氢用量,保证液氢耗量较低。
4、本发明的外漏检测方法中,随着液氢挥发,液氢液位会自然下降,如果低于低位液位时不能将液氢阀被测位置浸泡在液氢内,阀门也达不到液氢温区,因此在液位降落到低液位时补加液氢,保证阀门测试温度;此种方法比现有液位计安装简便、液位指示准确。
5、本发明的外漏检测方法,将其中向试验容器中注入液氢改为注入液氮,可推广应用于液氧、液氮、LNG等低温阀门,且相比于现有技术中将液氧、液氮、LNG等低温阀门浸泡在液氮容器内,待阀门内腔温度达到液氮温区后再迅速取出进行氦质谱检漏的方法,采用本发明的外漏检测方法能够有效提高精度。
附图说明
图1为液氢阀示意图。
图2为本发明中液氢阀的阀盖法兰至手轮处的外漏测量示意图。
图3为本发明中液氢阀的阀体至手轮处的外漏测量示意图。
其中,1-手轮,2-阀盖法兰,3-阀杆,4-阀体,5-试验容器,6-低位温度计,7-高位温度计,8-检测罩,9-放气阀,10-压力表Ⅰ,11-放空阀,12-阀内腔温度监控器,13-外漏检测管路,14-液氢加注阀,15-压力表Ⅱ,16-减压器,17-气瓶阀,18-氦气瓶,19-氦质谱检测仪。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例,对本发明进行详细描述。
实施例1:
本实施例提供了一种液氢阀外漏检测装置,采用液氢浸泡的方式得到液氢温区,在阀体内腔内壁贴入液氢温度计,保证阀门内部温度达到液氢温区,同时没有从液氢中取出来再进行氦质谱检漏,而是将检测罩接管引出来,用氦质谱检测仪可以实时测量阀门外漏,测量精度高,耗时短,也避免阀门离开液氢后温度升高,测量不准的现象;同时,液氢耗量较低。
如图1所示,该外漏检测装置的对象为液氢阀,其包括:手轮1、阀盖法兰2、阀杆3和阀体4;其工作压力为设定值,本实施例中对工作压力为1.6MPa的液氢阀进行外漏检测;
如图2和图3所示,该外漏检测装置包括:试验容器5、低位温度计6、高位温度计7、检测罩8、放气阀9、压力表Ⅰ10、放空阀11、阀内腔温度监控器12、液氢加注阀14、压力表Ⅱ15、减压器16、气瓶阀17、氦气瓶18和氦质谱检测仪19;
该外漏检测装置的连接关系为:检测罩8罩在液氢阀的被测位置之外,氦质谱检测仪19通过外漏检测管13与检测罩8内部连通,检测罩8通过外漏检测管13接受氦质谱检测仪19的检测;
当检测罩8罩在液氢阀的阀盖法兰2至手轮1之外时,片状的低位温度计6和高位温度计7粘贴在阀杆3上;当检测罩8罩在整个液氢阀之外时,片状的低位温度计6和高位温度计7粘贴在外漏检测管13上;且任意情况下,高位温度计7位于低位温度计6之上;
阀体4一端设有一条延伸至试验容器5外部的管路Ⅰ,该管路Ⅰ位于试验容器5之外的管段上依次设有压力表Ⅰ10和放气阀9,且压力表Ⅰ10位于放气阀9之前;
阀体4另一端通过管路Ⅱ与设置在试验容器5外部的氦气瓶18相连,且管路Ⅱ上依次设有压力表Ⅱ15、减压器16和气瓶阀17;其中,气瓶阀17用于控制氦气瓶18的输气流量,减压器16用于对氦气瓶18输出的气体减压,压力表Ⅱ15用于监测管路Ⅱ输入阀体4的气体压力;
阀体4的内腔设有温度计,并与设置在试验容器5外部的阀内腔温度监控器12相连,用于监测阀体4内部的温度;
试验容器5顶部设有一条连通内外的管路Ⅲ,该管路Ⅲ位于试验容器5之外的管段上设有放空阀11;
试验容器5上设有一条连通内外的管路Ⅳ,该管路Ⅳ一端与外部的液氢存储器连接,另一端伸入试验容器5底部;且管路Ⅳ上设有液氢加注阀14,用于控制液氢存储器向试验容器5内加注液氢。
本实施例中,液氢存储器可以采用固定储罐或移动储罐或液氢槽车。
本实施例中,压力表Ⅰ10和压力表Ⅱ15也可替换为其他形式的压力测量仪器。
实施例2:
本实施例提供了一种液氢阀外漏检测方法,用于检测液氢阀的阀盖法兰2至手轮1处的外漏,使用实施例1中的外漏检测装置,包括以下步骤:
步骤一:将检测罩8罩在液氢阀的阀盖法兰2和手轮1之外,随液氢阀一起置于试验容器5的内底部,控制液氢阀处于常开状态;
步骤二:打开液氢加注阀14和放空阀11,先后分别用氮气和氢气对试验容器5进行吹扫置换,将试验容器5置换为氢环境,置换结束后,关闭液氢加注阀14;
步骤三:打开放气阀9、气瓶阀17和减压器16,使液氢阀前后端压力达到其工作压力;其中,液氢阀前后端压力通过压力表Ⅰ10或压力表Ⅱ15监测;
步骤四:打开液氢加注阀14,不断向试验容器5内加入液氢,同时,在液氢加注过程中,观察低位温度计6和高位温度计7的示数,如果低位温度计6从常温降至液氢温区,意味着液位到了低位位置,之后继续加注液氢,直至高位温度计7显示为液氢温区时,表明此时液位到了高位位置,停止加注液氢;
步骤五:实时通过阀内腔温度监控器12观察阀体内腔温度计,当温度显示为液氢温区后,用氦质谱检测仪19检测液氢阀的阀盖法兰至手轮处的外漏情况,并记录;其中,氦质谱检测仪19能够直接显示外漏量,当外漏量在预设的允许范围内即认为不漏。
实施例3:
本实施例提供了一种液氢阀外漏检测方法,用于检测整个液氢阀的外漏,使用实施例1中的外漏检测装置,包括以下步骤:
步骤一:将检测罩8罩在液氢阀之外,随液氢阀一起置于试验容器5的内底部,控制液氢阀处于常开状态;
步骤二:打开液氢加注阀14和放空阀11,先后分别用氮气和氢气对试验容器5进行吹扫置换,将试验容器5置换为氢环境,置换结束后,关闭液氢加注阀14;
步骤三:打开放气阀9、气瓶阀17和减压器16,使液氢阀前后端压力达到其工作压力;其中,液氢阀前后端压力通过压力表Ⅰ10或压力表Ⅱ15监测;
步骤四:打开液氢加注阀14,不断向试验容器5内加入液氢,同时,在液氢加注过程中,观察低位温度计6和高位温度计7的示数,如果低位温度计6从常温降至液氢温区,意味着液位到了低位位置,之后继续加注液氢,直至高位温度计7显示为液氢温区时,表明此时液位到了高位位置,停止加注液氢;
步骤五:实时通过阀内腔温度监控器12观察阀体内腔温度计,当温度显示为液氢温区后,用氦质谱检测仪19检测整个液氢阀的外漏情况,并记录;其中,氦质谱检测仪19能够直接显示外漏量,当外漏量在预设的允许范围内即认为不漏。
实施例4:
在实施例2或3的基础上,在试验过程中液氢会自然汽化挥发,液位会逐步降落到低位位置,待低位温度计6显示为液氢温区后,再继续向试验容器5内加入液氢直至高位位置,这样可以保证液氢阀的被测位置一直浸泡在液氢里,使其一直处于液氢环境下。
实施例5:
实施例2或3中的外漏检测方法还可以用于检测液氧、液氮、LNG等低温阀门,与实施例2和3中的外漏检测方法不同的是,步骤四中应向试验容器5中注入液氮,从而将这些低温阀门的被测位置浸泡在液氮中。
综上所述,以上仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种液氢阀外漏检测装置,其特征在于,包括:试验容器(5)、低位温度计(6)、高位温度计(7)、检测罩(8)、阀内腔温度监控器(12)、减压器(16)、氦气瓶(18)和氦质谱检测仪(19);
所述检测罩(8)罩在液氢阀被测位置处,氦质谱检测仪(19)通过外漏检测管(13)与检测罩(8)内部连通;
当检测罩(8)罩在液氢阀的阀盖法兰(2)至手轮(1)之外时,低位温度计(6)和高位温度计(7)设置在阀杆(3)上;当检测罩(8)罩在整个液氢阀之外时,低位温度计(6)和高位温度计(7)设置在外漏检测管(13)上;且高位温度计(7)位于低位温度计(6)之上;
所述液氢阀的阀体(4)一端设有一条延伸至试验容器(5)外部的管路Ⅰ,其位于试验容器(5)之外的管段上依次设有压力测量仪器Ⅰ和放气阀(9),且压力测量仪器Ⅰ位于放气阀(9)之前;另一端通过管路Ⅱ与设置在试验容器(5)外部的氦气瓶(18)相连,且管路Ⅱ上依次设有压力测量仪器Ⅱ、减压器(16)和气瓶阀(17);阀体(4)的内腔设有温度计,并与设置在试验容器(5)外部的阀内腔温度监控器(12)相连;
所述试验容器(5)顶部设有一条连通内外的管路Ⅲ,其位于试验容器(5)之外的管段上设有放空阀(11);试验容器(5)底部与外部的液氢存储器之间通过一条连通试验容器(5)内外的管路Ⅳ连接,且管路Ⅳ上设有液氢加注阀(14)。
2.如权利要求1所述的液氢阀外漏检测装置,其特征在于,所述低位温度计(6)和高位温度计(7)均为片状结构。
3.如权利要求1或2所述的液氢阀外漏检测装置,其特征在于,所述液氢存储器采用固定储罐或移动储罐或液氢槽车。
4.一种液氢阀外漏检测方法,其特征在于,它使用如权利要求1所述的外漏检测装置,包括以下步骤:
步骤一:将检测罩(8)罩在液氢阀的被测位置之外,随液氢阀一起置于试验容器(5)的内底部,并使液氢阀处于常开状态;
步骤二:打开液氢加注阀(14)和放空阀(11),先后分别用氮气和氢气对试验容器(5)进行吹扫置换,将试验容器(5)置换为氢环境,置换结束后,关闭液氢加注阀(14);
步骤三:打开放气阀(9)、气瓶阀(17)和减压器(16),使液氢阀前后端压力达到其工作压力;
步骤四:打开液氢加注阀(14),不断向试验容器(5)内加入液氢,同时,在液氢加注过程中,观察低位温度计(6)和高位温度计(7)的示数,如果低位温度计(6)从常温降至液氢温区,则液位到了低位位置,之后继续加注液氢,直至高位温度计(7)显示为液氢温区时,此时液位到了高位位置,停止加注液氢;
步骤五:实时通过阀内腔温度监控器(12)观察阀体内腔温度计,当温度显示为液氢温区后,用氦质谱检测仪(19)检测液氢阀被测位置的外漏情况,并记录。
5.如权利要求4所述的液氢阀外漏检测方法,其特征在于,所述被测位置为阀盖法兰(2)至手轮(1)。
6.如权利要求4所述的液氢阀外漏检测方法,其特征在于,所述被测位置为整个液氢阀。
7.如权利要求4-6中任意一项所述的液氢阀外漏检测方法,其特征在于,所述液氢阀前后端压力通过压力测量仪器Ⅰ或压力测量仪器Ⅱ监测。
8.如权利要求4-6中任意一项所述的液氢阀外漏检测方法,其特征在于,当液位降至低位温度计(6)显示为液氢温区后,再向试验容器(5)内加入液氢直至高位位置,以保证液氢阀的被测位置一直浸泡在液氢里。
9.如权利要求4所述的液氢阀外漏检测方法,其特征在于,检测液氧、液氮和LNG时,将步骤四中向试验容器(5)中注入液氢改为注入液氮。
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