一种低温气体液化装置液化率测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种低温气体液化装置液化率测试装置及方法，该测试装置包括通过管路依次连接并能与待测液化装置形成循环回路的储液罐、复温换热器、供气系统；检测时，待测液化装置设于供气系统和储液罐之间；供气系统与待测液化装置之间的管路上设有流量控制器、压力传感器Ⅰ，且压力传感器Ⅰ靠近待测液化装置设置；待测液化装置与储液罐之间的管路上设有温度传感器Ⅰ；储液罐上设有压力传感器Ⅱ，其内设有温度传感器Ⅱ、加热器Ⅰ和液位计。本发明专利技术的测试装置，只需要少量反复使用的气体，无需大型低温容器，也不会产生大量低温液化气体，降低了对测试场地、消防和安全防护的要求以及测试的成本，尤其适用于液化装置大批量生产的批量测试。试。试。

【技术实现步骤摘要】
一种低温气体液化装置液化率测试装置及方法


[0001]本专利技术属于低温工程装备产品的性能检测
，具体涉及一种低温气体液化装置液化率测试装置及方法。

技术介绍

[0002]氦气、氖气、氢气、天然气等气体是国民经济发展中必不可少的工业气体和能源气体。这些气体一般均以低温液化气体形式进行大规模存储和运输。
[0003]低温气体液化装置(以下简称液化装置)是将低温气体从室温冷却液化的重要化工装置。液化率是液化装置产品的重要技术指标，其定义是单位时间内液化装置能够液化的气体质量。测量液化装置液化率的传统方法是将低温气体通入液化装置，然后将液化后的低温液化气体产品输送至低温容器中，通过测量一定时间内低温容器中液体量来计算出平均的液化率。这种传统的方法适用于液化装置在客户现场安装就位之后展开。
[0004]但是，针对大量生产的标准化液化装置产品，液化率的测试必须在产品下线之后的制造工厂进行，这是标准化产品必要的质量检测流程，即能够保证产品出厂的质量可靠性和一致性，又能用工厂进行标准化测试流程替代在客户现场的测试，减少测试的成本。标准化液化装置产品不适合采用传统的液化率测试方法在液化装置产品制造工厂展开测试，因为这样的方法存在如下缺点：
[0005]传统的液化率测试方法是开式的流程，为了保证一定时间的测试，需要额外设置足够大的低温容器来存储测试生成的大量低温液化气体，大型低温容器的造价不菲(尤其是氢气和氦气的低温容器)，大幅增加了制造工厂的投资；
[0006]对于氢气、天然气等易燃易爆气体的大量存储，对存储现场提出更高的占地、消防、安全防护等要求，极大地增加了制造工厂的投资(土地、消防和安全设施)和运营(人员、培训、检验和监管)成本；
[0007]制造工厂缺少大量低温液化气体的消纳途径，传统的液化率测试方法只能采用将液化后的气体放空，对于氢气、天然气等易燃易爆气体采用放空的形式存在一定的安全风险，显然对制造工厂的安全设计和运营提出更高的软硬件要求；而对于氦气、氖气等贵重气体来说，测试所消耗的气体将成为测试的成本而极大地增加测试的费用。
[0008]因此，对于大量生产的标准化液化装置产品，亟需一种能够在装备制造工厂开展的低成本、高安全的液化量测试方法及装置。

技术实现思路

[0009]针对大量生产的标准化液化装置产品，在液化装置产品制造工厂采用传统的方法进行液化装置液化率测试，具有投资和运营成本高昂的问题，本专利技术提供一种低温气体液化装置液化率测试装置，及利用该测试装置测试液化装置液化率的方法。
[0010]一种低温气体液化装置液化率测试装置，包括通过管路依次连接并能与待测液化装置形成循环回路的储液罐、复温换热器、供气系统；检测时，所述待测液化装置设于所述
供气系统出气口和储液罐进液口之间；
[0011]所述供气系统与待测液化装置之间的管路上设有流量控制器、压力传感器Ⅰ，且压力传感器Ⅰ靠近待测液化装置设置；所述待测液化装置与储液罐之间的管路上设有温度传感器Ⅰ；
[0012]所述储液罐上设有压力传感器Ⅱ，其内设有温度传感器Ⅱ、加热器Ⅰ和液位计。
[0013]液化装置的液化率定义为针对某一特定气体物质，在一定的液体出口(液化装置出口)压力p
l
下，液体出口获得100％饱和液态气体时的流量
[0014]上述测试装置中，检测时，供气系统、待测液化装置、储液罐、复温换热器依次连接共同组成一个测试循环回路。供气系统为待测液化装置提供待液化气体，经待测液化装置液化后的液态气体流入储液罐；当储液罐内液位高度达到设定值后，其内的加热器Ⅰ开始加热，使储液罐内液态气体部分转化为气态形式，并保持储液罐内液位保持不变；储液罐内气态气体经复温换热器重新进入供气系统循环使用；在待测液化装置入口压力及储液罐压力均达到各自的设定值(或者满足设定范围)的条件下，当待测液化装置出口温度与储液罐内温度相等，且待测液化装置出口气体中液态气体含量为100％时，说明待测液化装置的液化速率与储液罐内的液态气体的蒸发速率相等，此时循环回路中待测气体的总流量即为待测液化装置的液化率。
[0015]在上述测试过程中，压力传感器Ⅰ用于检测待测液化装置入口压力p1，压力传感器Ⅱ用于检测储液罐内的压力p2，供气系统根据实时监测的p1、p2调整供气系统内工作参数，为所述循环回路提供测试工况所设定的压力(p
1,set
、p
2,set
)。液位计用于检测储液罐内液态气体的液位，加热器Ⅰ根据液位计测量值进行工作，使储液罐内液位保持不变。复温换热器用于将储液罐内流出的低温气体升温至室温状态。
[0016]上述测试装置，通过与待测液化装置组成循环回路，使待液化气体能够被循环使用，无需大型低温容器来盛放测试所得的低温液化气体，也不会产生大量低温液化气体放空的损失，且结构组成简单，降低了对测试场地的占地、消防和安全防护的要求，也极大地降低了测试的成本，尤其适用于生产大量标准化液化装置产品的工厂对标准产品进行批量测试。
[0017]本专利技术可针对不同工质气体(氦气、氢气、氧气、氮气等)液化装置的液化率进行检测。在对氢气液化装置进行检测时，作为优选，所述待测液化装置为氢气液化装置，所述测试装置还包括设于所述复温换热器与供气系统之间的正仲氢反应器，以及测量所述正仲氢反应器出口和待测液化装置出口正仲氢含量的正仲氢含量测量装置。
[0018]上述方案中，正仲氢反应器的作用是使得回流的高仲氢含量的非平衡态氢气加速反应转变为室温下平衡态氢气(正氢含量75％，仲氢含量25％)。正仲氢含量测量装置的作用是检验待测氢液化装置所产液氢的仲氢含量是否符合标准要求(仲氢含量≥95％)以及检验经由正仲氢反应器的氢气是否已经充分反应，达到室温下的平衡态。
[0019]作为优选，所述测试装置还包括绝热环境系统，所述储液罐通过绝热支撑悬于所述绝热环境系统中。设置绝热环境系统，是为了减少储液罐与环境之间的漏热，提高测量精度。
[0020]作为进一步优选，所述绝热环境系统为采用低温制冷机的真空绝热环境箱，其由外至内依次包括真空绝热腔、高真空多层绝热层、辐射屏；
[0021]所述真空绝热环境箱还包括低温制冷机，所述低温制冷机的冷头与所述辐射屏连接。
[0022]具体地，所述真空绝热腔是密闭的腔体，并维持真空度在1E
‑3Pa以上，其作用是消除储液罐与外界环境之间的导热漏热和对流漏热；所述低温制冷机安装在真空绝热腔上，其冷头伸入真空绝热腔内，所述低温制冷机的冷头与置于真空绝热腔内的辐射屏连接，其作用是将辐射屏冷却至待测低温气体的液化温度；所述辐射屏外表面包裹着高真空多层绝热，其作用是消除储液罐与真空绝热腔之间的辐射漏热；所述绝热支撑连接低温制冷机冷头和储液罐，其作用将储液罐悬吊于辐射屏中；在测试过程中，绝热支撑与低温制冷机冷头相连的一端温度被控制在待测低温气体的液化温度，从而消除储液罐与真空绝热腔之间的导热漏热。
[0023]作为更进一步优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温气体液化装置液化率测试装置，其特征在于，包括通过管路依次连接并能与待测液化装置形成循环回路的储液罐、复温换热器、供气系统；检测时，所述待测液化装置设于所述供气系统出气口和储液罐进液口之间；所述供气系统与待测液化装置之间的管路上设有流量控制器、压力传感器Ⅰ，且压力传感器Ⅰ靠近待测液化装置设置；所述待测液化装置与储液罐之间的管路上设有温度传感器Ⅰ；所述储液罐上设有压力传感器Ⅱ，其内设有温度传感器Ⅱ、加热器Ⅰ和液位计。2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述待测液化装置为氢气液化装置，所述测试装置还包括设于所述复温换热器与供气系统之间的正仲氢反应器，以及测量所述正仲氢反应器出口和待测液化装置出口正仲氢含量的正仲氢含量测量装置。3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，还包括绝热环境系统，所述储液罐通过绝热支撑悬于所述绝热环境系统中。4.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于，所述绝热环境系统为采用低温制冷机的真空绝热环境箱，其由外至内依次包括真空绝热腔、高真空多层绝热层、辐射屏；所述低温制冷机的冷头与所述辐射屏热连接。5.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于，所述低温制冷机为Gifford
‑
McMahon制冷机、斯特林制冷机、脉管制冷机、透平布雷顿制冷机或Joule
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Thomson节流制冷机。6.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述供气系统包括通过三条并联管路分别连接的气库、压缩机、旁通控制阀；所述气库所在的并联管路上设有位于气库入口的回气控制阀和位于气库...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴英哲，姜伟，钱佚，
申请(专利权)人：上海司氢科技有限公司，
类型：发明
国别省市：