本發(fā)明屬于能源動力領(lǐng)域，具體涉及一種低溫介質(zhì)供氣系統(tǒng)集成測試裝置及測試方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球氣候變化的加劇和化石燃料資源的逐步枯竭，清潔能源的開發(fā)和利用已成為全球能源政策的重點。清潔能源技術(shù)的進(jìn)步，特別是低溫介質(zhì)(如液氮、液化天然氣等)的應(yīng)用技術(shù)，對于減少溫室氣體排放和改善空氣質(zhì)量具有重要作用。然而，低溫燃料的儲存和使用過程中存在不少危害和挑戰(zhàn)。由于低溫燃料的低溫度要求，普通材料可能變得脆弱，易于損壞，從而導(dǎo)致安全風(fēng)險。此外，泄漏可能導(dǎo)致嚴(yán)重的冷傷害或爆炸性事故，因此對這類燃料的安全儲存、有效輸送和高效利用都提出了高標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。

2、在解決低溫燃料的安全儲存和高效利用問題的同時，設(shè)計和開發(fā)適用于低溫介質(zhì)的供氣系統(tǒng)本身也面臨多方面的技術(shù)難題。為了避免介質(zhì)泄漏帶來的嚴(yán)重后果，系統(tǒng)必須保證極高的密封性和可靠性。此外，系統(tǒng)的材料選擇和工藝設(shè)計必須特別考慮到低溫環(huán)境的苛刻要求，確保在極端條件下仍能維持性能穩(wěn)定。然而，傳統(tǒng)的測試裝置往往不能全面模擬低溫介質(zhì)的實際工況，導(dǎo)致測試結(jié)果不能完全反映真實應(yīng)用中可能出現(xiàn)的問題。在這方面，國際上已有先進(jìn)國家開發(fā)了集成測試裝置，這些裝置能夠模擬和測試低溫介質(zhì)在實際應(yīng)用中的各種狀態(tài)，極大地推動了低溫技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。相比之下，國內(nèi)尚缺乏這種系統(tǒng)化、高效的測試設(shè)施，這限制了國內(nèi)低溫技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種低溫介質(zhì)供氣系統(tǒng)集成測試裝置及測試方法。

2、本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、一種低溫介質(zhì)供氣系統(tǒng)集成測試裝置，包括液化介質(zhì)儲罐，主機(jī)調(diào)節(jié)閥、供氣調(diào)節(jié)換熱器、主機(jī)系統(tǒng)、深冷再液化回路、壓縮機(jī)測試回路、換熱器測試回路及介質(zhì)回收回路；所述液化介質(zhì)儲罐出口連接深冷再液化回路入口、壓縮機(jī)測試回路入口和換熱器測試回路入口，液化介質(zhì)儲罐入口分別連接深冷再液化回路出口和介質(zhì)回收回路液相出口，介質(zhì)回收回路氣相出口連接在壓縮機(jī)測試回路上；所述換熱器測試回路第一出口連接在壓縮機(jī)測試回路上，換熱器測試回路第二出口和壓縮機(jī)測試回路的出口連接至介質(zhì)回收回路入口上，再連接至主機(jī)調(diào)節(jié)閥的入口；主機(jī)調(diào)節(jié)閥的出口依次連接供氣調(diào)節(jié)換熱器和主機(jī)系統(tǒng)；

4、所述深冷再液化回路處理再液化集成測試裝置中液化介質(zhì)儲罐內(nèi)產(chǎn)生的閃蒸氣，穩(wěn)定罐內(nèi)壓力和測試回路上的設(shè)備；

5、所述壓縮機(jī)測試回路為主機(jī)系統(tǒng)提供壓縮氣體和測試回路上的設(shè)備；

6、所述換熱器測試回路對進(jìn)入主機(jī)系統(tǒng)的供氣介質(zhì)進(jìn)行加熱，測試回路上的設(shè)備；

7、所述介質(zhì)回收回路對流經(jīng)壓縮機(jī)測試回路和換熱器測試回路進(jìn)行設(shè)備測試的測試介質(zhì)進(jìn)行再液化回收。

8、進(jìn)一步地，所述深冷再液化回路沿液體流動方向布置液化介質(zhì)輸送泵、深冷式再液化裝置、深冷介質(zhì)加熱器和深冷調(diào)節(jié)閥，在深冷調(diào)節(jié)閥后連接液化介質(zhì)儲罐入口；深冷再液化回路測試深冷式再液化裝置和深冷介質(zhì)加熱器設(shè)備性能。

9、進(jìn)一步地，所述壓縮機(jī)測試回路沿氣、液流體流動方向布置壓縮介質(zhì)輸送泵、低溫介質(zhì)加熱器、低溫氣體介質(zhì)儲罐和壓縮機(jī)；壓縮機(jī)測試回路測試低溫介質(zhì)加熱器和壓縮機(jī)設(shè)備性能。

10、進(jìn)一步地，所述換熱器測試回路沿氣、液流體流動方向布置換熱介質(zhì)輸送泵、強(qiáng)制氣化器和第一氣液分離器；第一氣液分離器后布置兩條分路，一條支路布置液相調(diào)節(jié)閥和空溫加熱器，空溫加熱器出口作為換熱器測試回路第一出口，另一條支路布置低負(fù)荷加熱器，低負(fù)荷加熱器的出口作為換熱器測試回路第二出口；空溫加熱器與壓縮機(jī)測試回路的低溫氣體介質(zhì)儲罐連接；換熱器測試回路測試強(qiáng)制氣化器設(shè)備性能。

11、進(jìn)一步地，所述介質(zhì)回收回路沿氣、液流體流動方向布置介質(zhì)回收調(diào)節(jié)閥、回收再液化裝置和第二氣液分離器；第二氣液分離器后布置兩條支路，一條支路布置再液化液相調(diào)節(jié)閥，所述再液化液相調(diào)節(jié)閥出口作為介質(zhì)回收回路液相出口，另一條支路布置再液化氣相調(diào)節(jié)閥，再液化氣相調(diào)節(jié)閥的出口作為介質(zhì)回收回路氣相出口；在再液化液相調(diào)節(jié)閥后連接液化介質(zhì)儲罐入口，在再液化氣相調(diào)節(jié)閥后連接壓縮機(jī)測試回路上的低溫介質(zhì)加熱器。

12、一種低溫介質(zhì)供氣系統(tǒng)集成測試裝置的測試方法，采用低溫介質(zhì)供氣系統(tǒng)集成測試裝置的方法具體為：

13、所述集成測試裝置包括深冷再液化、壓縮供氣、壓縮機(jī)測試、定溫供氣、換熱器測試五種工作狀態(tài)，通過控制輸送泵和調(diào)節(jié)閥的啟閉對集成測試裝置的工作狀態(tài)進(jìn)行控制，具體如下：

14、集成測試裝置在“深冷再液化”工作狀態(tài)中，所述液化介質(zhì)輸送泵和深冷調(diào)節(jié)閥開啟，深冷再液化回路存在介質(zhì)流動，在此狀態(tài)下，集成測試裝置用于液化處理液化介質(zhì)儲罐罐內(nèi)產(chǎn)生的閃蒸氣或?qū)ι罾涫皆僖夯b置和深冷介質(zhì)加熱器進(jìn)行設(shè)備測試；

15、集成測試裝置在“壓縮供氣”工作狀態(tài)中，所述壓縮介質(zhì)輸送泵和主機(jī)調(diào)節(jié)閥開啟，壓縮機(jī)測試回路存在介質(zhì)流動，并流向主機(jī)系統(tǒng)，在此狀態(tài)下，集成測試裝置將進(jìn)入主機(jī)系統(tǒng)的供氣介質(zhì)壓縮至0.1-1bar；

16、集成測試裝置在“壓縮機(jī)測試”工作狀態(tài)中，所述壓縮介質(zhì)輸送泵和介質(zhì)回收調(diào)節(jié)閥開啟，壓縮機(jī)測試回路和介質(zhì)回收回路存在介質(zhì)流動，在此狀態(tài)下，集成測試裝置用于對低溫介質(zhì)加熱器和壓縮機(jī)進(jìn)行設(shè)備測試；

17、集成測試裝置在“定溫供氣”工作狀態(tài)中，所述換熱介質(zhì)輸送泵和主機(jī)調(diào)節(jié)閥開啟，換熱器測試回路存在介質(zhì)流動，并流向主機(jī)系統(tǒng)，在此狀態(tài)下，集成測試裝置將進(jìn)入主機(jī)系統(tǒng)的供氣介質(zhì)加熱至10—50攝氏度；

18、集成測試裝置在“換熱器測試”工作狀態(tài)中，所述換熱介質(zhì)輸送泵和介質(zhì)回收調(diào)節(jié)閥開啟，換熱器測試回路和介質(zhì)回收回路存在介質(zhì)流動，在此狀態(tài)下，集成測試裝置用于對強(qiáng)制氣化器進(jìn)行設(shè)備測試。

19、進(jìn)一步地，避免工作回路中的介質(zhì)進(jìn)入非工作回路中，所述深冷調(diào)節(jié)閥和再液化液相調(diào)節(jié)閥不能同時開啟；所述主機(jī)調(diào)節(jié)閥和介質(zhì)回收調(diào)節(jié)閥不能同時開啟。

20、進(jìn)一步地，所述集成測試裝置進(jìn)行設(shè)備測試的測試工質(zhì)為低溫氣體燃料包括但不限于氮?dú)?、氫氣、天然氣?/p>

21、本發(fā)明的有益效果在于：

22、1.本發(fā)明專利適用于不同低溫介質(zhì)，包括但不限于氮?dú)狻錃?、天然氣等低溫氣體燃料；

23、2.本發(fā)明設(shè)置有多條測試回路，通過泵組和閥系的啟閉控制集成測試裝置的工作狀態(tài)，同時具有存儲介質(zhì)、主機(jī)系統(tǒng)供氣、再液化介質(zhì)存儲系統(tǒng)閃蒸氣、測試介質(zhì)回收和設(shè)備測試的功能，有效地提高了低溫介質(zhì)供氣系統(tǒng)的整體功能，使得系統(tǒng)在應(yīng)對實際工作環(huán)境時能展現(xiàn)更高的適應(yīng)性和效率；

24、3.本發(fā)明利用深冷式再液化方式處理液化介質(zhì)儲罐中產(chǎn)生的閃蒸氣，真正有效避免了罐內(nèi)壓力過高的現(xiàn)象發(fā)生；

25、4.本發(fā)明設(shè)置多條測試回路，可以對供氣系統(tǒng)中多種設(shè)備進(jìn)行設(shè)備性能測試，包括深冷式再液化裝置、深冷介質(zhì)加熱器、低溫介質(zhì)加熱器、壓縮機(jī)和強(qiáng)制氣化器，通過對這些設(shè)備的深入研究，有助于早期識別并解決潛在問題，確保這些設(shè)備的制造質(zhì)量滿足嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，從而降低故障率，增強(qiáng)系統(tǒng)的總體可靠性。

1.一種低溫介質(zhì)供氣系統(tǒng)集成測試裝置，其特征在于：包括液化介質(zhì)儲罐(1)，主機(jī)調(diào)節(jié)閥(21)、供氣調(diào)節(jié)換熱器(10)、主機(jī)系統(tǒng)、深冷再液化回路、壓縮機(jī)測試回路、換熱器測試回路及介質(zhì)回收回路；所述液化介質(zhì)儲罐(1)出口連接深冷再液化回路入口、壓縮機(jī)測試回路入口和換熱器測試回路入口，液化介質(zhì)儲罐(1)入口分別連接深冷再液化回路出口和介質(zhì)回收回路液相出口，介質(zhì)回收回路氣相出口連接在壓縮機(jī)測試回路上；所述換熱器測試回路第一出口連接在壓縮機(jī)測試回路上，換熱器測試回路第二出口和壓縮機(jī)測試回路的出口連接至介質(zhì)回收回路入口上，再連接至主機(jī)調(diào)節(jié)閥(21)的入口；主機(jī)調(diào)節(jié)閥(21)的出口依次連接供氣調(diào)節(jié)換熱器(10)和主機(jī)系統(tǒng)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫介質(zhì)供氣系統(tǒng)集成測試裝置，其特征在于：所述深冷再液化回路沿液體流動方向布置液化介質(zhì)輸送泵(5)、深冷式再液化裝置(6)、深冷介質(zhì)加熱器(8)和深冷調(diào)節(jié)閥(16)，在深冷調(diào)節(jié)閥(16)后連接液化介質(zhì)儲罐(1)入口；深冷再液化回路測試深冷式再液化裝置(6)和深冷介質(zhì)加熱器(8)設(shè)備性能。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫介質(zhì)供氣系統(tǒng)集成測試裝置，其特征在于：所述壓縮機(jī)測試回路沿氣、液流體流動方向布置壓縮介質(zhì)輸送泵(3)、低溫介質(zhì)加熱器(9)、低溫氣體介質(zhì)儲罐(2)和壓縮機(jī)(22)；壓縮機(jī)測試回路測試低溫介質(zhì)加熱器(9)和壓縮機(jī)(22)設(shè)備性能。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫介質(zhì)供氣系統(tǒng)集成測試裝置，其特征在于：所述換熱器測試回路沿氣、液流體流動方向布置換熱介質(zhì)輸送泵(4)、強(qiáng)制氣化器(14)和第一氣液分離器(13)；第一氣液分離器(13)后布置兩條分路，一條支路布置液相調(diào)節(jié)閥(17)和空溫加熱器(12)，空溫加熱器(12)出口作為換熱器測試回路第一出口，另一條支路布置低負(fù)荷加熱器(13)，低負(fù)荷加熱器(13)的出口作為換熱器測試回路第二出口；空溫加熱器(12)與壓縮機(jī)測試回路的低溫氣體介質(zhì)儲罐(2)連接；換熱器測試回路測試強(qiáng)制氣化器(14)設(shè)備性能。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫介質(zhì)供氣系統(tǒng)集成測試裝置，其特征在于：所述介質(zhì)回收回路沿氣、液流體流動方向布置介質(zhì)回收調(diào)節(jié)閥(18)、回收再液化裝置(7)和第二氣液分離器(15)；第二氣液分離器(15)后布置兩條支路，一條支路布置再液化液相調(diào)節(jié)閥(19)，所述再液化液相調(diào)節(jié)閥(19)出口作為介質(zhì)回收回路液相出口，另一條支路布置再液化氣相調(diào)節(jié)閥(20)，再液化氣相調(diào)節(jié)閥(20)的出口作為介質(zhì)回收回路氣相出口；在再液化液相調(diào)節(jié)閥(19)后連接液化介質(zhì)儲罐(1)入口，在再液化氣相調(diào)節(jié)閥(20)后連接壓縮機(jī)測試回路上的低溫介質(zhì)加熱器(9)。

6.一種低溫介質(zhì)供氣系統(tǒng)集成測試裝置方法，其特征在于：采用如權(quán)利要求1-5任意一項所述的低溫介質(zhì)供氣系統(tǒng)集成測試裝置，該方法具體為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種低溫介質(zhì)供氣系統(tǒng)集成測試裝置的測試方法，其特征在于：避免工作回路中的介質(zhì)進(jìn)入非工作回路中，所述深冷調(diào)節(jié)閥(16)和再液化液相調(diào)節(jié)閥(19)不能同時開啟；所述主機(jī)調(diào)節(jié)閥(21)和介質(zhì)回收調(diào)節(jié)閥(18)不能同時開啟。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種低溫介質(zhì)供氣系統(tǒng)集成測試裝置的測試方法，其特征在于：所述集成測試裝置進(jìn)行設(shè)備測試的測試工質(zhì)為低溫氣體燃料包括但不限于氮?dú)狻錃?、天然氣?/p>
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種低溫介質(zhì)供氣系統(tǒng)集成測試裝置及測試方法。包括液化介質(zhì)儲罐、主機(jī)調(diào)節(jié)閥、供氣調(diào)節(jié)換熱器、主機(jī)系統(tǒng)、深冷再液化回路、壓縮機(jī)測試回路、換熱器測試回路及介質(zhì)回收回路。液化介質(zhì)儲罐出口連接深冷再液化回路、壓縮機(jī)測試回路和換熱器測試回路入口，液化介質(zhì)儲罐入口分別連接深冷再液化回路和介質(zhì)回收回路液相出口，介質(zhì)回收回路氣相出口連接在壓縮機(jī)測試回路上；換熱器測試回路第一出口連接在壓縮機(jī)測試回路上，第二出口和壓縮機(jī)測試回路的出口連接至介質(zhì)回收回路入口上，再依次連接主機(jī)調(diào)節(jié)閥、供氣調(diào)節(jié)換熱器和主機(jī)系統(tǒng)。本發(fā)明實現(xiàn)了為主機(jī)系統(tǒng)供氣、閃蒸氣再液化和介質(zhì)回收的功能，并支持在不同低溫介質(zhì)下的設(shè)備性能測試。

技術(shù)研發(fā)人員：楊立平,董志昊,劉瑋,王立媛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工程大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30