一種新型低溫液體儲(chǔ)罐的研制

一種新型低溫液體儲(chǔ)罐的研制

0補(bǔ)充液體汽化所需的熱量現(xiàn)有的儲(chǔ)存過(guò)程中氣體、氣體、氧氣和二氧化碳的壓力容器不能及時(shí)補(bǔ)充液體的蒸發(fā)所需的熱量，因此很容易導(dǎo)致外部輸出氣的不穩(wěn)定。例如,在醫(yī)院普遍使用的液氧儲(chǔ)罐,在灌裝液氧時(shí)外輸壓力波動(dòng)比較大,易造成中心供氧系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定,引發(fā)呼吸機(jī)、麻醉機(jī)等主要用氣設(shè)備報(bào)警,在帶來(lái)不便的同時(shí)也容易造成安全隱患1該計(jì)劃的概念FV1系列低溫液體儲(chǔ)罐的正位模擬視圖、正位實(shí)物視圖及管線結(jié)構(gòu)示意圖,見(jiàn)圖1~3。1.1低溫液體容器低溫液體儲(chǔ)罐主體結(jié)構(gòu)主要由低溫液體容器、管線、外汽化器和外增壓器組成。低溫液體容器是一個(gè)懸在夾套內(nèi)的內(nèi)壓力容器,在內(nèi)壓力容器與外殼之間的夾套空間填充有隔熱材料。在外殼內(nèi)壁與內(nèi)壓力容器外壁分別裝有鋁箔輻射防護(hù)層,隔熱材料是指在兩個(gè)鋁箔輻射防護(hù)層之間的夾套空間填充的超細(xì)玻璃纖維保溫層。1.2管、增壓閥、內(nèi)壓力容器和管道布置內(nèi)壓力容器的底部增壓入口通過(guò)管閥聯(lián)通增壓器單元的底部入口,增壓器單元的上部出口通過(guò)管閥聯(lián)通內(nèi)壓力容器的頂部增壓出口,外汽化器的入口通過(guò)管閥聯(lián)通從內(nèi)壓力容器頂部伸入到底部的汽化管,即汽化管與外汽化器的入口通過(guò)管和汽化器入口閥與汽化器入口三通聯(lián)通,增壓器單元的上部出口通過(guò)管和增壓器出口三通及增壓器出口閥聯(lián)通內(nèi)壓力容器的頂部增壓出口,汽化器入口三通聯(lián)通與增壓器出口三通通過(guò)管和節(jié)氣調(diào)節(jié)閥聯(lián)通。內(nèi)壓力容器的底部增壓入口通過(guò)增壓入口閥和管聯(lián)通增壓入口三通,增壓入口三通一出口通過(guò)管和增壓調(diào)節(jié)閥聯(lián)通增壓器單元的底部入口,增壓入口三通另一出口聯(lián)通減壓閥。節(jié)氣調(diào)節(jié)閥前后的管上分別通過(guò)前后三通聯(lián)通前后減壓閥。后三通與汽化器入口三通之間通過(guò)提取液體三通聯(lián)通帶液體出口連接件的提取液體閥,汽化器出口通過(guò)汽化器出口閥連接汽化器出口連接件。外殼頂部配裝有真空夾套爆破片。內(nèi)壓力容器頂部分流安全口通過(guò)管聯(lián)通三通閥,三通閥的兩端出口分別通過(guò)安全三通聯(lián)通兩個(gè)內(nèi)容器爆破片和安全閥。內(nèi)壓力容器頂部配裝伸入其內(nèi)上部的溢流排空管,溢流排空管上端通過(guò)管聯(lián)通溢流排空閥及連接件。內(nèi)壓力容器頂部配裝伸到底部的底部充裝管,底部充裝管上端通過(guò)管聯(lián)通底部充裝閥,內(nèi)壓力容器頂部通過(guò)伸達(dá)內(nèi)壓力容器內(nèi)上部的頂部充裝管配裝充裝過(guò)量自動(dòng)切斷執(zhí)行器,頂部充裝管上端通過(guò)管聯(lián)通頂部充裝閥,底部充裝閥通過(guò)管和充裝三通與頂部充裝閥相連,充裝三通的外口通過(guò)充裝排凈三通聯(lián)通充裝排凈閥和泵或頂部充裝連接件。溢流排空管下端高度大于或等于充裝過(guò)量時(shí)自動(dòng)切斷執(zhí)行器上端高度。內(nèi)壓力容器的底部液相口通過(guò)管和液相截止閥聯(lián)通液位指示針和連接壓力表的壓力表三通,氣相截止閥聯(lián)通內(nèi)壓力容器的頂部氣相口,其儀表包括壓力表和差壓液位計(jì)。壓力表可檢測(cè)容器壓力,差壓液位計(jì)可為容器內(nèi)部提供精確的測(cè)量數(shù)據(jù)。FV1系列微型低溫液體儲(chǔ)罐可以通過(guò)控制系統(tǒng)使汽化的低溫液體自動(dòng)保持壓力。液相截止閥聯(lián)通液相四通,液相四通外側(cè)口聯(lián)通液相儀表接口,液相四通內(nèi)側(cè)口通過(guò)管和液位指示針及連接壓力表的壓力表三通聯(lián)通氣相四通的內(nèi)側(cè)口,液相四通的上口與氣相四通上口通過(guò)配裝平衡閥的管相連,氣相四通的外側(cè)口聯(lián)通氣相儀表接口,氣相四通的下口聯(lián)通氣相截止閥。2各電路的功能和使用方法2.1開(kāi)口端定位設(shè)計(jì)如圖4所示,溢流與排空閥連接到容器上部的立管,把管在容器內(nèi)的開(kāi)口端定位在相當(dāng)于容器體積95%的液位。在灌注的過(guò)程中,打開(kāi)排空閥門可降低容器內(nèi)的壓力。排空閥還可以作為“溢流閥”,當(dāng)液面超過(guò)95%時(shí),從容器內(nèi)排放液體。2.2安裝電源如圖5所示,充裝回路可以通過(guò)適合于罐車壓差的方式進(jìn)行充裝,或者通過(guò)罐車低溫泵進(jìn)行充裝。充裝止回閥的作用是防止介質(zhì)從容器中逸出。2.3增壓回路的壓力控制閥有科學(xué)如圖6所示,增壓回路用于在液體充裝后為容器加壓,也可用于維持容器內(nèi)的壓力來(lái)保證產(chǎn)品的正常抽取。調(diào)節(jié)增壓閥到設(shè)定壓力,打開(kāi)增壓回路的出口閥門和增壓回路的入口閥門使回路接通。當(dāng)容器內(nèi)的壓力下降到低于增壓裝置設(shè)置的壓力時(shí),增壓回路的壓力調(diào)節(jié)閥自動(dòng)打開(kāi);當(dāng)容器內(nèi)的壓力超過(guò)增壓裝置設(shè)置的壓力時(shí),壓力調(diào)節(jié)閥自動(dòng)關(guān)閉。增壓回路的工作原理是:當(dāng)閥門打開(kāi)時(shí),從液體所在的容器底部到氣體所在的頂部空間開(kāi)通了一條路徑,由于流體從容器底部流向頂部,因此該通路還包含了外置增壓器以汽化液體,使液體膨脹為蒸汽再回到容器內(nèi)部,從而提升容器內(nèi)的壓力。2.4化器入口和節(jié)能器輸出用實(shí)線標(biāo)示的低溫液體儲(chǔ)罐的汽化器入口與節(jié)能器回路示意圖,見(jiàn)圖7。2.4.1汽化器入口閥門汽化器入口為汽化器提供加壓的低溫液體,打開(kāi)汽化器入口閥門,通過(guò)容器內(nèi)的壓力推動(dòng)液體流入汽化器。汽化器的工作原理是:利用周圍環(huán)境空氣里的熱能,把液體轉(zhuǎn)化為氣體并使其升溫。2.4.2節(jié)能器隔離節(jié)能器回路的功能是降低因容器內(nèi)液體正常蒸發(fā)而造成的產(chǎn)品損失。增壓器出口閥門必須打開(kāi)增壓功能,當(dāng)容器內(nèi)壓力超過(guò)節(jié)能器設(shè)定值(節(jié)能器設(shè)定值一般大于增壓調(diào)節(jié)閥設(shè)定值0.1Mpa)時(shí),節(jié)氣調(diào)節(jié)閥自動(dòng)打開(kāi),從而使氣體從容器頂部流入汽化器回路。節(jié)能器回路是被隔離的,以便在維護(hù)時(shí)關(guān)閉增壓器出口閥門和節(jié)能器隔離閥門。當(dāng)回路內(nèi)有冷氣或液體時(shí)若閥門關(guān)閉,兩個(gè)減壓閥則可以防止回路過(guò)壓。2.5自動(dòng)降壓裝置如圖8所示,低溫液體儲(chǔ)罐的優(yōu)勢(shì)在于突出了安全閥以防止容器過(guò)壓。當(dāng)壓力超過(guò)容器的最大工作壓力時(shí),兩個(gè)安全閥門會(huì)自動(dòng)降低壓力;當(dāng)壓力低于該設(shè)定值時(shí)則閥門復(fù)位。另外安全裝置設(shè)計(jì)分為兩組,每組包括一個(gè)一級(jí)安全閥和一個(gè)爆破片。爆破片需要有備用件,以便在安全閥門發(fā)生故障時(shí),允許壓力達(dá)到爆破壓力的額定值。雙向安全切換閥的功能在于當(dāng)一組防護(hù)裝置工作時(shí),隔離另一組防護(hù)裝置,并且在沒(méi)有排放罐壓力的需求時(shí)允許設(shè)備維護(hù),以提高工作效率及便捷性。2.6容器壓力檢測(cè)如圖9所示,儀表由壓力表和差壓液位指示計(jì)構(gòu)成。容器內(nèi)的液體在底部產(chǎn)生的壓力比在頂部高,而液位指示計(jì)可檢測(cè)容器頂部與底部的壓力差值。將液位指示計(jì)的讀數(shù)與貼在容器前面的液位換算表相比較,可以準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)容器內(nèi)的液體量。在沒(méi)有清空容器與降低容器壓力時(shí),隔離閥門允許回路維護(hù)。在關(guān)閉隔離閥門之前需打開(kāi)平衡閥。2.7壓力上傳充裝閥的工作步驟如圖10~11所示,通過(guò)降低低溫液體儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力,并使其低于液體來(lái)源容器內(nèi)的壓力可完成壓力傳送充裝。液體源容器一般為車載式容器,通過(guò)排放閥門排放氣體減低低溫液體儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力,由壓力推動(dòng)液體從車載式容器流入低溫液體儲(chǔ)罐內(nèi)。對(duì)于配備有一個(gè)安全閥與傾泄閥的低溫傳送軟管,應(yīng)該將其用于把低溫液體儲(chǔ)罐連接到液體源頭。通過(guò)壓力傳送進(jìn)行充裝的步驟如下:目測(cè)檢查液體儲(chǔ)罐、傳送軟管和大容量罐管線,此時(shí)若有任何的零部件損壞或遺失,則不允許進(jìn)行充裝;從液體源容器連接傳送軟管到液體源頭,打開(kāi)充裝閥門與溢流、排空閥門開(kāi)始進(jìn)行充裝。需要說(shuō)明的是:通過(guò)底部充裝閥門進(jìn)行充裝時(shí),在蒸汽空間內(nèi)的氣體被壓縮,可以提升罐的壓力;反之,通過(guò)頂部充裝閥門進(jìn)行充裝時(shí),氣體因被冷卻或被液化可導(dǎo)致空間氣體缺量,從而能夠降低罐的壓力。當(dāng)液體從溢流閥內(nèi)流出時(shí),表明容器已滿,一個(gè)約5%的氣體頂空間將保存在液位上面,此時(shí)關(guān)閉充裝閥。當(dāng)液體停止從溢流閥門流出時(shí),關(guān)閉溢流閥門。隨后即關(guān)閉液體源供應(yīng)并打開(kāi)充裝清洗閥,斷開(kāi)傳送軟管。2.8對(duì)排放閥門進(jìn)行充裝當(dāng)使用泵驅(qū)動(dòng)充裝容器時(shí),必須運(yùn)用泵與頂部連接件,打開(kāi)充裝閥門并在充裝期間密切檢測(cè)容器壓力。當(dāng)容器的壓力達(dá)到減壓閥的設(shè)定值或者泵的壓力額定值時(shí),關(guān)閉泵,打開(kāi)排放閥門以便于按要求降低壓力。當(dāng)通過(guò)低溫供貨車在自動(dòng)模式進(jìn)行充裝時(shí),須在一定水平上提供足夠的氣體頂空間。當(dāng)使用傳統(tǒng)的泵系統(tǒng)進(jìn)行充裝時(shí),在充裝期間須使溢流閥保持在打開(kāi)狀態(tài)。當(dāng)液體從排放閥門流出時(shí),立即停止泵并關(guān)閉兩個(gè)充裝閥門。當(dāng)液體停止從溢流閥內(nèi)流出時(shí),關(guān)閉溢流閥。在把充裝軟管與充裝連接頭中斷前,打開(kāi)充裝排凈閥門把液體從軟管中排放出來(lái)。在該操作結(jié)束后,關(guān)閉充裝排凈閥門,然后把軟管與連接件斷開(kāi)。2.9分離回路,將回路作為壓力計(jì),把氣體從汽化器出口至汽化器入口截止閥抽取氣體時(shí),打開(kāi)增壓回路的出口閥門和增壓回路的入口閥門使回路接通,監(jiān)控壓力計(jì),當(dāng)壓力超過(guò)預(yù)定的輸出壓力時(shí),打開(kāi)汽化器出口截止閥和汽化器入口截止閥,抽取氣體產(chǎn)品。2.10罐區(qū)液體管路接頭抽取液體時(shí),通過(guò)接收容器把傳送軟管連接到儲(chǔ)罐的液體管線接頭,并打開(kāi)相鄰的兩個(gè)液體閥門。只要容器內(nèi)壓力大于接受容器的壓力,即可驅(qū)動(dòng)液體通過(guò)閥門流出。2.11用液體儲(chǔ)罐抽樣低溫液體儲(chǔ)罐還可用于氬氣、氮?dú)饣蚨趸嫉犬a(chǎn)品。當(dāng)需要更換氣體時(shí),要按如下步驟進(jìn)行操作:首先安全地從容器內(nèi)清空所有液體,打開(kāi)增壓入口和出口處的兩個(gè)增壓閥以及排放閥,將殘存在容器底部的所有液體全部蒸發(fā)掉。為確保排凈,可使用合適的真空泵對(duì)液體儲(chǔ)罐抽取真空,最終的真空讀數(shù)應(yīng)該至少為20mmHg。氣體更換完畢,應(yīng)粘貼新的氣體服務(wù)識(shí)別標(biāo)貼。3內(nèi)壓力容器與真空夾套低溫液體儲(chǔ)罐主體結(jié)構(gòu)由低溫液體容器、管線、外汽化器和外增壓器等構(gòu)成。液體容器由一個(gè)懸在夾套內(nèi)的壓力容器構(gòu)成,把壓力容器與夾套之間的空間抽成真空并用超細(xì)玻璃纖維和鋁箔輻射防護(hù)層絕緣。內(nèi)壓力容器與真空夾套由S30408型不銹鋼制成,滿足TSGR0004-2009、GB150.1~150.4-2011和GB/T18442-2011的設(shè)計(jì)及制造要求,管道線路允許容器排放、充裝、加壓,并提供加壓的氣體。管線采用304型和316L型不銹鋼制成,閥門采用銅制,配件由加工的鍛造黃銅與31