一种用于管路低温循环加载试验系统技术方案

本发明专利技术属于低温管路试验技术领域，具体涉及一种用于管路低温循环加载试验系统。增压用液氮储槽与安全阀组A连接，安全阀组A与低温电动调节阀A连接，低温电动调节阀A与汽化器的液相进口连接，汽化器的气相出口与安全阀组B连接，安全阀组B分别与截止阀C、截止阀A、截止阀B连接，截止阀A与加注用液氮储槽的气枕增压进口B连接，在截止阀A与气枕增压进口B之间设置有放空阀B，截止阀B与回收用液氮储槽的气枕增压进口A连接，截止阀B与气枕增压进口A之间设置有放空阀A，截止阀C与缓冲罐的液氮进口连接。本发明专利技术用循环液氮对试验件进行冷却和增压，可以满足所需流量和压力的循环液氮，且流量和压力可调节。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于低温管路试验
，具体涉及一种用于管路低温循环加载试验系统，在管路低温环境试验时，能够为管路提供稳定压力及流量的液氮。
技术介绍
随着我国LNG技术、新一代低温液体推进剂火箭及其地面加注系统以及航天器空间环境模拟设备的发展，低温管路应用的场合也越来广。在航空航天领域，低温运载火箭的低温管路系统主要用于加注、低温推进剂的输送，低温管路向出口提供所需条件，即一定压力、流量等的低温液体。管路系统作为运载火箭的重要组成部分，在飞行期间，火箭结构和火箭发动机及管路系统之间的振动耦合可能引起整个火箭的纵向振动POGO，这种不稳定性振动对火箭本身或有效载荷危害极大。所以低温管路设计时需充分考虑管路系统的特性，而验证设计合理性的手段就就是模拟真实的工作环境，并进行环境试验。试验结果将更有效的指导设计，因此对管路低温循环加载试验系统的实施具有很大的理论价值和工程实际意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于管路低温循环加载试验系统，用循环液氮对试验件进行冷却和增压，冷却可以满足试件低温环境的模拟，压力和流量可精确调节；该系统还可用于舱体等结构的工作环境模拟。为达到上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种用于管路低温循环加载试验系统，增压用液氮储槽与安全阀组A连接，安全阀组A与低温电动调节阀A连接，低温电动调节阀A与汽化器的液相进口
连接，汽化器的气相出口与安全阀组B连接，安全阀组B分别与截止阀C、截止阀A、截止阀B连接，截止阀A与加注用液氮储槽的气枕增压进口B连接，在截止阀A与气枕增压进口B之间设置有放空阀B，截止阀B与回收用液氮储槽的气枕增压进口A连接，截止阀B与气枕增压进口A之间设置有放空阀A，截止阀C与缓冲罐的液氮进口连接，回收用液氮储槽与出液阀A连接，出液阀A分别与安全阀组C、截止阀D、低温电动调节阀C连接，加注用液氮储槽与出液阀B连接，出液阀B分别与截止阀D、安全阀组D、低温电动调节阀B连接，低温电动调节阀C与流量计B连接，流量计B与安全阀组E连接，安全阀组E与节流孔板的节流孔板出口连接，低温电动调节阀B与流量计A连接，流量计A与缓冲罐的液氮进口连接，缓冲罐与低温电动调节阀D连接，缓冲罐的液氮出口与试件的试件进口连接，试件的试件出口与节流孔板的节流孔板进口连接，试件进口设置有压力传感器连接。所述的增压用液氮储槽为回收用液氮储槽和加注用液氮储槽气枕增压提供液氮，液氮经过低温电动调节阀A调节流量后，经汽化器的液相进口汽化，汽化后的氮气从汽化器的气相出口，分别通入回收用液氮储槽气枕增压进口A和加注用液氮储槽气枕增压进口B，将液氮从液氮储槽挤出，为系统提供所需流量的液氮，截止阀A控制选择增压的液氮储槽；气枕增压进口A和气枕增压进口B前分别设置了放空阀A和放空阀B；液氮进口与加注用液氮储槽出液口连通，缓冲罐可以模拟管路边界，也可稳定压力和流量；缓冲罐液氮出口与试件的试件进口连通，试件出口设置了节流孔板，液氮经过节流孔板后限流，完成液氮流量的一级调节；液氮加注和回收管路分别设置了孔板流量计A和孔板流量计B，并将管路中液氮的流量值远传至控制器；液氮经过回收管路后，流入回收用液氮储槽，完成加载循环；液氮管路中的加注管路和回收管路分别设置了低温
电动调节阀B和低温电动调节阀C；汽化器的汽化器出口设置一旁路，旁路上设置了截止阀C，将加注管路与汽化器出口连通；截止阀D将回收用液氮储槽和加注用液氮储槽液氮出口连通。所述系统的工作流程为：(1)试验准备阶段，检查低温电动调节阀A、低温电动调节阀B、低温电动调节阀C、低温电动调节阀D、放空阀A、放空阀B、安全阀组A、安全阀组B、安全阀组C、安全阀组D、安全阀组E初始状态是否正确；确认流量计A、流量计B、压力传感器信号正常；(2)系统置换，为增压用液氮储槽气枕增压，打开安全阀组C的截止阀，打开低温电动调节阀A，打开截止阀C；液氮经汽化器汽化为氮气后，经截止阀C通入管路系统，并将管路系统中的气体介质置换为氮气；(3)管路加注液氮，管路加注液氮也是管路预冷的过程，打开截止阀B、放空阀B、出液阀A、出液阀B、低温电动调节阀B、低温电动调节阀D，调节低温电动调节阀C控制预冷所需液氮的流量；液氮经低温电动调节阀C、流量计B、节流孔板、试件、缓冲罐、流量计A、低温电动调节阀B循环至加注用液氮储槽，当加注用液氮储槽液位上升时，管路加注液氮完成；(4)管路增压，关闭低温流量调节阀C、低温电动调节阀D，打开出液阀B、截止阀A，调节低温电动调节阀A，液氮经汽化器进入气枕增压进口B，开始为增压用液氮储槽气枕增压，监测压力传感器数值，达到设定值后，管路增压完成；(5)加载循环，打开放空阀A、出液阀A、出液阀B，调节低温电动调节阀C控制压力稳定，调节低温电动阀B控制流量稳定，调节低温电动调节阀A控制加注用液氮储槽气枕压力稳定；(6)试验结束，试验结束后，关闭低温电动调节阀A、低温电动调节阀B、低温电动调节阀C，打开低温电动调节阀D、安全阀组A、安全阀组B、安全阀组C、安全阀组D、安全阀组E阀将压力管路卸压至常压。所述的流量计A、流量计B采用法兰连接方式，流量计A、流量计B上安装有变送器，将液氮流量通过信号的方式远传至控制系统，通过低温电动调节阀B实现液氮流量的闭环控制。所述的缓冲罐安装在试验管路的入口处，缓冲罐配有压力及液位变送器，将其内的压力及液位通过信号的方式远传至控制系统，试验人员实时监测缓冲罐内压力及液氮的液位。本专利技术所取得的有益效果为：本专利技术所述用于管路低温试验循环加注系统，用循环液氮对试验件进行冷却和增压，可以满足所需流量和压力的循环液氮，且流量和压力可调节。本专利技术使用液氮作为冷源，使用缓冲罐起到稳压和稳定流量的作用，可模拟低温带压流动状态的综合环境。系统设置了加注管路及回收管路，可以使液氮循环利用，降低试验成本，提高试验效率。本专利技术所述低温循环加注系统利用液氮作为低温冷源，使用常用低温阀门和低温储槽，实现液氮的循环加注过程中，压力、流量的闭环控制。在低温环境试验过程中，压力、流量稳定，液氮损耗低。系统可将原理设计应用于低温阀门、低温管路等试验，及低温环境模拟的应用场合，应用范围较广。本专利技术提供稳定压力、流量的循环液氮，为试件提供流动液氮状态的低温环境，能够真实的模拟试件的工作环境，系统稳定性好，压力控制精度可达到1％，且系统维护方便。附图说明图1为用于管路低温循环加载试验系统原理图；图2为管路低温试验循环加注流程图；图中：1、增压用液氮储槽；2、回收用液氮储槽；2a、气枕增压进口A；3、加注用液氮储槽；3a、气枕增压进口B；4、缓冲罐；4a、液氮进口；4b、液氮
出口；5、安全阀组A；6、低温电动调节阀A；7、汽化器；7a、液相进口；7b、气相出口；8、安全阀组B；9、截止阀A；10、截止阀B；11、放空阀A；12、截止阀C；13、出液阀A；14、安全阀组C；15、放空阀B；16、出液阀B；17、截止阀D；18、安全阀组D；19、低温电动调节阀B；20、低温电动调节阀C；21、流量计A；22、流量计B；23、安全阀组E；24、低温电动调节阀D；25、试件；25a、试件进口；25b、试件出口；26、节流孔板；26a、节流孔板进口；26b、节本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于管路低温循环加载试验系统，其特征在于：增压用液氮储槽(1)与安全阀组A(5)连接，安全阀组A(5)与低温电动调节阀A(6)连接，低温电动调节阀A(6)与汽化器(7)的液相进口(7a)连接，汽化器(7)的气相出口(7b)与安全阀组B(8)连接，安全阀组B(8)分别与截止阀C(12)、截止阀A(9)、截止阀B(10)连接，截止阀A(9)与加注用液氮储槽(3)的气枕增压进口B(3a)连接，在截止阀A(9)与气枕增压进口B(3a)之间设置有放空阀B(15)，截止阀B(10)与回收用液氮储槽(2)的气枕增压进口A(2a)连接，截止阀B(10)与气枕增压进口A(2a)之间设置有放空阀A(11)，截止阀C(12)与缓冲罐(4)的液氮进口(4a)连接，回收用液氮储槽(2)与出液阀A(13)连接，出液阀A(13)分别与安全阀组C(14)、截止阀D(17)、低温电动调节阀C(20)连接，加注用液氮储槽(3)与出液阀B(16)连接，出液阀B(16)分别与截止阀D(17)、安全阀组D(18)、低温电动调节阀B(19)连接，低温电动调节阀C(20)与流量计B(22)连接，流量计B(22)与安全阀组E(23)连接，安全阀组E(23)与节流孔板(26)的节流孔板出口(26b)连接，低温电动调节阀B(19)与流量计A(21)连接，流量计A(21)与缓冲罐(4)的液氮进口(4a)连接，缓冲罐(4)与低温电动调节阀D(24)连接，缓冲罐(4)的液氮出口(4b)与试件(25)的试件进口(25a)连接，试件(25)的试件出口(25b)与节流孔板(26)的节流孔板进口(26a)连接，试件进口(25a)设置有压力传感器(27)连接。...

【技术特征摘要】
1.一种用于管路低温循环加载试验系统，其特征在于：增压用液氮储槽(1)与安全阀组A(5)连接，安全阀组A(5)与低温电动调节阀A(6)连接，低温电动调节阀A(6)与汽化器(7)的液相进口(7a)连接，汽化器(7)的气相出口(7b)与安全阀组B(8)连接，安全阀组B(8)分别与截止阀C(12)、截止阀A(9)、截止阀B(10)连接，截止阀A(9)与加注用液氮储槽(3)的气枕增压进口B(3a)连接，在截止阀A(9)与气枕增压进口B(3a)之间设置有放空阀B(15)，截止阀B(10)与回收用液氮储槽(2)的气枕增压进口A(2a)连接，截止阀B(10)与气枕增压进口A(2a)之间设置有放空阀A(11)，截止阀C(12)与缓冲罐(4)的液氮进口(4a)连接，回收用液氮储槽(2)与出液阀A(13)连接，出液阀A(13)分别与安全阀组C(14)、截止阀D(17)、低温电动调节阀C(20)连接，加注用液氮储槽(3)与出液阀B(16)连接，出液阀B(16)分别与截止阀D(17)、安全阀组D(18)、低温电动调节阀B(19)连接，低温电动调节阀C(20)与流量计B(22)连接，流量计B(22)与安全阀组E(23)连接，安全阀组E(23)与节流孔板(26)的节流孔板出口(26b)连接，低温电动调节阀B(19)与流量计A(21)连接，流量计A(21)与缓冲罐(4)的液氮进口(4a)连接，缓冲罐(4)与低温电动调节阀D(24)连接，缓冲罐(4)的液氮出口(4b)与试件(25)的试件进口(25a)连接，试件(25)的试件出口(25b)与节流孔板(26)的节流孔板进口(26a)连接，试件进口(25a)设置有压力传感器(27)连接。2.根据权利要求1所述的用于管路低温循环加载试验系统，其特征在于：所述的增压用液氮储槽(1)为回收用液氮储槽(2)和加注用液氮储槽(3)气枕增压提供液氮，液氮经过低温电动调节阀A(6)调节流量后，经汽化器(7)的液相进口(7a)汽化，汽化后的氮气从汽化器(7)的气相出口(7b)，分别
\t通入回收用液氮储槽(2)气枕增压进口A(2a)和加注用液氮储槽(3)气枕增压进口B(3a)，将液氮从液氮储槽挤出，为系统提供所需流量的液氮，截止阀A(9)控制选择增压的液氮储槽；气枕增压进口A(2a)和气枕增压进口B(3a)前分别设置了放空阀A(11)和放空阀B(15)；液氮进口(4a)与加注用液氮储槽(3)出液口连通，缓冲罐(4)可以模拟管路边界，也可稳定压力和流量；缓冲罐液氮出口(4b)与试件(25)的试件进口(25a)连通，试件出口(25b)设置了节流孔板(26)，液氮经过节流孔板(26)后限流，完成液氮流量的一级调节；液氮加注和回收管路分别设置了孔板流量计A(21)和孔板流量计B(22)，并将管路中液氮的流量值远传至控制器；液氮经过回收管路后，流入回收用液氮储槽(2)，完成加载循环；液氮管路中的加注管路和回收管路分别设置了低温电动调节阀B(19)和低温电动调节阀C(20)；汽化器(7)的汽化器出...

【专利技术属性】
技术研发人员：高飞，侯京峰，李红，杨志鹏，严鲁涛，李文宇，
申请(专利权)人：天津航天瑞莱科技有限公司，北京航天斯达科技有限公司，北京强度环境研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12