一种低温阀门内冷循环实验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种低温阀门内冷循环实验系统，包括用于低温介质动态存积的储液槽、低温储罐与储液槽相连用于补液的低温储罐、待测的低温阀门、固定低温阀门用的阀门装夹平台、和低温泵循环子系统；所述低温泵循环子系统连接储液槽与低温阀门并实现低温介质通过低温阀门内部并循环冷却。本发明专利技术是国内首套低温阀门内冷循环试验系统，从根本上解决了外冷法低温试验产生的与阀门实际工况相反的温度梯度造成密封副失效的问题，同时能真实的反应了低温阀门的各项性能；为液化天然气等领域用超低温阀门国产化提供了有效的验证手段，对打破国外技术垄断，促进行业技术进步意思重大。

An Experimental System for Internal Cooling Cycle of Low Temperature Valve

【技术实现步骤摘要】
一种低温阀门内冷循环实验系统
本专利技术涉及阀门低温试验系统，具体是一种低温阀门内冷循环实验系统。
技术介绍
低温阀门是指介质工作温度在-29℃以下的阀门，广泛应用于空分、乙烯石化，液化天然气（LNG）等领域。近年来，随着国家能源结构的调整，大型LNG接收站大规模投入建设，并陆续进入运行。低温阀门是大型LNG接收站内极其重要的管道控制设备，其使用的主要特点有：（1）参数高：其运行温度约-162℃，考核温度-196℃，Class900或Class1500以下；（2）范围广：阀门连接端的公称直径NPS（NominalPipeSize）3/4～NPS42或更高；（3）阀种繁多：包括低温闸阀、截止阀、球阀、蝶阀、止回阀、调节阀、安全阀等，但其中上装式球阀约占一半；（4）工况差：低温阀门均长周期运行，且工况条件恶劣！目前，超低温阀门国内制造厂家甚多，LNG用超低温阀门已经列入国产化研发。长期以来，超低温阀门的制造，对阀门用材料和阀门的最终检验试验都必须在超低温状态下完成。目前阀门低温试验所执行的标准主要是：GB/T24925-2010、BS6364:1984、MESCSPE77/200等。阀门低温试验是检验低温阀门在低温工况环境下的性能，以对低温阀门整机性能作出评价。低温试验的主要内容有：检验启闭件、密封副等的密封情况；整机带压工况的操作性能等。检测参数有：阀体、阀盖、阀杆、阀瓣、填料函、冷媒及环境温度；阀门出口端的瞬间泄漏率、累积泄漏量和平均泄漏率；试验介质压力极其变动情况。试验介质一般为氦气或混氦氮气。且目前的检验标准及资料所推荐的阀门低温试验方法几乎都是采用外冷法，即利用冷媒从受试阀门外部提取热量，降低阀门温度。然而，使用外冷法对低温阀门在降温时会产生一个与实际工况相反的温度梯度，以低温球阀为例，阀体和阀盖从外部快速冷却，产生体积收缩，而此时球体、阀座尚未完全冷透，特别是由于非金属阀座的隔热作用，进一步延缓了热量传递过程。此时，原有的配合被改变，非金属阀座或组合阀座的非金属密封圈可能会受到过度挤压，造成各部件动作困难，我们姑且称这种现象为：“低温抱死”。“低温抱死”会使非金属阀座产生永久性变形，并且，聚四氟乙烯等非金属材料的热膨胀系数要远大于金属材料，随着内、外温度的逐渐平衡，内件收缩，密封比压降低或消失，密封副失效！另外，即使采用外冷法低温试验合格的阀门产品，由于实际工况中，低温介质从阀门内部流过，外部接触常温或相对较高温度环境，不利于阀门密封的温度梯度可能始终存在，阀门壳体的温度水平高于内件，装配时预加的密封比压会有所降低或消失，仍可能会造成密封失效！综合以上原因，有必要对LNG用超低温阀门低温试验系统装置进行改进，设计“一种低温阀门内冷循环实验系统”，以真实地反映在实际工况条件下低温阀门的综合性能。
技术实现思路
为了避免采用外冷法低温试验产生与实际工况相反的温度梯度造成的密封副失效问题，真实地反映在实际工况条件下低温阀门的综合性能，本专利技术提出一种低温阀门内冷循环实验系统。具体技术方案如下：一种低温阀门内冷循环系统，包括用于低温介质现场存储及回收的储液槽、被测的低温阀门、用于固定低温阀门的阀门装夹平台、连接储液槽与低温阀门并实现低温介质在低温阀门内循环冷却的低温泵循环子系统和增压系统。前述的低温阀门内冷循环系统，所述低温泵循环子系统包括低温泵、泵吸入管、泵排出管、连接在低温阀门入口的高压入管、连接在低温阀门出口的高压出管、以及回流管；所述泵吸入管一端连接储液槽的出液口，另一端连接低温泵的入口；所述泵排出管一端连接低温泵的出口，另一端连接高压入管；所述回流管一端连接高压出管，另一端通过储液槽的回液口引入储液槽的气象空间。前述的低温阀门内冷循环系统，所述低温泵循环子系统还包括回气管、空载管和紧急卸放管；所述回气管一端连接低温泵的回气口，另一端引入储液槽的气相空间；所述空载管连接泵排出管和回流管，所述紧急卸放管连接高压出管。前述的低温阀门内冷循环系统，所述增压系统包括增压气罐、气动增压泵和增压控制组件；所述气动增压泵将增压气罐内的气体压入高压入管对冷却介质增压；所述增压控制组件用于根据管路的压力对增压泵操作。前述的低温阀门内冷循环系统，所述储液槽为配有保温上盖的双层敞口金属结构，其夹层内填充高保温聚合物发泡材料，且其内、外壁之间设置传热断桥；其内部还设有高液位报警器，低液位报警器以及防止回气的阻汽板。前述的低温阀门内冷循环系统，还包括用于对整个低温阀门内冷循环系统补充冷却介质的低温储罐，其与储液槽的补液口相连，所述低温储罐优选为双层保温结构，且其夹层抽真空并填充膨胀珍珠岩粉堆积绝热，所述夹层真空度优选为1.2～1.8Pa。优选的，所述吸入管、排出管、高压入管、高压出管、回流管、回气管、空载管和紧急卸放管均为双层结构的真空绝热管道，其内、外管优选采用无缝不锈钢管制成，且内管的外壁相间优选缠绕附贴反射屏和间隔物。前述的低温阀门内冷循环系统，所述吸入管、排出管、高压入管、高压出管、回流管、回气管、空载管和紧急卸放管的管路上均设有调节阀。优选的，前述的低温阀门内冷循环系统，所用的低温泵的型号为DBP2000-4000/10，冷端型号P610，传动箱型号DR250，双列行程45mm；所述低温介质为液氮，流量为2000～4000L/h。优选的，前述的低温阀门内冷循环系统，还配有测控检测系统，该测控监控系统包括安装在储液槽、低温储罐、低温阀门和低温泵循环子系统上的显示仪表组、远程接收各仪表参数并计算处理的计算机组，以监测监控低温阀门内冷循环系统及低温阀门的实时状况。本专利技术的有益效果是：本专利技术是国内首套低温阀门内冷循环试验系统，相对于外冷法而言，采用内冷循环试验系统对低温阀门进行低温实验，存在以下优势：1）科学地、颠覆性地实现了低温阀门的真实态试验验证；2）真实而全面地反映了低温阀门的综合性能，包括：实际运行工况条件下的密封性能、温度分布情况、操作性能、管道施工条件的影响等；3）真实而直观地展现低温介质的流动控制状况；4）为管道施工、安装也提供了一个相对实际的验证平台。因此，本专利技术从根本上解决了外冷法低温试验产生的与阀门实际工况相反的温度梯度造成密封副失效的问题，同时能真实的反应了低温阀门的各项性能；为LNG用超低温阀门国产化提供了有效的验证手段，对打破国外技术垄断，促进行业技术进步意思重大。附图说明图1为用本专利技术低温阀门内冷循环实验系统原理图；图2为用本专利技术低温阀门内冷循环实验系统流程图；图3为用本专利技术低温阀门内冷循环实验系统储液槽结构示意图；图4为用本专利技术低温阀门内冷循环实验系统立体效果图。图中：1、储液槽；101、出液口；102、回液口；103、补液口；104、保温上盖；105、传热断桥；106、高液位报警器；107、低液位报警器；108、阻汽板；2、低温储罐；3、低温阀门；4、阀门装夹平台；5、低温泵循环子系统；50、低温泵；501、泵吸入管；502、泵排出管；503、高压入管；504、高压出管；505、回流管；506、回气管；507、空载管；508、紧急卸放管；6、调节阀；7、增压系统；701、增压气罐；8、测控监控系统；801、采集显示仪表组；802、上位机。具体实施方式下面将结合具体实施方式及附图，对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温阀门内冷循环系统，其特征在于：包括用于低温介质现场存储及回收的储液槽（1）、被测的低温阀门（3）、用于固定低温阀门（3）的阀门装夹平台（4）、连接储液槽（1）与低温阀门（3）并实现低温介质在低温阀门（3）内循环冷却的低温泵循环子系统（5）和增压系统（7）。

【技术特征摘要】
1.一种低温阀门内冷循环系统，其特征在于：包括用于低温介质现场存储及回收的储液槽（1）、被测的低温阀门（3）、用于固定低温阀门（3）的阀门装夹平台（4）、连接储液槽（1）与低温阀门（3）并实现低温介质在低温阀门（3）内循环冷却的低温泵循环子系统（5）和增压系统（7）。2.根据权利要求1所述的低温阀门内冷循环系统，其特征在于：所述低温泵循环子系统（5）包括低温泵（50）、泵吸入管（501）、泵排出管（502）、连接在低温阀门（3）入口的高压入管（503）、连接在低温阀门（4）出口的高压出管（504）、以及回流管（505）；所述泵吸入管（501）一端连接储液槽（1）的出液口（101），另一端连接低温泵（50）的入口；所述泵排出管（502）一端连接低温泵（50）的出口，另一端连接高压入管（503）；所述回流管（505）一端连接高压出管（504），另一端通过储液槽（1）的回液口（102）引入储液槽（1）的气象空间。3.根据权利要求1或2所述的低温阀门内冷循环系统，其特征在于：所述低温泵循环子系统（5）还包括回气管（506）、空载管（507）和紧急卸放管（508）；所述回气管（506）一端连接低温泵（50）的回气口，另一端引入储液槽（1）的气相空间；所述空载管（507）连接泵排出管（502）和回流管（505），所述紧急卸放管（508）连接高压出管（504）。4.根据权利要求1所述的低温阀门内冷循环系统，其特征在于：所述增压系统（7）包括增压气罐（701）、气动增压泵和增压控制组件；所述气动增压泵将增压气罐（701）内的气体压入高压入管（503）对冷却介质增压；所述增压控制组件用于根据管路的压力对增压泵操作。5.根据权利要求1所述的低温阀门内冷循环系统，其特征在于：所述储液槽（1）为配有保温上盖（104）的双层敞口金属结构，其夹...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈圣华，
申请(专利权)人：江苏亿阀股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32