CN220040309U - 一种多结构夹层深冷压力容器保冷性能测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种多结构夹层深冷压力容器保冷性能测试装置，包括介质加热模块、双向单回路快速接头、计量通道、数据采集模块、处理模块、输入模块、控制模块，所述介质加热模块具有介质进口并通过双向单回路快速接头与计量通道连通，所述计量通道包括压力控制支路以及流量测试支路，所述数据采集模块用于采集计量通道中介质的数据，所述处理模块用于根据数据采集模块的数据检测保冷性能，所述输入模块用于输入介质数据，所述控制模块根据介质数据对计量通道进行操作控制介质流向，所述数据采集模块与控制模块进行信号交互，能够实现多结构夹层深冷压力容器保冷性能测试。
Description
技术领域
本实用新型属于真空绝热深冷压力容器保冷性能测试技术领域，具体涉及一种多结构夹层深冷压力容器保冷性能测试装置。
背景技术
真空绝热深冷压力容器是指用于储存液氧、液氮、液化天燃气等低温液体的压力容器。近年来随着液化石油天然气的广泛应用，已扩展到能源、环保、生物、航天等领域，需求量逐年快速递增。同时随着世界各国对环境保护意识的日益增强，液氧、液化天燃气等清洁能源的推广，带动了真空绝热深冷压力容器的快速发展，已经成为压力容器行业中最有前景的产业之一。
现有多结构夹层真空绝热深冷压力容器缺少有效、可靠的检测保冷性能的仪器，且现有的保冷性能测试装置会出现真空规管锈蚀、真空计与真空规管不匹配、真空规管损坏等问题，容易引起的数据失真产生保冷性能误判问题。
实用新型内容
为了解决现有的保冷性能检测设备没有针对多结构夹层深冷压力容器，适应能力较弱。
本实用新型的技术方案如下：
一种多结构夹层深冷压力容器保冷性能测试装置，包括介质加热模块、双向单回路快速接头、计量通道、数据采集模块、处理模块、输入模块、控制模块，所述介质加热模块具有介质进口并通过双向单回路快速接头与计量通道连通，所述计量通道包括压力控制支路以及流量测试支路，所述数据采集模块用于采集计量通道中介质的数据，所述处理模块用于根据数据采集模块的数据检测保冷性能，所述输入模块用于输入介质数据，所述控制模块根据介质数据对计量通道进行操作控制介质流向，并且所述数据采集模块与控制模块进行信号交互。
优选的，所述介质加热模块还包括恒温器和电加热器。
优选的，所述压力控制支路具三个支路，包括压力控制第一支路、压力控制第二支路、压力控制第三支路，所述压力控制第一支路上具有电磁阀和压力控制阀；所述压力控制第二支路上具有压力控制阀、位于压力控制阀左侧的电磁阀、位于压力控制阀右侧的针型阀；所述压力控制第三支路上具有储罐放空阀。
优选的，所述流量测试支路具有四个支路，从上到下依次排布有流量测试第一支路、流量测试第二支路、流量测试第三支路、流量测试第四支路，所述流量测试第一支路上具有电磁阀和介质检测计；所述流量测试第二支路上具有电磁阀和介质检测计；所述流量测试第三支路上具有电磁阀和介质检测计；所述流量测试第四支路上具有电磁阀和介质检测计；所述四个支路由上到下检测介质的流量依次递减。
优选的，所述计量通道具有排气口,所述计量通道上还具有与位于计量通道排气口连通的排压支路,所述排压支路上具有电磁阀、安全阀,关闭压力控制支路和流量测试支路上的电磁阀，打开排压支路上的电磁阀，释放残压。
优选的，所述计量通道上还设置有压力传感器，所述压力传感器与所述数据采集模块连接进行信号传输，所述压力传感器采集计量通道上的绝对压力值。
优选的，所述数据采集模块还与一环境温度采集器连接，所述环境温度采集器采集环境平均温度。
优选的，还包括显示模块，显示模块与处理模块、数据采集模块进行数据交互。
与现有技术相比，本实用新型具有如下至少一项有益效果：
(1)本实用新型设计的一种多结构夹层深冷压力容器保冷性能测试装置，能够检测低温冷冻后注入深冷压力容器中存储的永久性气体达到热平衡后的静态蒸发率，能够针对不同夹层结构，尤其能够适应容积为1m3—300m3的深冷压力容器，兼容承压和常压状态，实现自动测试深冷压力容器保冷性能，测试结果精准。
(2)在本实用新型的实施例中，通过设计介质加热模块能够加热低温介质至0℃-40℃之间的某个恒定值，流通的介质保持恒温。
(3)在本实用新型的实施例中，通过设计排压支路，当压力传感器检测到的绝对压力值大于安全阀整定压力时，安全阀自动开启，从排气口进行排气，避免装置发生超压风险。
(4)在本实用新型的实施例中，通过设计流量测试支路，能够针对深冷压力容器中不同的夹层大小进行测试，准确度更高，适应性强。
附图说明
图1为本实用新型实施例整体结构示意图；
图2为本实用新型实施例中“时间-流量”二维图的示意图；
图中：1-介质加热模块，11-电加热器，12-恒温器，2-计量通道，3-排压支路，4-压力控制支路，41-压力控制第一支路，42-压力控制第二支路，43-压力控制第三支路，5-流量测试支路，51-流量测试第一支路，52-流量测试第二支路，53-流量测试第三支路，54-流量测试第四支路，6-数据采集模块，7-处理模块，8-显示模块，9-控制模块，10-输入模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本实用新型进行详细的说明。
参见图1，一种多结构夹层深冷压力容器保冷性能测试装置，包括介质加热模块1、双向单回路快速接头L1、计量通道2、数据采集模块6、处理模块7、输入模块10、控制模块9，所述介质加热模块1具有介质进口Li并通过双向单回路快速接头L1与计量通道2连通，所述计量通道2包括压力控制支路4以及位于流量测试支路5，所述数据采集模块6用于采集计量通道2中介质的数据，所述处理模块7用于根据数据采集模块6的数据检测保冷性能，所述输入模块10用于输入介质数据，所述控制模块9根据介质数据对计量通道2进行操作控制介质流向，并且所述数据采集模块6与控制模块9进行信号交互。
由于多结构夹层深冷压力容器具有不同的夹层，每个夹层的容量和大小是不同的，所述输入的介质数据会不一样。
请继续参见图1，所述介质加热模块1包括恒温器12和电加热器11，所述介质进口Li位于恒温器12上，所述恒温器12内设有电加热器11。
所述压力控制支路4具有三个支路，包括压力控制第一支路41、压力控制第二支路42、压力控制第三支路43，所述压力控制第一支路41上具有电磁阀K2和压力控制阀Kp1；所述压力控制第二支路42上具有压力控制阀Kp2、位于压力控制阀左侧的电磁阀K3、位于压力控制阀右侧的针型阀K9；所述压力控制第三支路43上具有储罐放空阀K4。
所述流量测试支路5具有四个支路，从上到下依次排布有流量测试第一支路51、流量测试第二支路52、流量测试第三支路53、流量测试第四支路54，所述流量测试第一支路51上具有电磁阀K5和介质检测计M1；所述流量测试第二支路52上具有电磁阀K6和介质检测计M2；所述流量测试第三支路53上具有电磁阀K7和介质检测计M3；所述流量测试第四支路54上具有电磁阀K8和介质检测计M4；所述四个支路由上到下检测介质的流量依次递减。
所述计量通道2具有排气口Lo,所述计量通道2上还具有与位于计量通道排气口连通的排压支路3,所述排压支路3上具有电磁阀K1、安全阀KA,关闭压力控制支路4和流量测试支路5上的电磁阀，打开排压支路3上的电磁阀K1，释放残压。
所述计量通道2上还设置有压力传感器P，所述压力传感器P与所述数据采集模块6连接进行信号传输，所述压力传感器P采集计量通道2上的绝对压力值。
所述数据采集模块6还与一环境温度采集器T1连接，所述环境温度采集器T1采集环境平均温度，环境平均温度指检测现场的大气环境平均温度。
还包括显示模块8，显示模块8与处理模块7、数据采集模块6进行数据交互。
工作流程如下：
步骤1：被检测设备中的介质通过介质进口Li，将不同程度的低温介质加热到0℃-40℃之间的一个恒定值，流通的介质的温度可通过介质检测计的获得，并反馈到恒温器12的电加热器11处进行调节，保持恒温；
步骤2：通过在介质进口Li后方设置双向单回路快速转接头L1，保证该接头断开后，接头两端的回路均无介质漏出。恒温后的介质通过双向单回路快速接头L1进入计量通道；
步骤3：由输入模块输入设备的基础信息，例如深冷设备的容积、夹层结构、充装介质、额定充装量、判定标准。控制模块根据输入的容积、夹层结构、介质参数查询“容积-介质-流量表”，例如下表氮的容积-介质-流量表，
参照“容积-介质-流量表”找出对应的介质流量，把介质流量×2获得当前对应的slpm每分钟流量值，根据slpm每分钟流量值选择对应的流量测试支路，并开启对应的电磁阀，即流量测试支路的前置电磁阀K5-K8中的一个，所述电磁阀K5对应的介质检测计M1中能够检测介质流量的最大量程为500L/min，电磁阀K6对应的介质检测计M2检测介质流量最大量程为200L/min，电磁阀K7对应的介质检测计M3检测介质流量最大量程为100L/min，电磁阀K8对应的介质检测计M4检测介质流量最大量程为20L/min，由此来适应1m3—300m3容积设备；
步骤4：介质通过双向单回路快速通道L1前，除计量通道2对应的电磁阀开启外，其它电磁阀均保持常闭状态。介质通过双向单回路快速通道L1进入计量通道2后，控制模块9根据数据采集模块6采集到压力传感器P的数据P1，数据P1即绝对压力值，进行判断打开相应阀门并对压力控制阀手动附值。当数据P1小于1.7MPa且大于0.2MPa时，根据KP值查询小阀门Max flow最大流量值，所述KP值即绝对压力值，当slpm每分钟流量值小于Max flow最大流量值时，打开压力控制阀KP1前的电磁阀K2,同时将KP的值等于压力控制阀KP1的压力值，压力控制支路中其余电磁阀均保持关闭状态；当slpm每分钟流量值大于Max flow最大流量值时，打开KP2前的电磁阀K3,同时将KP的值等于压力控制阀KP2的控制值，压力控制支路中其余电磁阀均保持关闭状态；当数据P1大于1.7MPa时，电磁阀K2、K3、K4均保持关闭状态，显示模块8提示“对待测设备进行降压处理”。
步骤5：当数据P1大于0.01MPa小于0.2MPa时，显示模块提示“压力低于0.2MPa，请等待升压”，则压力控制支路中的电磁阀全部保持关闭状态。
步骤6：当数据P1小于0.01MPa时，显示模块提示“请打开储罐放空阀，保持系统常压(开放状态)”，则压力控制支路中的电磁阀储罐放空阀K4打开,其余保持关闭状态。
步骤7：当数据P1大于安全阀整定压力时，安全阀KA自动开启，从排气口Lo进行排气，避免发生超压风险。
步骤8：当出现大压力小流量场景，通过的流量小于压力控制支路6中小压力控制阀的最小流量时，当KP2压力控制阀的压力值等于数据P1后，进入正常测试状态，如果发现数据P1降低且无流量通过，这时可调节针型阀K9，减少通过KP2的介质，保持压力控制支路稳定。
步骤9：当压力控制支路和计量通道都稳定后，进入数据采集阶段。处理模块将数据采集模块采集到的数据进行处理，输出“时间—流量”二维图，“时间—流量”二维图参见图2。第一步判断是否达到热平衡，第二步继续判断热平衡条件，当发现不满足热平衡条件，则回到步骤1重新开始测试。热平衡大于8小时后，可自动或人工干预结束测试状态。所述热平衡即介质液相温度和气相温度和容器内壁温度不再进行能量交换，达到热平衡；
请参见图2，判断热平衡条件通过“时间-流量”二维图判断，所述“时间-流量”二维图上的横坐标为时间，纵坐标为流量，具有多个节点；计算当前节点与间隔1小时的节点的斜率k1和当前节点与间隔4小时的节点的斜率k2，k1和k2相比值大于等于95％，则达到热平衡，否则未达到热平衡。
然后热平衡持续8小时后，结束测试，计算当前装置中的介质的静态蒸发率，所述静态蒸发率的计算方法如下：
式中：a——静态蒸发率，单位是％/d，d为每天；
a0——测试蒸发率，单位是％/d；(a0＝[24*(Q2-Q1)/(T2-T1)]/容器额定充装量)Q1是介质第一次达到热平衡时的流量和Q2是介质结束测试后的流量；
h——试验环境压力下饱和液体的汽化潜热，单位是kJ/kg；
hfg——标准大气压(0.101325MPa)下饱和液体的汽化潜热，单位是kj/kg；
TS——标准大气压(0.101325MPa)下饱和液体的温度，单位是K，所述K为热力学中温度的单位；
T1——试验时日平均温度，单位是K；
T2——试验时被检瓶内平均压力对应的深冷液体的饱和温度，单位是K。
静态蒸发率a计算结果与“《固定式真空绝热深冷压力容器》第3部分：设计GB/T18442.3-2019”进行比较，判定保冷性能是否合格。
步骤10：测试结束后，显示模块8提示“完成测试，请关闭设备放空阀”，关闭装置中所有电磁阀；打开电磁阀K1，泄放残压；待绝对压力值小于等于0.01MPa时，拆卸双向单回路快速接头L1。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种多结构夹层深冷压力容器保冷性能测试装置，其特征在于，包括介质加热模块、双向单回路快速接头、计量通道、数据采集模块、处理模块、输入模块、控制模块，所述介质加热模块具有介质进口并通过双向单回路快速接头与计量通道连通，所述计量通道包括压力控制支路以及流量测试支路，所述数据采集模块用于采集计量通道中介质的数据，所述处理模块用于根据数据采集模块的数据检测保冷性能，所述输入模块用于输入介质数据，所述控制模块根据介质数据对计量通道进行操作控制介质流向，并且所述数据采集模块与控制模块进行信号交互。
2.根据权利要求1所述的一种多结构夹层深冷压力容器保冷性能测试装置，其特征在于，所述介质加热模块包括恒温器和电加热器，所述介质进口位于恒温器上，所述恒温器内设有电加热器。
3.根据权利要求1所述的一种多结构夹层深冷压力容器保冷性能测试装置，其特征在于，所述压力控制支路具有三个支路，包括压力控制第一支路、压力控制第二支路、压力控制第三支路，所述压力控制第一支路上具有电磁阀和压力控制阀；所述压力控制第二支路上具有压力控制阀、位于压力控制阀左侧的电磁阀、位于压力控制阀右侧的针型阀；所述压力控制第三支路上具有储罐放空阀。
4.根据权利要求1所述的一种多结构夹层深冷压力容器保冷性能测试装置，其特征在于，所述流量测试支路具有具有四个支路，从上到下依次排布有流量测试第一支路、流量测试第二支路、流量测试第三支路、流量测试第四支路，所述流量测试第一支路上具有电磁阀和介质检测计；所述流量测试第二支路上具有电磁阀和介质检测计；所述流量测试第三支路上具有电磁阀和介质检测计；所述流量测试第四支路上具有电磁阀和介质检测计；所述四个支路由上到下检测介质的流量依次递减。
5.根据权利要求1所述的一种多结构夹层深冷压力容器保冷性能测试装置，其特征在于，所述计量通道具有排气口,所述计量通道上还具有与位于计量通道排气口连通的排压支路,所述排压支路上具有电磁阀、安全阀,关闭压力控制支路和流量测试支路上的电磁阀，打开排压支路上的电磁阀，释放残压。
6.根据权利要求1所述的一种多结构夹层深冷压力容器保冷性能测试装置，其特征在于，所述计量通道上还设置有压力传感器，所述压力传感器与所述数据采集模块连接进行信号传输，所述压力传感器采集计量通道上的绝对压力值。
7.根据权利要求1所述的一种多结构夹层深冷压力容器保冷性能测试装置，其特征在于，所述数据采集模块还与一环境温度采集器连接，所述环境温度采集器采集环境平均温度。
8.根据权利要求1所述的一种多结构夹层深冷压力容器保冷性能测试装置，其特征在于，还包括显示模块，显示模块与处理模块、数据采集模块进行数据交互。
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