一种低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统，包括：透明外罩、内罐、底板、超压排放管路、增压管路、测满管路、加注管路、一根以上的液位计液相管路、用于加热液位计液相管路的液相加热装置、真空机组；内罐设于底板的上方并呈间距设置；透明外罩罩设于内罐2的外侧，透明外罩与底板之间的空间形成真空腔室；真空腔室与真空机组连通；超压排放管路、增压管路、测满管路、加注管路、液位计液相管路由上而下依次连通并安装于内罐；液位计液相管路靠近内罐一侧设置的管路为透明管段。本发明专利技术通过透明外罩查看靠近内罐设置的透明管段的气液分界面，进而实现液位计液相管路的设计和优化。

A Visual Experimental System for Liquid Pipeline of Differential Pressure Level Meter of Cryogenic Vessel

The invention discloses a visualization experimental system for liquid pipeline of differential pressure level gauge for cryogenic vessels, which includes transparent outer cover, inner tank, bottom plate, overpressure discharge pipeline, booster pipeline, full pipeline, filling pipeline, more than one liquid pipeline of level gauge, liquid heating device for heating liquid pipeline of level gauge, vacuum unit; the inner tank is located above the bottom plate and is spaced. The transparent outer cover is arranged on the outer side of the inner tank 2, and the space between the transparent outer cover and the bottom plate forms a vacuum chamber; the vacuum chamber is connected with the vacuum unit; the overpressure discharge pipeline, the booster pipeline, the filling pipeline, the filling pipeline and the liquid level meter pipeline are connected and installed in the inner tank in turn; the pipeline of the liquid level meter pipeline near the side of the inner tank is a transparent section. The invention looks at the gas-liquid interface of the transparent pipe section near the inner tank through the transparent cover, thereby realizing the design and optimization of the liquid pipeline of the liquid level meter.

【技术实现步骤摘要】
一种低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统
本专利技术涉及低温液体液位测量
，尤指一种低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统。
技术介绍
因为低温存储装置的绝热设计和封闭性要求，使得低温液体的液位测量较常温液体的液位测量有着其特殊的困难。如传统的浮球式和玻璃板液位计，存在传热量大、装拆困难、结霜、低温脆裂、静电积聚等问题。而目前各类新型的液位测量仪，如电容式、光纤式、辐射式以及热式等液位测量仪，大部分还处于实验室阶段。因此目前大部分的低温存储设备，使用的仍是差压式液位计。差压式液位计包含有两根取压管路，一为测量罐顶部气相空间压力的气相取压管，又称负取压管；另一个是测量罐体底部液体压力的液相取压管，又称正取压管。当液体液位高度不同时，受液体自身重力的影响，其二者的压力差也就不同，液位越高，压差也就越大。因此在使用差压式液位计时，只需依据预先输入的液位高度和压力差的对应关系，即可测量获得液体的液位高度。由差压式液位计的测量原理可知，差压式液位计具有结构和原理简单，使用方便、性能稳定、测量精度较高等优点。但是为了能够准确测量得到液体的液位高度，差压式液位计在测量时，需保证液相取压管路中气液界面稳定在同一水平位置，不能上下移动。在常温情况下，人们可以通过要求液相管路内充满液体来避免该问题。但是针对低温液体，这显然是不行的。因为低温液体流出存储罐进入暴露于大气中的液相管路和仪表后，通过管路传入的热量将使管内的液体气化，产生气液共存现象。当环境温度、罐内温度和压力发生变化时，都会导致管内液面移动并大幅度震荡，从而导致液位测量产生较大误差。此外，低温液体直接通过液相管路引出，还会导致漏热严重、低温危险等问题。因此，综合安全、测量精度等因素，在使用差压式液位计测量低温液体液位时，液相取压管路需在存储罐的真空夹层内设计一截水平管段，尽量让气液交界面位于该水平管段内。对此，国内学者于玉绵等人(于玉绵，叶政学。低温推进剂的液位测量。低温工程，1994，2：l-4)对差压液位计在低温贮罐中的应用进行研究后，指出低温差压液位计的设计主要在于对液相取压管进行科学、合理的设计，使低温液体在管内尽快、完全汽化，变成稳定的常温气体，以避免在管内出现设计“陷阱”，导致“汽锁”或汽化不充分现象。陈义峰等人(陈义峰，王卫军。低温液体液位测量故障处理。能源工程，1999，2：51-52)对安钢制氧厂制氧机的差压式液位计的故障进行了分析和处理，发现导致正负取压管压力相等、液位测量值为零、液位测量值波动等故障的原因主是正、负取压管设计和安装位置的不合理；作者认为差压式液位计在安装设计时，最重要的是要确保正取压管有足够的液封段和汽化段，让正取压管路内的液体能够充分气化。潘俊兴(潘俊兴。低温贮槽用差压液位计液相气化取压原理及其加热器传热计算。化工装备技术，1996，17(6)：22-23)认为低温液体流出绝热贮槽进入暴露于大气中的液相引导管和仪表后，通过其传入的热量将使管内存在气液共存现象，这种气液共存是不稳定的，微小的诱因即可导致管内液面的大幅度震荡。这将导致液位计的显示将毫无价值。此外，由于差压式液位计液相管路中低温液体基本不流动，并且差压式液位计液相管管径较小(一般管道内径不超过6mm)，因此液位计液相管经常容易被杜塞，造成液位测量发生故障。在差压式液位计堵塞原因和解决方法的研究中，陈吉明(陈吉明，冯云。防止液位计结晶堵塞的有效途径。大氮肥，1995，(1)：31-32)等人指出合成氨系统中可以通过对导压管用蒸汽伴管保温，保证溶液温度低于其结晶温度；或者液相管和气相管之间增加循环段，使得液相管内介质处于流动状态，减小杂质堵塞管道的可能性等方法，防止液位计取压管道的堵塞。朱桥梁(朱桥梁。天然气设备冰堵原因及防治措施[J].工程技术：全文版，2016，(8)：00313)报道了天然气管道“冰堵”的成因是：天然气在经过调压阀等设备时，由于节流效应致使温度急剧降低，当温度降至水露点时，水分子析出，在高压低温下产生一种形似于冰的天然气水合物的结晶物体。该种结晶物体经过一段时间的累积而堵塞管路。相关处理措施主要有：冰堵段放空吹扫、冰堵段加热疏通、管内加入防冻剂等。Haley(RMHaley，PEChe.LNGLineblockages:causes，preventionsandcures[J].gastechnology.org.)等人分析了LNG储罐供液管堵塞的原因，主要是因为高凝固点的化合物，如丁烷，由气态返回供液管中凝结成有孔的固态物质(asemi-porousblockage)，从而造成管路堵塞。综上所述，差压液位计在测量低温液体液位时仍存在问题。由于低温液体存储装置的特殊性，位于真空夹层内的液位计液相管在制造完成之后无法直接观察和修改，管路设计结果是否能满足设计要求往往不得知。因此，本领域技术人员亟需提供一种可验证管路设计以实现管路优化的技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统，通过透明外罩查看靠近内罐设置的透明管段的气液分界面，进而避免液位计液相管路出现设计“陷阱”而出现“汽锁”或汽化不充分现象；从而保证了差压液位计在测量低温液体液位时的精准度和科学性，进而实现液位计液相管路的设计和优化。本专利技术提供的技术方案如下：一种低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统，包括：透明外罩、内罐、底板、超压排放管路、增压管路、测满管路、加注管路、一根以上的液位计液相管路、用于加热所述液位计液相管路的液相加热装置、真空机组；所述内罐设于所述底板的上方并呈间距设置；所述透明外罩罩设于所述内罐的外侧，所述透明外罩与所述底板之间的空间形成真空腔室；所述真空腔室与所述真空机组连通；所述超压排放管路、所述增压管路、所述测满管路、所述加注管路、所述液位计液相管路由上而下依次连通并安装于所述内罐；所述液位计液相管路靠近所述内罐一侧设置的管路为透明管段。本技术方案中，本专利技术可通过透明外罩查看靠近内罐设置的透明管段的气液分界面，从而判断液位计液相管路的气液界面是否稳定于同一水平位置，没有上下移动，进而避免液位计液相管路出现设计“陷阱”而出现“汽锁”或汽化不充分现象；从而保证了用于测量液位计液相管路和超压排放管路之间的压差的测量设备在测量低温液体液位时的精准度和科学性，进而实现液位计液相管路的设计和优化(如液位计液相管路的孔径、结构、材质等等)。进一步优选地，所述液位计液相管路远离所述内罐一侧设置的管路为测量管段。进一步优选地，所述透明管段包括与所述内罐的罐底齐平设置的水平管段和结构管段，所述水平管段靠近所述内罐设置；所述透明管段由支撑件和透明管组成，所述支撑件插设于所述透明管的内部通道。本技术方案中，水平管段的设置为判断气液分界面的水平位置以及判断气液分界面是否会上下窜动提供了直观的判断，易于实现且结构简单，成本低。更优的，支撑件的设置可实现液位计液相管路的支撑，以及结构设计和优化。进一步优选地，所述透明外罩与所述底板可拆卸式连接。本技术方案中，透明外罩与底板可拆卸式连接，从而便于不同类型的液位计液相管路的更换，加快本系统的运行效率。进一步优选地，所述液相加热装置为电加热装置、液加热装置或气加热装置；每一根所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统，其特征在于，包括：透明外罩、内罐、底板、超压排放管路、增压管路、测满管路、加注管路、一根以上的液位计液相管路、用于加热所述液位计液相管路的液相加热装置、真空机组；所述内罐设于所述底板的上方并呈间距设置；所述透明外罩罩设于所述内罐的外侧，所述透明外罩与所述底板之间的空间形成真空腔室；所述真空腔室与所述真空机组连通；所述超压排放管路、所述增压管路、所述测满管路、所述加注管路、所述液位计液相管路由上而下依次连通并安装于所述内罐；所述液位计液相管路靠近所述内罐一侧设置的管路为透明管段。

【技术特征摘要】
1.一种低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统，其特征在于，包括：透明外罩、内罐、底板、超压排放管路、增压管路、测满管路、加注管路、一根以上的液位计液相管路、用于加热所述液位计液相管路的液相加热装置、真空机组；所述内罐设于所述底板的上方并呈间距设置；所述透明外罩罩设于所述内罐的外侧，所述透明外罩与所述底板之间的空间形成真空腔室；所述真空腔室与所述真空机组连通；所述超压排放管路、所述增压管路、所述测满管路、所述加注管路、所述液位计液相管路由上而下依次连通并安装于所述内罐；所述液位计液相管路靠近所述内罐一侧设置的管路为透明管段。2.根据权利要求1所述的低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统，其特征在于：所述液位计液相管路远离所述内罐一侧设置的管路为测量管段。3.根据权利要求1所述的低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统，其特征在于：所述透明管段包括与所述内罐的罐底齐平设置的水平管段和结构管段，所述水平管段靠近所述内罐设置；所述透明管段由支撑件和透明管组成，所述支撑件插设于所述透明管的内部通道。4.根据权利要求1所述的低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统，其特征在于：所述透明外罩与所述底板可拆卸式连接。5.根据权利要求1所述的低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统，其特征在于：所述液相加热装置为电加热装置、液加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔腾飞，冯慧华，黄欢明，王健，门启明，周飞鸽，谭浩，张皓威，
申请(专利权)人：上海齐耀动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31