CN115823475A - 一种适用于低温泵测试系统的低温储罐稳压装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种适用于低温泵测试系统的低温储罐稳压装置，涉及超低温液体稳压技术领域，包括增压撬，增压撬包括支架、弯曲设置于支架上的传导管，传导管的一端连接有进液管，进液管远离传导管的一端连接有储罐，传导管的另一端连接有排放管，排放管远离传导管的一端连接于储罐上，进液管和排放管上均设置有调节阀，传导管用于将低温液态物质和周围环境温度进行热交换形成气态。本申请通过设置传导管，将热交换后形成气态充入储罐内增大储罐的气压，将储罐内汽化的气体加压后转换成液态，无需用电就能将部分液态物质汽化形成气态，减少额外用电能源的消耗，从而具有提高能源节约效率的优点。

Description

一种适用于低温泵测试系统的低温储罐稳压装置

技术领域

本申请涉及超低温液体稳压技术领域，尤其是涉及一种适用于低温泵测试系统的低温储罐稳压装置。

背景技术

目前众所周知，液化天然气和液氮都属于超低温液体，液化天然气温度为-165℃，液氮温度为-196℃，对于这种超低温液体的储罐，设计时必须考虑保冷稳压，应保持储罐内LNG 或液氮处于液体状态，然而，一般罐内液体处于饱和蒸气压，只要温度有升高、压力降低就会导致汽化，所以，对储罐进行稳压十分重要。

相关技术如公告号为CN216202461U公开的一种天然气储罐的降温稳压装置，包括天然气储罐、保温壳体、隔热层、制冷装置；所述天然气储罐的外部包裹有保温壳体；所述隔热层设置在保温壳体的内部，且隔热层与保温壳体通过嵌入方式相连接；所述进口设置在天然气储罐的左端，且进口与天然气储罐通过焊接方式相连接；所述出口设置在天然气储罐的右端，且出口与天然气储罐通过焊接方式相连接；所述冷凝管道设置在进口与出口的中间，且冷凝管道与进口及出口通过焊接方式相连接。所述的制冷装置包括制冷机、储液箱，所述的制冷机用于给储液箱提供冷却液，储液箱用于储存冷却液。

对于上述相关技术，发明人发现：当对储罐进行稳压时，是通过制冷机通电给储液箱提供冷却液，然后将冷却液输送至冷凝管道中将汽化后的天然气液化，使得整个稳压过程需要制冷机用到电源，以使能源节约效率较低。

发明内容

为了提高能源节约效率，本申请的目的是提供一种适用于低温泵测试系统的低温储罐稳压装置。

一方面，本申请提供的一种适用于低温泵测试系统的低温储罐稳压装置采用如下的技术方案：

一种适用于低温泵测试系统的低温储罐稳压装置，包括增压撬，所述增压撬包括支架、弯曲设置于支架上的传导管，所述传导管的一端连接有进液管，所述进液管远离传导管的一端连接有储罐，所述传导管的另一端连接有排放管，所述排放管远离传导管的一端连接于储罐上，所述进液管和排放管上均设置有调节阀，所述传导管用于将低温液态物质和周围环境温度进行热交换形成气态，所述进液管供低温液态物质从储罐进入，所述排放管用于将传导管热转换后的气态物质放出至储罐内。

通过采用上述技术方案，当储罐内储存低温液态物质由于温度升高、压力降低导致汽化时，将调节阀打开，使得储罐内液态物质从进液管进入传导管。低温液态物质进入传导管内后，由于传导管周围的温度相较于储罐内的温度升高，使得低温液态物质汽化成气体。汽化的气体从排放管进入储罐内，以增大储罐内的气压，使得储罐内气压增大后，将内部汽化的气体加压形成液体，以将储罐进行稳压。因此通过设置传导管，将热交换后形成气体充入储罐内增大储罐的气压，将储罐内汽化的气体加压后转换成液态，无需用电就能将部分液态物质汽化形成气态，减少额外用电能源的消耗，从而提高能源节约效率。

可选的，所述传导管于支架上先沿水平方向弯曲，然后沿竖直方向弯曲。

通过采用上述技术方案，将传导管在水平方向和竖直方向弯曲成多组，增大传导管与周围环境热交换的长度，进而增加液态物质于传导管内与周围环境进行热交换的时长，从而便于将液态物质热交换形成气态。

可选的，所述传导管的周向侧壁上设有翅片，所述翅片位于弯曲的传导管相邻管壁之间。

通过采用上述技术方案，当对传导管内的液态物质进行热交换时，翅片增大传导管与周围环境的热交换面积，提高传导管的热交换效率。

另一方面，本申请还提供一种低温泵测试系统，包括了低温储罐稳压装置，也包括循环罐、连接于所述循环罐的试验泵池、设置于试验泵池内的低温泵，所述循环罐上连接有和试验泵池连接的出液管，所述试验泵池上连接有和循环罐连接的回液管，所述低温泵用于将试验泵池内的液体抽入回液管进入循环罐后，再从出液管流回试验泵池，所述循环罐、试验泵池外均连接有增压撬，所述增压撬用于稳定循环罐、试验泵池内的压力。

通过采用上述技术方案，当对低温泵进行试验时，需要将低温液态物质经过低温泵的抽取，循环罐一侧的增压撬阀门打开，循环罐内部分液态物质进入增压撬内后，增压撬将转化的气态物质再次输入循环罐内，以增大循环罐内的压力。内部气压增大的循环罐将低温液态物质经过出液管灌注至试验泵池内。然后试验泵池一侧的增压撬阀门打开，试验泵池内的部分液态物质进入增压撬内后，增压撬将转化的气态物质在此输入试验泵池，以增大试验泵池内的压力，将试验泵池内的气态物质转换成液态物质，以维持试验泵池内的压力稳定。将循环罐和试验泵池内的压力稳定之后，关掉增压撬上的阀门，启动低温泵，低温泵将试验泵池内的液态物质抽取至回液管内。再从回液管进入循环罐内，经过循环罐内后从出液管在此流入试验泵池内完成循环，以便于对低温泵进行试验。因此通过将增压撬应用于低温泵测试系统中，便于将循环泵内的低温液态物质灌注到试验泵池内，便于对循环罐和试验泵池进行稳压。

可选的，所述储罐上还连接有和循环罐相连接的输液管，所述输液管用于将储罐内的介质输送入循环罐，所述储罐上也连接有过冷装置，所述过冷装置也连接于回液管对低温泵输出的液体进行降温。

通过采用上述技术方案，当在试验泵池内以LNG为试验介质测试低温泵时，储罐通过增压撬增压向过冷装置提供液氮，利用液氮与LNG的温度差，将低温泵出口的LNG温度维持在-160摄氏度以下，减少LNG的闪蒸量；而当试验泵池内以液氮为试验介质时，储罐通过增压撬增压向输液管灌入，以将液氮灌入循环罐，进而通过循环罐进入到试验泵池内，对低温泵进行液氮介质试验，从而便于后续试验。

可选的，所述输液管上连接有加热管，所述加热管上设置有加热组件，所述加热组件用于将加热管内的低温液态物质加热到气态，所述加热管远离输液管的一端连接于循环罐和试验泵池。

通过采用上述技术方案，当对低温泵进行试验之前，通过输液管将低温液态物质经过加热管上的加热组件进行加热，使得低温液态物质升温转化为气体，然而气体温度也较低，对循环罐、试验泵池以及系统管路、各个阀门、仪器仪表进行预冷，实现吹扫。以便于减少后续循环罐和试验泵池内的液态物质汽化，从而便于试验泵池内对低温泵的试验。

可选的，所述循环罐上增压撬的进液管连接于输液管上、排放管连接于循环罐侧壁。

通过采用上述技术方案，当对循环罐进行稳压时，储罐不再向循环罐内输送液态物质。打开增压撬上的阀门，循环罐底部的低温液态物质进入增压撬，增压撬将低温液态物质热交换转化成低温气态物质。然后将低温气态物质输送入循环罐内增大循环罐的压力，使得循环罐内的压力增大将气态物质转化为液态物质，以便于对循环罐内的液态物质进行稳压。

可选的，所述试验泵池上增压撬的进液管和排放管均连接于试验泵池内。

通过采用上述技术方案，当对循环罐进行稳压时，循环罐不再向试验泵池内输送液态物质。打开增压撬上的阀门，试验泵池底部的低温液态物质进入增压撬，增压撬将低温液态物质热交换转化成低温气态物质。然后将低温气态物质输送入试验泵池内增大试验泵池的压力，使得试验泵池内的压力增大将气态物质转化为液态物质，以便于对试验泵池内的液态物质进行稳压。

可选的，所述出液管、回液管靠近试验泵池的一端均设置有压力传感器，所述压力传感器用于显示液体进入和进出试验泵池的压力值。

通过采用上述技术方案，当对低温泵进行试验时，低温泵将低温液态物质从出液管吸入试验泵池内，然后将试验泵池内的低温液态物质抽入回液管，使得低温液态物质在循环罐和试验泵池内循环。循环的过程中通过压力传感器检测液体进入和进出试验泵池的压力值，便于读取低温泵测试时液态物质经过后的压力，从而便于对低温泵进行试验。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过设置传导管，将热交换后形成气态充入储罐内增大储罐的气压，将储罐内汽化的气体加压后转换成液态，无需用电就能将部分液态物质汽化形成气态，减少额外用电能源的消耗，从而提高能源节约效率；

2.通过将增压撬应用于低温泵测试系统中，便于将循环泵内的低温液态物质灌注到试验泵池内，便于对循环罐和试验泵池进行稳压；

3.通过设置输液管及过冷装置，使得低温泵能够对液氮介质进行试验，也能够对低温泵进行LNG介质试验；

4.通过设置加热管和加热组件，对循环罐、试验泵池以及系统管路、各个阀门、仪器仪表进行预冷，实现吹扫，以便于减少后续循环罐和试验泵池内的液态物质汽化，从而便于试验泵池内对低温泵的试验。

附图说明

图1是本申请实施例增压撬的结构示意图。

图2是本申请实施例低温泵测试系统框图。

附图标记说明：1、增压撬；11、支架；12、传导管；121、翅片；13、进液管；14、排放管；15、调节阀；2、储罐；21、输液管；22、过冷管；221、氮气放散管；23、过冷装置；24、加热管；25、液氮加热器；26、氮气电加热器；3、循环罐；31、出液管；32、回液管；33、压力传感器；4、试验泵池；41、低温泵。

具体实施方式

以下结合附图1-2对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种适用于低温泵测试系统的低温储罐稳压装置。

参照图1，低温储罐稳压装置包括增压撬1，增压撬1的一侧连接有储罐2，储罐2用于储存低温液态物质。增压撬1包括支架11、弯曲固定支架11上的传导管12，传导管12的一端连接有进液管13、另一端连接有排放管14。

储罐为立式，Ⅱ类压力容器，用来储存液氮，设计容量100m³，设计压力:0.88MPa设计温度:-196℃~60℃，结构设计为双层，内筒材质为S30408，壁厚10mm，筒径3100mm，外筒材质Q345R，壁厚10mm，筒径3600。此液氮储罐增压撬1为卧式结构，技术性能Q=1000Nm3/h，工作压力0.8MPa，设计压力1.6MPa，设计温度:-196℃，介质LN2N/N2，结构尺寸外形尺寸:2200×5300×2000mm，主体材质选用6063，具有良好的抗腐蚀性能和热交换性能。

参照图1，进液管13和排放管14远离传导管12的一端均连通于储罐2内，进液管13和排放管14上均安装有调节阀15，调节阀15采用低温气动薄膜调节阀。以便于控制储罐2内的低温液态物质流入进液管13，液态物质从进液管13进入传导管12，经过传导管12与周围环境进行热交换，周围环境温度高于低温液态物质的温度，使得低温液态物质进入到传导管12内后逐渐形成低温气体。从排放管14排出的则是低温气体，以将低温气体流入储罐2内，增大储罐2内的气压。使得储罐2内气压增大后，将内部汽化的气体加压形成液体，无需用电就能将储罐2进行稳压。

参照图1，传导管12于支架11上先沿水平方向弯曲，然后再沿竖直方向向下弯曲成第二层，然后在第二层沿水平方向弯曲，直至弯曲至第三层，依此弯曲成沿竖直方向的四层传导管12。使得传导管12整根于支架11上弯曲盘绕，增大传导管12与周围环境热交换的长度。传导管12的侧壁上固定连接有翅片121，翅片121位于弯曲的传导管12相邻管壁之间，增大传导管12和周围环境热交换的面积，提高热交换效率。

本申请实施例一种适用于低温泵测试系统的低温储罐稳压装置的实施原理为：由于储罐2内的低温液态物质由于温度升高、压力降低均会导致汽化。故在对储罐2进行稳压时，无需额外电源，只需将进液管13的调节阀15打开，储罐2内的低温液态物质流入进液管13，进而流入传导管12内进行热交换，以将低温液态物质转换为气体。再将排放管14的调节阀15打开，将低温气体排入储罐2内增大储罐2内的压力，以对储罐2内的气体加压形成液体，从而实现无需用电就能将部分液态物质汽化形成气态，减少额外用电能源的消耗，提高能源节约效率。

本申请实施例还公开一种低温泵测试系统。

参照图2，包括和储罐2连接的循环罐3、和循环罐3连接的试验泵池4，循环罐3和试验泵池4旁均安装有增压撬1，以便于对循环罐3和试验泵池4进行稳压。储罐2上连接有输液管21，输液管21远离储罐2的一端连接于循环罐3。循环罐3的一端连接有出液管31，出液管31远离循环罐3的一端连接于试验泵池4。循环罐3的另一端连接有回液管32，回液管32远离循环罐3的一端连接于试验泵池4的另一端。

参照图2，试验泵池4内安装有低温泵41，低温泵41的出水端连接于回液管32，以便于低温泵41将试验泵池4内的液体抽入后，将液体从出液管31吸入，以将循环罐3内的液体从出液管31吸入试验泵池4内。然后经过低温泵41抽取至回液管32，通过回液管32后又流入循环罐3内，以实现液体于循环罐3、试验泵池4、低温泵41内的循环，从而便于对低温泵41进行试验。

参照图2，出液管31和回液管32靠近循环罐3的一端均安装有阀门，控制液体于循环罐3内的流入和流出。出液管31和回液管32靠近试验泵池4的一端均安装有压力传感器33，以对液体循环过程中对进入和进出试验泵池4的压力进行检测，便于对低温泵41进行试验。

参照图2，循环罐3旁边增压撬1的进液管13连接于输液管21上，排放管14连接于循环罐3，打开调节阀15，以便于将循环罐3内的液态物质进入进液管13，并经过增压撬1热交换成气体后，再通过排放管14排放入循环罐3内，增大循环罐3内的压力，将循环罐3内气压压缩成液体，便于维持循环罐3内的压力稳定。

参照图2，试验泵池4旁边增压撬1的进液管13和排放管14均连接于试验泵池4，进液管13连接于试验泵池4的底部。打开调节阀15，以便于将试验泵池4内的液态物质导入进液管13内，并经过增压撬1热交换成气体后，再通过排放管14排放入试验泵池4内，增大试验泵池4内的压力，将试验泵池4内的气压压缩成液体，便于维持循环罐3内的压力稳定。

参照图2，输液管21上也连接有过冷管22，过冷管22远离储罐2的一端连接有过冷装置23，回液管32经过过冷装置23。过冷管22靠近输液管21的一端也有阀门，以控制过冷管22的通断。过冷装置23则是进行热交换，使得过冷管22和回液管32内两种液体不混合而进行热交换，过冷装置23的内部结构可采用不同空腔来实现。过冷管22穿过过冷装置23后连接有氮气放散管221，以便于过冷管22内的液氮升温形成的氮气排放。

当试验泵池4内以LNG为试验介质测试低温泵41时，打开过冷管22上的阀门，储罐2通过增压撬1增加内部压力，将储罐2内的液氮从输液管21输出，使得液氮进入过冷管22，进而将液氮进入过冷装置23。同时低温泵41将试验泵池4内的液态LNG输送至回液管32，回液管32内的液态LNG会经过过冷装置23和低温的液氮进行热交换，将液态LNG降温后流回循环罐3。液氮的温度由于低于从低温泵41输出的液态LNG，会将液态LNG的热量吸收，进而达到降低液态LNG的温度，将低温泵41出口的LNG温度维持在-160摄氏度以下，减少LNG的闪蒸量；

当试验泵池4内以液氮为试验介质测试低温泵41时，关闭过冷管22上的阀门，储罐2通过增压撬1增加内部压力，将液氮经过输液管21输入循环罐3，从循环罐3的出液管31流入试验泵池4内，低温泵41抽出液氮后将液氮从回液管32排出，再将液氮经过回液管32后流入循环罐3内形成循环。便于将液氮通过储罐2直接输送入循环罐3和试验泵池4内，从而便于低温泵41的试验。

参照图2，输液管21远离过冷管22的一端连接有加热管24，加热管24上安装有加热组件，加热组件用于加热低温液态物质转换成气体，加热管24远离输液管21的一端连接于出液管31上，以便于加热管24出来的低温气体对循环罐3、出液管31、试验泵池4、低温泵41、回液管32进行吹扫预冷。

参照图2，加热管24靠近输液管21的一端也安装有阀门，以便于在对低温泵41进行试验时关闭加热管24，在低温泵41试验之前打开阀门，将输液管21输送来的低温液态物质输入加热管24，经过加热组件后形成的低温气体对系统管路、仪器仪表进行预冷。

参照图2，加热组件包括安装于加热管24上的液氮加热器25和氮气电加热器26，液氮加热器25先将进入加热管24的液氮加热形成低温氮气。然后低温氮气经过氮气电加热器26将氮气继续升温，以将液氮从-196摄氏度加热升温到-40摄氏度的氮气。最后将-40摄氏度的氮气吹扫入循环罐3、出液管31、试验泵池4、低温泵41、回液管32进行预冷，整个过程都是通过储罐2旁的增压撬1对储罐2中的液氮增压，对整个管路系统进行吹扫提供气源。

本申请实施例一种低温泵测试系统的实施原理为：当对低温泵41进行试验之前，通过储罐2的增压撬1，将低温液态物质经过加热管24加热形成低温气体后，对循环罐3、出液管31、试验泵池4、低温泵41、回液管32进行预冷，减少对低温泵41内介质流入和流出后的汽化。然后关掉加热管24的阀门，将输液管21的低温液态物质输入循环罐3，然后经过出液管31流入试验泵池4内，低温泵41将低温液态物质从出液管31吸入后排入回液管32。低温液态物质于回液管32内经过过冷装置23后流入循环罐3内，实现循环。而在回液管32内的低温液态物质进入过冷装置23内时，过冷管22阀门打开，将输液管21内的低温液态物质在增压撬1的作用下导入过冷管22内，然后过冷管22内的低温液态物质在过冷装置23中对回液管32内的低温液态物质吸热，维持回液管32内低温液态物质的温度，减少回液管32内低温液态物质的闪蒸量。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适用于低温泵测试系统的低温储罐稳压装置，其特征在于：包括增压撬（1），所述增压撬（1）包括支架（11）、弯曲设置于支架（11）上的传导管（12），所述传导管（12）的一端连接有进液管（13），所述进液管（13）远离传导管（12）的一端连接有储罐（2），所述传导管（12）的另一端连接有排放管（14），所述排放管（14）远离传导管（12）的一端连接于储罐（2）上，所述进液管（13）和排放管（14）上均设置有调节阀（15），所述传导管（12）用于将低温液态物质和周围环境温度进行热交换形成气态，所述进液管（13）供低温液态物质从储罐（2）进入，所述排放管（14）用于将传导管（12）热转换后的气态物质放出至储罐（2）内。

2.根据权利要求1所述的一种适用于低温泵测试系统的低温储罐稳压装置，其特征在于：所述传导管（12）于支架（11）上先沿水平方向弯曲，然后沿竖直方向弯曲。

3.根据权利要求1所述的一种适用于低温泵测试系统的低温储罐稳压装置，其特征在于：所述传导管（12）的周向侧壁上设有翅片（121），所述翅片（121）位于弯曲的传导管（12）相邻管壁之间。

4.一种低温泵测试系统，包括权利要求1-3任意一项所述的一种适用于低温泵测试系统的低温储罐稳压装置，其特征在于：包括循环罐（3）、连接于所述循环罐（3）的试验泵池（4）、设置于试验泵池（4）内的低温泵（41），所述循环罐（3）上连接有和试验泵池（4）连接的出液管（31），所述试验泵池（4）上连接有和循环罐（3）连接的回液管（32），所述低温泵（41）用于将试验泵池（4）内的液体抽入回液管（32）进入循环罐（3）后，再从出液管（31）流回试验泵池（4），所述循环罐（3）、试验泵池（4）外均连接有增压撬（1），所述增压撬（1）用于稳定循环罐（3）、试验泵池（4）内的压力。

5.根据权利要求4所述的一种低温泵测试系统，其特征在于：所述储罐（2）上还连接有和循环罐（3）相连接的输液管（21），所述输液管（21）用于将储罐（2）内的介质输送入循环罐（3），所述储罐（2）上也连接有过冷装置（23），所述过冷装置（23）连接于回液管（32）对低温泵（41）输出的液体进行降温。

6.根据权利要求5所述的一种低温泵测试系统，其特征在于：所述输液管（21）上连接有加热管（24），所述加热管（24）上设置有加热组件，所述加热组件用于将加热管（24）内的低温液态物质加热到气态，所述加热管（24）远离输液管（21）的一端连接于循环罐（3）和试验泵池（4）。

7.根据权利要求4所述的一种低温泵测试系统，其特征在于：所述循环罐（3）上增压撬（1）的进液管（13）连接于输液管（21）上、排放管（14）连接于循环罐（3）侧壁。

8.根据权利要求4所述的一种低温泵测试系统，其特征在于：所述试验泵池（4）上增压撬（1）的进液管（13）和排放管（14）均连接于试验泵池（4）内。

9.根据权利要求4所述的一种低温泵测试系统，其特征在于：所述出液管（31）、回液管（32）靠近试验泵池（4）的一端均设置有压力传感器（33），所述压力传感器（33）用于检测液体进入和进出试验泵池（4）的压力值。

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