LNG阀门模拟工况试验装置的试验与研究

                                  1 概述

                                 

                              随着石油化工燃气行业的迅速发展,尤其是液化天然气(LNG)作为一种新兴能源的迅速崛起,超低温液化天然气(LNG)阀门(工作温度为-196℃)的需求量猛增。为了对阀门超低温工况的使用性能进行测试,提LNG阀门的产品质量,研制了LNG阀门模拟工况试验装置(以下简称低温阀门试验装置),该试验装置采用控温系统进行低温压力试验和泄漏检测

                                  2 试验系统流程及装置

                                 

                              试验装置共包括供液系统、试验槽、测试系统和其他辅助设备。下面按总体系统及流程、气液流程和测控架的顺序分别介绍。

                                  2.1 总体系统及流程

                                 

                              如图1所示,计算数据采集的低温阀门试验装置依次包括低温试验槽1、低温阀门2、上游兰端盖3、安装底座4、下游法兰端盖5、输气盘管II6、自增压液氮储罐7、真空8、下游气路连接管9、气泡法流量测试系统(包括管10、元件11和软管12)、流量计流量测试系统(流量计13)、下游压力传感器14、计算机15、数字多用16、上游力传感器17、精密压力表18、氦气钢瓶19、输气盘管I20、差压式压力变送器(用于测量液位)21、热电温度计22、23、24、25和26、上游气路连接软管27。

                                 

                              为了满足不同规低温阀门的试验需要,建造了两个不同容量的试验槽,典试验阀门的公称尺寸为DN150和DN50。

                                  2.2 气、液流程

                                  系统中包含两套管路系统,即氦气管路流程和液氮管路流程。

                                 

                              1.氦气管路流程。在进行阀门低温试验时,在待检阀门系统内需要充入气体介质,由于冷却介质液氮的温度比较低(-196℃),通常是采用沸温度更低的氦气(常压下沸点为-269℃)作为检漏气体介质。在试验装置中配备有气路系统,用于低温试验时的气体介质充放,具体流程见图1。气路系统从气源(氦气钢瓶19)开始,先后经钢瓶总阀V1,减压阀V2,上游截断阀V4和两个流向V7、V8进入阀门上游;在经过被测低温阀门后,再依次经过两个流向调节阀V9、V10,下游截断阀V12,以及之后的连接流量计的截止阀V14或者气泡计数系统的截止阀V15。此外,气路上还配置有排空阀V3,压力表及传感器连接阀V5、V6、V11以及真空泵连接阀V13。

                                  2.液氮管路流程。液氮管路流程用于向试验装置加注低温液体冷却剂液氮,其流程如图2所示。

                                  2.3 测控台架

                                 

                              测试系统的台架总体结构,包括仪表(垂直面)、阀门面板(倾斜面)、仪器架和气泡光电检漏系统等部分。仪表面板上包含电源开关/指示器、指针式精密压力表、数字式压力表、温度数显仪和试验时间计时器等。气泡光电检漏系统的原理性示意图如图3所示。

                                  3 测试方案

                                  下面给出了各被测参量及相对应的测量方案。

                                  3.1 温度

                                 

                              试验温度测量涉及室温至液氮温区范围,采用热电偶温度计测量,温度电信号通过Agilent数字多用表测量、采集并输入测控计算机,在计算机界面显示,并由计算机自动完成记录和保存;此同时,计算机将温度测量输送到仪表面板上的温度显示仪进行现场显示。

                                  3.2 压力

                                 

                  

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