天然氣低溫（wēn）調節閥模擬工況試（shì）驗裝（zhuāng）置（zhì）的試驗與研究分析（氣動低溫調節閥）

　　當前，隨著（zhe）石油化工和燃氣行業的迅速發展，尤其是液（yè）化天然氣(LNG)作為一種新（xīn）興（xìng）能源的迅速崛（jué）起，超低溫液化天然氣(LNG)調節閥(工作溫度（dù）為（wéi）-196℃)的需求量（liàng）猛增。為了（le）對閥門在超低溫工況的使（shǐ）用性能進行測試，提高LNG閥門的（de）產品質量，研製（zhì）了LNG閥門模擬工況試驗裝置(以下簡稱低溫閥門試驗裝置)，該試驗裝置采用微（wēi）機自動控溫係統進行低溫壓力試驗和泄漏量檢測。

一、試驗（yàn）係統（tǒng）流程及裝置

試驗裝置共包括供液係統、試驗槽、測試係統和其他輔助設備。下麵按總體係統及（jí）流程、氣液流程和測控台架（jià）的順序分別介紹。

1、總體係統及流程

如圖1所示，基於計算機數據采集的低溫閥門試驗裝置依次包括：

低溫試驗槽1、 低溫閥門2、 上遊法蘭端蓋3、 安裝底（dǐ）座4、 下遊法（fǎ）蘭端蓋5、 輸（shū）氣盤管（guǎn）II6、 自增壓（yā）液氮儲罐7、 真空泵8、 下遊氣路連接軟管9、 氣泡法流量測試係統(包括水管10、光（guāng）電元（yuán）件11和軟管12)、 流量計流量測試係統(流量（liàng）計13)、 下遊（yóu）壓力傳感器14、 計算機（jī）15、 數字（zì）多用（yòng）表16、 上遊壓力（lì）傳感器17、 精密壓力表18、 氦氣鋼（gāng）瓶19、 輸氣盤管I20、 差壓式壓力變送器(用（yòng）於測量液位)21、 熱電偶溫度計22、23、24、25和26、上遊氣路連接軟管27。

為了（le）滿足不（bú）同規格低溫閥（fá）門的（de）試驗需要，建造了兩個不同容量的試驗槽，典（diǎn）型試驗閥門的公稱尺寸為DN150和DN50。

2、氣、液流程

係統中包（bāo）含兩套管路係統（tǒng），即氦氣管路流程和液（yè）氮（dàn）管路流程。

1.氦氣管（guǎn）路流程。在進行閥門低溫試驗時，在待檢閥門係（xì）統內需要充（chōng）入氣體介質，由於冷卻介質（zhì）液氮的溫度（dù）比較（jiào）低(-196℃)，通常是采用沸點溫（wēn）度更低的氦氣(常壓下沸點為-269℃)作為檢漏氣體（tǐ）介質（zhì）。在（zài）試驗裝置中配備有氣路係（xì）統，用（yòng）於低溫試驗時的氣體介質（zhì）充放，具體流程見圖1。氣路（lù）係統（tǒng）從氣源(氦氣鋼瓶（píng）19)開始，先後（hòu）經鋼瓶總閥V1，減壓閥V2，上遊截斷閥（fá）V4和兩個流（liú）向調（diào）節閥V7、V8進入閥門上遊;在經過被測（cè）低溫閥門後，再依次經過兩個流向調（diào）節閥V9、V10，下遊截斷閥V12，以及之後的連接流量計（jì）的截止閥V14或者氣泡計數（shù）係統的截止閥（fá）V15。此外，氣路上還配置（zhì）有排空閥V3，壓（yā）力表及傳感器連接閥V5、V6、V11以及真空泵連接閥（fá）V13。

3、液氮管路流程。液氮（dàn）管路流程用於向試驗裝置（zhì）加注（zhù）低溫液體冷卻劑液氮，其流程如圖2所（suǒ）示。
　　
4、測控台架

測試（shì）係統的台架總體結構，包括儀表麵板(垂直麵)、閥門麵板(傾斜麵)、儀器架和氣泡光電檢漏係統等部分。儀表麵板上包含電源開關/指（zhǐ）示器、指針式精密壓力表、數字（zì）式壓力表、溫度數顯儀和試驗時間計時器等。氣泡光電檢漏係統的原理性示意圖如圖3所示。
　　
二、測試方（fāng）案

下麵給出了各被測（cè）參量及相對應的測量方案。

1、溫度

試驗溫度測量涉及室溫至液氮（dàn）溫（wēn）區範圍，采用熱電偶溫度計測量，溫度電信（xìn）號通過Agilent數字多用（yòng）表測量、采集並輸入測（cè）控計算機，在計算機（jī）界麵上（shàng）顯示，並（bìng）由計算機自動完（wán）成記錄和保存;與此同（tóng）時（shí），計算機將溫度測量值輸送到儀表麵板上的溫度（dù）顯示儀進（jìn）行現場（chǎng）顯示。

2、壓力

試驗壓力（lì）測量範圍為0～10MPa。采用指針式精密（mì）壓力表和數（shù）字式壓力表在儀表麵板（bǎn）上對係統壓力進行現場顯示，同時，采用Dwyer公（gōng）司壓力變送器測量係統壓力，並轉（zhuǎn）換（huàn）為電壓信號（hào），經數（shù）字多用表測量、采（cǎi）集並輸入測（cè）控計算機，在計算機界麵（miàn）上顯示，並由計（jì）算機自動完成記錄和保存。

3、液位

為了確保液（yè）氮液麵高（gāo）度滿足（zú）閥門測試的要求，采用差（chà）壓式（shì）壓力變送器測量液位高度。測量電（diàn）信號通過數（shù）字多用表測量、采（cǎi）集並輸入到計算機進行顯示，並提醒加注液氮和停止液氮加注操作（zuò）。

4、流（liú）量

根據閥門密封形式的不同，閥門的允許泄漏量（liàng）是（shì）不同的。軟密封結構的閥門，其泄漏量應該為（wéi）零;而對（duì）於（yú）硬密封的（de）閥門是允許有一（yī）定泄漏量的。基（jī）於上述情況配（pèi）備兩種測量流量的裝（zhuāng）置（zhì），其一是小流量的流量計，用來測量具有一定漏量許可的硬密封閥門或者是軟密封閥（fá）門在相對（duì）不正常工作狀態下時的泄漏情況。對於微小泄（xiè）漏量，由於一般的（de）流量計已經無法檢測到，需通過觀察並計數開口端在水中泄漏氣（qì）泡數（shù）的形式進行測量。本試驗裝置所采用的自動（dòng）計數氣泡係統摒棄了傳統的人工（gōng）計數方式，利用光（guāng）電轉換（huàn）效應，把氣泡（pào）數轉化為脈（mò）衝電（diàn）信（xìn）號，利用基於LabView的數據采集（jí）係統進行自動計（jì）數。

三、運行（háng）情（qíng）況

各項技術性能指標均能滿（mǎn）足BS6364—1984(R1998)《低溫閥》和JB/T7749—1995《低溫閥門技術條件》對測試設備的要（yào）求。

參考資料

楊源泉。閥門設計手冊（M）。北京；機械（xiè）工業出版社，1992。

BS6364—1984(R1998)低溫（wēn）閥（S）。

JB/T7749—1995低溫閥門技（jì）術條件（S）。