CN117662508A - 一种液氢离心泵低温试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液氢离心泵低温试验装置及方法，包括用于存储液氢介质的液氢储罐，液氢储罐上设置有液氢介质输入口和液氢介质回流口，液氢离心泵的进气口管路上分别连接有进口调节阀、第一温度计和第一压力表，液氢离心泵的出口管路上还连接有出口单向调节阀、第二温度计、第二压力表和液氢流量计，液氢离心泵回气口管路上连接有回气截止阀和第四温度计，液氢离心泵的泵池连接有第三温度计、第三压力表和与液氢离心泵相连的功率监测仪表，液氢离心泵的一侧设置有用于监测液氢离心泵运行过程中的各项数据的测试控制台位，所有仪表均连接与所述测试控制台位相连接。本申请具有便于对液氢离心泵的性能进行有效评估的效果。

Description

一种液氢离心泵低温试验装置及方法

技术领域

本发明涉及液氢离心泵试验技术的领域，尤其是涉及一种液氢离心泵低温试验装置及方法。

背景技术

氢能作为清洁的可再生能源，被称为“未来的绿色能源”，具有来源丰富、燃烧值大、安全性好等优点。而化石能源的不可再生性，也预示着其将在将来的某个时候枯竭。因此，从能源的可持续性发展要求来看，氢能以及其他的可再生能源替代化石能源等不可再生能源是能源系统发展将是必然趋势。液氢离心泵是将泵与电机整体安装在密封金属容器内，能够做到零泄漏，避免产生爆炸性环境，消除引燃条件的输送液化天然气及相关低温液体的核心动力输出设备。

在液氢离心泵制造完成后，通常需要对其进行低温试验，而现有的试验方式难以能更加快速、全面、准确、安全的完成潜液式液氢离心泵的低温试验，从而难以对液氢离心泵的性能进行有效评估。

发明内容

为了便于对液氢离心泵的性能进行有效评估，本申请提供一种液氢离心泵低温试验装置及方法。

第一方面的，本申请提供的一种液氢离心泵低温试验装置采用如下的技术方案：

一种液氢离心泵低温试验装置，包括用于存储液氢介质的液氢储罐，所述液氢储罐上设置有用于与待测液氢离心泵进口管路相连通的液氢介质输入口和用于与所述待测液氢离心泵出口管路相连通的液氢介质回流口，所述液氢离心泵的进气口管路上分别连接有进口调节阀、第一温度计和第一压力表，所述液氢离心泵的出口管路上还连接有出口单向调节阀、第二温度计、第二压力表和液氢流量计，所述液氢离心泵回气口管路上连接有回气截止阀和第四温度计，所述液氢离心泵的泵池连接有第三温度计、第三压力表和与所述液氢离心泵相连的功率监测仪表，所述液氢离心泵的一侧设置有用于监测所述液氢离心泵运行过程中的各项数据的测试控制台位，所有仪表均连接与所述测试控制台位相连接。

通过采用上述技术方案，液氢介质回流口可将潜液式液氢离心泵打出的高压液氢、潜液式液氢离心泵泵池内的氢气重新输送回液氢储罐，使液氢介质可循环使用，降低液氢离心泵低温试验对液氢介质的消耗；所有仪表均连接与所述测试控制台位相连接，通过多个温度计、压力表、液压流量计的设置，从而使实验装置能更加快速、全面、准确、安全的完成潜液式液氢离心泵的低温试验，从而便于对液氢离心泵的性能进行有效评估。

优选的，所述液氢离心泵进口管路上连通有用于调节进口压力的自增压系统。

通过采用上述技术方案，自增压系统设置于液氢离心泵的进口管路上，从而满足不同液氢离心泵对进口压力的需求。

优选的，所述自增压系统包括与所述液氢储罐相连接的汽化器和设置于所述汽化器与所述液氢储罐管路上的功能截止阀。

通过采用上述技术方案，汽化器能够针对不同液氢离心泵对进口的压力需求进行调整，便于对液氢离心泵的检测。

优选的，还包括集中排气管路，所述集中排气管路包括与所述液氢储罐的排气口相连接的液氢储罐排气管路、与所述自增压系统相连接的自增压系统排气管路和与所述液氢离心泵的出口相连接的出口排气管路。

通过采用上述技术方案，集中排气管路能够将试验过程中所产生的气体集中排放，从而便于将气体从试验场地导出。

优选的，所述液氢储罐排气管路上设置有排气截止阀，所述自增压系统排气管路上设置有第一安全阀，所述出口排气管路上设置有第二安全阀。

通过采用上述技术方案，第一安全阀和第二安全阀能够保护系统安全，当管道内的压力超过安全阀设定压力时，安全阀会自动开启泄压，以降低压力管道内的压力，从而保证系统和管道的正常工作，防止发生意外事故，减少损失。

优选的，所述液氢储罐排气管路、所述自增压系统排气管路和所述出口排气管路靠近所述集中排气管路的端部均设置有连接段，所述集中排气管路上设置有与所述连接段一一对应的固定段，所述连接段的外周面上固定连接有挡环，所述连接段上套设有紧固管，所述紧固管的内壁上固定连接有限位环，所述限位环位于所述挡环远离所述固定段的一侧，所述紧固环与所述固定段螺纹连接，所述限位环与所述挡环之间设置有橡胶垫圈一，所述连接段与所述固定段之间设置有橡胶垫圈二。

通过采用上述技术方案，紧固管套设于连接段上，限位环位于挡环远离固定段的一侧，橡胶垫圈一设置于挡环与限位环之间，橡胶垫圈二设置于连接段与固定段之间，当紧固管与固定段螺纹连接，连接段与固定段相抵触后，挡环与限位环能够将橡胶垫圈一夹紧，连接段与固定段能够将橡胶垫圈二夹紧，从而便于各管路连接到集中排气管路上。

优选的，所述固定段与所述连接段之间设置有锁定机构，所述锁定机构包括固定连接于所述固定段上的固定座，所述固定座上开设有插槽，所述连接段上固定连接有一端可插设于所述插槽内的连接杆，所述连接杆上开设有锁定槽，所述插槽侧壁上开设有滑动孔，所述滑动孔内滑动设置有一端可插设于所述锁定槽内的锁定杆。

通过采用上述技术方案，当紧固管将连接段和固定段连接紧固后，连接杆上的锁定槽能够与锁定杆相重合，使得锁定杆的一端能够插设于锁定槽内，进一步的将连接段与固定段相固定。

优选的，所述滑动孔的内壁上开设有限位槽，所述锁定杆上固定连接有限位块，所述限位块滑动设置于所述限位槽内。

通过采用上述技术方案，限位块滑动设置于限位槽内，从而阻碍锁定杆脱离滑动孔，进而使锁定机构的结构更加稳定。

优选的，所述限位槽内设置有弹簧，所述弹簧的一端抵触于所述限位块远离所述连接杆的侧面上，所述弹簧的另一端抵触于所述限位槽远离所述连接杆的侧壁上。

通过采用上述技术方案，弹簧的一端抵触于限位块远离连接杆的侧面上，弹簧的另一端抵触于限位槽远离连接杆的侧壁上，从而使锁定杆的一端稳定的插设于锁定槽内。

第二方面的，本申请提供的一种液氢离心泵低温试验方法，采用如下的技术方案：

一种液氢离心泵低温试验方法，包括如下步骤：S1、将所述液氢离心泵与进出口管路连接，并使用液氢介质对进出口管路及所述液氢离心泵进行冷却，到达预定启泵条件；S2、启动所述液氢离心泵，将所述液氢储罐从进口输入的液氢经所述液氢离心泵输出后输送回所述液氢储罐内；S3、将所述液氢离心泵频率调节至预定数值，记录所述液氢离心泵运行时进口温度、进口压力、出口温度、出口压力、液氢离心泵流量、液氢离心泵扬程、液氢离心泵电机电流和电压等关键运行参数，以判断液氢离心泵是否达到设计要求；S4、设置所述液氢离心泵频率并保持不变，调节所述液氢离心泵所述出口单向调节阀，记录出口单向调节阀不同开度下出口单向调节阀的各项运行参数，经处理后得到所述液氢离心泵在该频率下运行的性能曲线；S5、调节所述液氢离心泵频率，重复S4 步骤，得到所述液氢离心泵不同频率下运行的性能曲线。

通过采用上述技术方案，液氢介质回流口可将潜液式液氢离心泵打出的高压液氢、潜液式液氢离心泵泵池内的氢气重新输送回液氢储罐，使液氢介质可循环使用，降低液氢离心泵低温试验对液氢介质的消耗；所有仪表均连接与所述测试控制台位相连接，通过多个温度计、压力表、液压流量计的设置，从而使实验装置能更加快速、全面、准确、安全的完成潜液式液氢离心泵的低温试验，从而便于对液氢离心泵的性能进行有效评估。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.液氢介质回流口可将潜液式液氢离心泵打出的高压液氢、潜液式液氢离心泵泵池内的氢气重新输送回液氢储罐，使液氢介质可循环使用，降低液氢离心泵低温试验对液氢介质的消耗；所有仪表均连接与所述测试控制台位相连接，通过多个温度计、压力表、液压流量计的设置，从而使实验装置能更加快速、全面、准确、安全的完成潜液式液氢离心泵的低温试验，从而便于对液氢离心泵的性能进行有效评估；

2.第一安全阀和第二安全阀能够保护系统安全，当管道内的压力超过安全阀设定压力时，安全阀会自动开启泄压，以降低压力管道内的压力，从而保证系统和管道的正常工作，防止发生意外事故，减少损失；

3.紧固管套设于连接段上，限位环位于挡环远离固定段的一侧，橡胶垫圈一设置于挡环与限位环之间，橡胶垫圈二设置于连接段与固定段之间，当紧固管与固定段螺纹连接后，当连接段与固定段相抵触后，挡环与限位环能够将橡胶垫圈一夹紧，连接段与固定段能够将橡胶垫圈二夹紧，从而便于各管路连接到集中排气管路上。

附图说明

图1是本申请实施例中低温试验装置的原理图。

图2是本申请实施例中集中排气管路的结构示意图。

图3是本申请实施例中集中排气管路的剖视图。

图4是图3中A处的剖视图。

附图标记说明：1、第一安全阀；2、排气截止阀；3、回气截止阀；4、液氢储罐；5、自增压系统；51、汽化器；52、功能截止阀；6、测试控制台位；7、第一温度计；8、第一压力表；9、第四温度计；10、第三温度计；11、第三压力表；12、功率监测仪表；13、第二温度计；14、第二压力表；15、集中排气管路；151、主管道；152、液氢储罐排气管路；153、自增压系统排气管路；154、出口排气管路；155、固定段；156、连接段；1561、挡环；157、紧固管；1571、限位环；158、橡胶垫圈一；159、橡胶垫圈二；16、第二安全阀；17、进口调节阀；18、液氢离心泵；19、出口单向调节阀；20、液氢流量计；30、锁定机构；31、固定座；311、插槽；312、滑动孔；3121、限位槽；32、连接杆；321、锁定槽；33、锁定杆；34、限位块；35、弹簧。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种液氢离心泵低温试验装置。参照图1所示，低温试验装置包括液氢储罐4，液氢储罐4用于存储液氢介质，液氢储罐4上设置有用于与待测液氢离心泵18进口管路相连通的液氢介质输入口和用于与待测液氢离心泵18出口管路相连通的液氢介质回流口。

参照图1所示，液氢离心泵18的进气口管路上分别连接有进口调节阀17、第一温度计7和第一压力表8，液氢离心泵18的出口管路上还连接有出口单向调节阀19、第二温度计13、第二压力表14和液氢流量计20，液氢离心泵18回气口管路上连接有回气截止阀3和第四温度计9，液氢离心泵18的泵池连接有第三温度计10、第三压力表11和与液氢离心泵18相连的功率监测仪表12，液氢离心泵18的一侧设置有用于监测液氢离心泵18运行过程中的各项数据的测试控制台位6，所有仪表均连接与测试控制台位6相连接。

参照图1所示，液氢离心泵18进口管路上连通有用于调节进口压力的自增压系统5。自增压系统5包括汽化器51和功能截止阀52，汽化器51与液氢储罐4相连接，功能截止阀52设置于汽化器51与液氢储罐4之间的管路上。

参照图1所示，低温试验装置还包括集中排气管路15，集中排气管路15包括主管道151、液氢储罐排气管路152、自增压系统排气管路153和出口排气管路154。主管道151位于低温试验装置的高点，液氢储罐排气管路152的一端与液氢储罐4的排气口相连接，液氢储罐排气管路152远离液氢储罐4的一端与主管道151相连接。自增压系统排气管路153的一端与自增压系统5相连接，自增压系统排气管路153远离自增压系统5的一端与主管道151相连接，出口排气管路154的一端与液氢离心泵18的出口相连接，出口排气管路154远离液氢离心泵18的一端与主管道151相连接。

参照图1所示，液氢储罐排气管路152上设置有排气截止阀2，自增压系统排气管路153上设置有第一安全阀1，出口排气管路154上设置有第二安全阀16。

参照图1和图2所示，液氢储罐排气管路152、自增压系统排气管路153和出口排气管路154靠近集中排气管路15的端部均设置有连接段156，集中排气管路15上设置有与连接段156一一对应的固定段155。

参照图2和图3所示，连接段156的外周面上固定连接有挡环1561，连接段156上套设有紧固管157，紧固管157转动设置于连接段156上，紧固管157的内壁上固定连接有限位环1571，限位环1571位于挡环1561远离固定段155的一侧，紧固环与固定段155的外周面螺纹连接。

参照图2和图3所示，限位环1571与挡环1561之间设置有橡胶垫圈一158，连接段156与固定段155之间设置有橡胶垫圈二159。当紧固管157与固定段155螺纹连接，连接段156与固定段155相抵触后，挡环1561与限位环1571能够将橡胶垫圈一158夹紧，连接段156与固定段155能够将橡胶垫圈二159夹紧，从而便于各管路连接到主管道151上。

参照图3和图4所示，固定段155与连接段156之间设置有锁定机构30，锁定机构30位于固定段155上设置有两组，两组锁定机构30沿固定段155的周侧对称分布。

参照图3和图4所示，锁定机构30包括固定座31、连接杆32、锁定杆33、限位块34和弹簧35。固定座31固定连接于固定段155的外周面上，固定座31靠近连接段156的侧面上开设有插槽311。

参照图3和图4所示，连接杆32固定连接于连接段156上，当转动紧固套使紧固套与固定段155螺纹紧固后，连接杆32的一端能够插设于插槽311内。连接杆32的侧面上开设有锁定槽321，插槽311侧壁上开设有滑动孔312，滑动孔312内竖向滑动设置有锁定杆33，当紧固套与固定段155螺纹紧固后，锁定杆33的底端能够插设于锁定槽321内。锁定杆33靠近连接杆32的一端设置有斜面，斜面朝向靠近连接段156的方向。

参照图3和图4所示，滑动孔312的内壁上开设有限位槽3121，限位块34固定连接于锁定杆33上，限位块34滑动设置于限位槽3121内。弹簧35设置于限位槽3121内，弹簧35的一端抵触于限位块34远离连接杆32的侧面上，弹簧35的另一端抵触于限位槽3121远离连接杆32的侧壁上。

本申请实施例一种液氢离心泵低温试验装置的实施原理为：液氢介质回流口可将潜液式液氢离心泵18打出的高压液氢、潜液式液氢离心泵18泵池内的氢气重新输送回液氢储罐4，使液氢介质可循环使用，降低液氢离心泵18低温试验对液氢介质的消耗；所有仪表均连接与所述测试控制台位6相连接，通过多个温度计、压力表、液压流量计的设置，从而使实验装置能更加快速、全面、准确、安全的完成潜液式液氢离心泵18的低温试验，从而便于对液氢离心泵18的性能进行有效评估。

当紧固管157与固定段155螺纹连接，连接段156与固定段155相抵触后，挡环1561与限位环1571能够将橡胶垫圈一158夹紧，连接段156与固定段155能够将橡胶垫圈二159夹紧，从而便于各管路连接到集中排气管路15上。当紧固管157将连接段156和固定段155连接紧固后，连接杆32上的锁定槽321能够与锁定杆33相重合，使得锁定杆33的一端能够插设于锁定槽321内，进一步的将连接段156与固定段155相固定。

本申请实施例还公开一种液氢离心泵低温试验方法，包括如下步骤：S1、将液氢离心泵18与进出口管路连接，并使用液氢介质对进出口管路及液氢离心泵18进行冷却，到达预定启泵条件；S2、启动液氢离心泵18，将液氢储罐4从进口输入的液氢经液氢离心泵18输出后输送回液氢储罐4内；S3、将液氢离心泵18频率调节至预定数值，记录液氢离心泵18运行时进口温度、进口压力、出口温度、出口压力、液氢离心泵18流量、液氢离心泵18扬程、液氢离心泵18电机电流和电压等关键运行参数，以判断液氢离心泵18是否达到设计要求；S4、设置液氢离心泵18频率并保持不变，调节液氢离心泵18出口单向调节阀19，记录出口单向调节阀19不同开度下出口单向调节阀19的各项运行参数，经处理后得到液氢离心泵18在该频率下运行的性能曲线；S5、调节液氢离心泵18频率，重复S4 步骤，得到液氢离心泵18不同频率下运行的性能曲线。

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 (10)

1.一种液氢离心泵低温试验装置，其特征在于：包括用于存储液氢介质的液氢储罐（4），所述液氢储罐（4）上设置有用于与待测液氢离心泵（18）进口管路相连通的液氢介质输入口和用于与所述待测液氢离心泵（18）出口管路相连通的液氢介质回流口，所述液氢离心泵（18）的进气口管路上分别连接有进口调节阀（17）、第一温度计（7）和第一压力表（8），所述液氢离心泵（18）的出口管路上还连接有出口单向调节阀（19）、第二温度计（13）、第二压力表（14）和液氢流量计（20），所述液氢离心泵（18）回气口管路上连接有回气截止阀（3）和第四温度计（9），所述液氢离心泵（18）的泵池连接有第三温度计（10）、第三压力表（11）和与所述液氢离心泵（18）相连的功率监测仪表（12），所述液氢离心泵（18）的一侧设置有用于监测所述液氢离心泵（18）运行过程中的各项数据的测试控制台位（6），所有仪表均连接与所述测试控制台位（6）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种液氢离心泵低温试验装置，其特征在于：所述液氢离心泵（18）进口管路上连通有用于调节进口压力的自增压系统（5）。

3.根据权利要求2所述的一种液氢离心泵低温试验装置，其特征在于：所述自增压系统（5）包括与所述液氢储罐（4）相连接的汽化器（51）和设置于所述汽化器（51）与所述液氢储罐（4）管路上的功能截止阀（52）。

4.根据权利要求3所述的一种液氢离心泵低温试验装置，其特征在于：还包括集中排气管路（15），所述集中排气管路（15）包括与所述液氢储罐（4）的排气口相连接的液氢储罐排气管路（152）、与所述自增压系统（5）相连接的自增压系统排气管路（153）和与所述液氢离心泵（18）的出口相连接的出口排气管路（154）。

5.根据权利要求4所述的一种液氢离心泵低温试验装置，其特征在于：所述液氢储罐排气管路（152）上设置有排气截止阀（2），所述自增压系统排气管路（153）上设置有第一安全阀（1），所述出口排气管路（154）上设置有第二安全阀（16）。

6.根据权利要求4所述的一种液氢离心泵低温试验装置，其特征在于：所述液氢储罐排气管路（152）、所述自增压系统排气管路（153）和所述出口排气管路（154）靠近所述集中排气管路（15）的端部均设置有连接段（156），所述集中排气管路（15）上设置有与所述连接段（156）一一对应的固定段（155），所述连接段（156）的外周面上固定连接有挡环（1561），所述连接段（156）上套设有紧固管（157），所述紧固管（157）的内壁上固定连接有限位环（1571），所述限位环（1571）位于所述挡环（1561）远离所述固定段（155）的一侧，所述紧固环与所述固定段（155）螺纹连接，所述限位环（1571）与所述挡环（1561）之间设置有橡胶垫圈一（158），所述连接段（156）与所述固定段（155）之间设置有橡胶垫圈二（159）。

7.根据权利要求6所述的一种液氢离心泵低温试验装置，其特征在于：所述固定段（155）与所述连接段（156）之间设置有锁定机构（30），所述锁定机构（30）包括固定连接于所述固定段（155）上的固定座（31），所述固定座（31）上开设有插槽（311），所述连接段（156）上固定连接有一端可插设于所述插槽（311）内的连接杆（32），所述连接杆（32）上开设有锁定槽（321），所述插槽（311）侧壁上开设有滑动孔（312），所述滑动孔（312）内滑动设置有一端可插设于所述锁定槽（321）内的锁定杆（33）。

8.根据权利要求7所述的一种液氢离心泵低温试验装置，其特征在于：所述滑动孔（312）的内壁上开设有限位槽（3121），所述锁定杆（33）上固定连接有限位块（34），所述限位块（34）滑动设置于所述限位槽（3121）内。

9.根据权利要求8所述的一种液氢离心泵低温试验装置，其特征在于：所述限位槽（3121）内设置有弹簧（35），所述弹簧（35）的一端抵触于所述限位块（34）远离所述连接杆（32）的侧面上，所述弹簧（35）的另一端抵触于所述限位槽（3121）远离所述连接杆（32）的侧壁上。

10.一种液氢离心泵低温试验方法，根据权利要求5所述的一种液氢离心泵低温试验装置，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将所述液氢离心泵（18）与进出口管路连接，并使用液氢介质对进出口管路及所述液氢离心泵（18）进行冷却，到达预定启泵条件；

S2、启动所述液氢离心泵（18），将所述液氢储罐（4）从进口输入的液氢经所述液氢离心泵（18）输出后输送回所述液氢储罐（4）内；

S3、将所述液氢离心泵（18）频率调节至预定数值，记录所述液氢离心泵（18）运行时进口温度、进口压力、出口温度、出口压力、液氢离心泵（18）流量、液氢离心泵（18）扬程、液氢离心泵（18）电机电流和电压等关键运行参数，以判断液氢离心泵（18）是否达到设计要求；

S4、设置所述液氢离心泵（18）频率并保持不变，调节所述液氢离心泵（18）所述出口单向调节阀（19），记录出口单向调节阀（19）不同开度下出口单向调节阀（19）的各项运行参数，经处理后得到所述液氢离心泵（18）在该频率下运行的性能曲线；

S5、调节所述液氢离心泵（18）频率，重复S4 步骤，得到所述液氢离心泵（18）不同频率下运行的性能曲线。