10m高真空多层绝热低温液体运输车的研制.docx
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10m高真空多层绝热低温液体运输车的研制
10m高真空多层绝热低温液体运输车的研制
3
10m高真空多层绝热低温液体运输车的研制
王小宁
兰州真空设备有限责任公司,甘肃省兰州市七里河区龚北路29号730050
3
摘要:
10m高真空多层绝热低温液体运输车用于运输液态氧、氮和氩等低温液体产品。
详
3
细介绍了10m高真空多层绝热低温液体运输车的主要设计参数、结构和工艺流程,阐述了制造
过程中需重点控制的环节,分析了设计制造过程中需重点考虑的方面。
关键词:
低温液体运输车;高真空;多层绝热
中图分类号:
TB658文献标识码:
A
3
ResearchandDevelopmentofa10mcryogenicliquid
transportationtankerwithvacuummultilayerinsulation
WangXiao2ning
LanzhouVacuumEquipmentCo1,Ltd1,29GongbeiRoad,QiliheDistrict,Lanzhou730050,Gansu,
P1R1China
Abstract:
Cryogenicliquidtankerswithvacuummultilayerinsulationareusedfortransportingcryogenicliquidproducts,
suchasliquefiedoxygen,nitrogen,argon,etc.Detailedintroductionfocusesonmaindesigningparameters,structure
3
andprocessofa10mcryogenicliquidtransportationtanker.Theimportantissuesneedingspecialattentionandcontrol
duringmanufacturingprocedurearedescribedandanalyzed.
Keywords:
Cryogenicliquidtransportationtanker;Highvacuum;Multilayerinsulation
装于二类汽车底盘上,其产品涉及的规范和标准很
前言
多。
近年来汽车工业的发展很快,低温液体运输车
随着国民经济持续快速发展以及工业化水平的
3
产品采用的标准和规范变动、更新频繁。
10m高真
不断提高,市场对气体的需求越来越大,气体生产
空多层绝热低温液体运输车的主要设计参数见表1。
企业朝着大型化、集团化方向发展。
生产的大量气
3
表110m高真空多层绝热低温液体
体通过管道、瓶装以及液态方式供应到各个终端用
运输车的主要设计参数
户。
液化气体具有液气比大、储存效率高、储存压
内罐最高工作压力018MPa
力载荷小和安全可靠的优点,液化气体运输以其成
内罐设计压力0192MPa
本低、简单快捷、产品纯度高及液气易转换的优
点,得到快速发展,许多气体生产、供应及使用单内罐计算压力11107MPa
位纷纷购置低温液体运输车,运输、转移低温液化罐体所装介质液氮、液氧和液氩
气体。
内罐工作温度-183℃、-196℃、-186℃
内罐材料0Cr18Ni9
1主要设计参数
外罐材料16MnR
低温液体运输车属于移动式压力容器,贮罐安
收稿日期:
2006208229;修回日期:
2006212212
作者简介:
王小宁1969?
男,工程师,1992年毕业于吉林工业大学,现在兰州真空设备有限责任公司从事压力
容器及低温绝热容器设计等技术工作。
?
32?
续表1
2低温液体运输车结构
3
内罐有效体积1017m
低温液体运输车由汽车底盘、车载低温液体贮
最大充装质量8100kg
罐及附件等构成,如图1所示。
低温液体贮罐由罐
外罐最高工作压力-011MPa
体、安全附件、管路系统和操作箱组成。
外罐设计压力-011MPa
整车外形尺寸为9650mm×2500mm×3325mm
外罐最高工作温度常温
长×宽×高,符合GB7258?
1997《机动车运行
外罐设计温度40℃
安全技术条件》标准规定。
内罐焊接接头系数1
整车后双桥两侧挡泥板上设置了自增压汽化器
内罐无损检测比例100%射线检测
和工具箱,工具箱内存放加、排液用金属软管。
整
外罐焊接接头系数0185
车两侧设置安全防护栏杆,同时在贮罐前部左侧设
设计满载车速≤60km/h
置灭火器支架,车后部设置安全防护装置,兼作操
3
图110m高真空多层绝热低温液体运输车构成示意图
作踏板。
在大梁尾部配导静电接地装置。
213绝热形式及性能
211汽车底盘目前国内生产的低温液体运输车,其绝热多采
采用中国重汽集团生产的STEYR14911280/6×用真空粉末绝热和真空纤维绝热,夹层中充填珠光
4O43货车二类底盘作为承载车辆。
该系列车型引砂粉末或玻璃纤维等材料。
真空粉末绝热罐体为达
进时间较长,社会保有量大,备件、维修及维护保到有效绝热,内、外罐体的夹层间距在300mm左
养便利。
右,夹层封口真空度在3Pa左右。
高真空多层绝热
212低温液体贮罐的夹层间距在80~200mm左右,相同有效体积低
采用DYW210000/8型低温液体贮罐作为液体温液体贮罐体积会小一些。
高真空多层绝热贮罐封
-3
承载罐,罐体为卧式双圆筒罐结构,即由内罐和外口真空度约为10Pa左右,技术要求高于真空粉
罐组成。
与低温介质接触的内罐及其他受压元件均末绝热低温液体运输车。
3
采用低温耐受性能良好的奥氏体不锈钢制成。
内罐10m低温液体运输车采用高真空多层绝热,
用绝热性能良好的复合绝热材料包扎,前封头处设内罐表面包裹双面镀铝绦纶薄膜为反射层、无碱玻
置吸附剂罩,装吸附剂,吸附夹层中残余气体。
璃丝布为间隔物的多层复合绝热材料,克服了真空
内、外罐之间组成封闭夹层并抽至高真空,使罐体粉末绝热存在的顶部绝热材料沉降的根本性缺陷。
具有优良的绝热性能,保证低温液体装运过程中蒸内罐表面包裹复合材料的总厚度控制在25~30mm,
发损失尽可能小。
绝热材料的层数控制在45~75层之间,层密度控
?
33?
制在2~3层/mm左右。
多层绝热材料工作真空度
3工艺流程
-2
3
高于10Pa,绝热效率高于纯真空和粉末真空绝
10m高真空多层绝热低温液体运输车工艺流
热。
工业用多层复合绝热材料热流密度在018~
程如图2所示。
2
115W/m。
3
图210m高真空多层绝热低温液体运输车工艺流程图
1?
金属软管2?
快速接头3?
残液排放阀4?
放空阀5?
加排液阀6?
内罐爆破膜17?
内罐安全阀1
8?
三通阀9?
内罐安全阀210?
内罐安全爆破膜211?
夹层真空测量装置12?
外增压阀13?
夹层安全爆破膜
14?
减振气瓶15?
液位计下阀16?
液位计平衡阀17?
液位计上阀18?
液位计19?
压力表阀20?
操作箱内压力表
21?
驾驶室后压力表22?
测满阀23?
自增压汽化器24?
夹层抽空阀25?
自增压阀26?
过滤器
311加、排液系统液位、体积及质量等参数。
加、排液系统由金属软管、快速接头、残液排对于低温液体运输车低温液体充满状况,由于
放阀、加排液阀、过滤器及管道构成。
外部管道通运输底盘承载能力不同,设置了3种介质的测满管
过接头由内罐顶部进入内罐。
路。
根据低温液体的不同密度,液氮能够在充满
3
312自增压系统10m时可靠溢流。
液氧及液氮由其密度及底盘的
自增压系统由自增压汽化器、自增压阀及管道承载能力,确定其最大装载量溢流液位。
构成。
在左侧挡泥板上部安装自增压汽化器,自增314安全系统及附件
压阀安装于操作箱中。
外增压阀及管道构成了外增贮罐内罐气相管路设置两组相同规格参数并联
压系统,通过外接相应介质气瓶及气源,不需借助安全装置,安全装置由内罐安全阀、内罐安全爆破
自增压系统,就可进行运输车内介质的卸车。
膜和三通阀组成,作为内罐及管路安全附件。
一组
313液位指示系统安全装置起作用,另一组备用,通过三通阀切换,
为了显示低温液体运输车贮罐中的低温液体使安全系统始终保证在使用状态下。
内罐安全阀和
量,在运输车贮罐管路系统中设置了液位指示系内罐安全爆破膜安装于与内罐气相空间连接的自增
统。
该系统由液位计、操作箱内压力表、驾驶室后压回路中,内罐安全阀及内罐安全爆破膜排放通道
压力表、压力表阀、液位计上阀、液位计平衡阀、排向底盘下部。
内、外罐之间的真空夹层设置夹层
液位计下阀、减振气瓶、连接接头和管道组成。
液安全爆破膜,一旦内罐发生泄漏、破裂等异常情
位计采用数显液位计,由汽车电瓶供电,介质测量况,能够通过夹层安全爆破膜破裂,释放夹层中的
转换通过液位计面板开关转换,能够显示罐内液体压力。
?
34?
315抽空及真空测量系统413内罐体表面绝热层包扎
抽空管路由夹层抽空阀及其保护罩组成,抽空内罐体表面绝热层包扎是低温液体贮罐绝热性
能重要的影响因素。
预制好的绝热层预制件,按照
阀为超高真空全金属角阀,能够经受夹层抽空过程
工艺要求整齐、洁净地包扎在内罐体表面。
同时每
中的烘烤并可靠密封。
真空测量系统由真空阀、真
空规管及保护罩组成,能够在夹层抽空及贮罐使用组绝热层纵向、环向拼缝,需要交错,可有效减小
缝隙造成的漏热。
过程中连接真空计后测量夹层的真空度,检测罐体
414罐体的致密性检查
的绝热性能。
低温液体运输车内罐需要进行氦质谱真空检
4制造工艺
漏。
低温罐体套合后,先进行夹层气密性检查,介
411罐体制造
质为干燥洁净氮气,对外罐进行初检;然后对低温
内、外罐体按压力容器标准进行制造,重点控
液体罐体进行烘烤抽空,再进行氦质谱检漏,达到
制罐体焊缝,不锈钢内罐体焊缝需要进行100%射
标准要求的漏率指标为合格。
线检测,支撑结构的角焊缝100%渗透检测。
内、
5研制中需要注意的主要问题
外罐体圆度是罐体卷制过程中重点控制环节。
内罐
低温液体运输车是技术性较强的产品,涉及压
体在低温液体运输车的工作状态下是内压容器,按
力容器技术、真空技术及车辆技术。
在设计过程中
标准要求圆度偏差仅需控制≤1%DD为内罐内
ii
下面两个问题需要重点考虑。
径。
但是在制造内罐体过程中需要进行真空氦质
511罐体的支撑结构及绝热性能
谱检漏,检漏的前提条件是对制造内罐进行抽空。
低温液体运输车的运行条件决定了车载贮罐与
此状态下内罐承受了外压,是一外压容器,因此需
运行工况相适应。
车辆处于长期复杂的振动环境
要按真空容器的要求控制其圆度,圆度偏差应执行
中,在设计支撑结构时要充分考虑各种载荷对罐体
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