45Mpa液氮汽化装置调试

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【摘 要】本文主要介绍0XX工程氮气供配气系统中45mpa液氮汽化装置调试过程，超高压超低温系统的调试可变因素、危险隐患较多，通过分析调试过程中发现的问题及解决方法，为其他相关项目的调试提供宝贵经验。

【关键词】45Mpa;液氮;调试;气蚀

45Mpa Liquid Nitrogen Vaporization Device Commission

HAN Jian-hua

（Academy of Aerospace Propulsion Technology 165 Research Institute Electrical Environment Court， Xi'an Shaanxi 710100）

【Abstract】This paper mainly describes the device commissioning process of the 45Mpa vaporization of liquid nitrogen in the 0XX Enitrogen Gas Distribution Systems， commissioning of the UHP ultra low temperature systems has variable factors ， risks and hidden dangers， through analyzing the problems and solutions in the commissioning process， which provides valuable experience for the commissioning of other related projects.

【Key words】45Mpa; Liquid nitrogen; Commissioning;Cavitation

0 引言

21世纪以来，随着我国航天事业的飞速发展，传统低压供配气系统已不能满足其领域流体输送系统日渐增长的用气要求，高压供配气系统取代低压供配气系统已成为必然趋势。45Mpa液氮汽化装置相比低压运输可有效提高氮气运输效率，降低劳动强度，降低成本，提高生产效率，在0XX工程中配合高压气瓶车得到了广泛使用。

1 系统简介

拟调试装置中的设备和管道主要包括：低温液体贮罐[1]（主要参数：20m3、0.8MPa）、低温液体泵（产品型号DBP800/450，主要参数：800L/h、45MPa）、空温式汽化器（产品型号QQN-1200/450，主要参数：1200Nm3/h、45MPa）、45MPa充气配气板及其它阀门、仪表、管线等。

系统流程简介：试验介质液氮经Ф57×3.5低温管道充入液氮贮罐存储，贮罐上安装液位计、压力表和压力传感器，可实现液位和压力监测。调试时打开贮罐出液口阀门，将液氮输送至两台液氮泵，将压力增至45MPa。根据泵的使用需要设低压回气管路将气化的液氮回收到贮罐;泵后设高压回液管路回收调试管路中的液氮;安全阀可在管路超压时起跳，防止管路超压;单向阀防止液氮逆流;压力表和压力传感器实现系统压力的实时监测。45MPa液氮经汽化器汽化成常温氮气，再输送至45MPa充气配气板给其他配气板和气瓶车供气。汽化器后设安全阀可在管路超压时起跳，防止管路超压;温度传感器对氮气温度进行实时监测[2-3]。

2 调试过程

2.1 系统吹扫

按照GB50235《工业金属管道施工及验收规范》规定吹扫流速不宜小于20m/s，吹扫结果通过在排气口设置的贴白绸布或涂白漆的木制靶板检验，5min内靶板上无铁锈尘土水分及其他杂物应为合格;或者在放气口连接5μm过滤器，持续收集3min，连续两次过滤器迎风面可见颗粒物均不超过3个为合格[4-6]。

2.2 系统露点检测

对吹扫完成设备出口氮气检测的露点和氮气纯度等指标，应符合GJB3403《氮气和液氮规范》要求，露点要求≤-53.3℃合格[6]。

2.3 系统气密性检查

2.3.1 低压管路气密性检查

打开贮罐加注管路、液氮泵进液管路阀门，由加注管路备用接口充入0.8Mpa氮气，对低压管道进行气密检查。在各管段管路连接处涂刷检漏液，保压10min，观察是否有漏气现象。若有漏气则进行管路泄压，用扳手对该处紧固件进行紧固。对漏点排除完成后，重复充气保压检漏过程，直至不再有漏点存在。

2.3.2 高压管路气密性检查

低压管道气检完成后，对贮罐加注液氮，进行高压管道气密检查。关闭20m3/0.8MPa液氮贮罐底部进液阀门，打开贮罐泵进液阀门、回液管路阀门，检查液氮泵出口压力设定为5MPa。全开液氮泵回气管路上的气体回流阀（DN20）和泵后压力表阀，对泵进行预冷。当泵冷却完毕（冷却时间约15～20分钟），泵即可开机，此时气体回流阀、泵前进液阀保持全开状态。观察各管路工作状态，应无明显震动，无肉眼可见变形和泄漏，说明液氮泵进液、回气管路气密试验合格。打开液氮泵回液阀（DN20），启动液氮泵，观察泵的工作情况，观察泵后压力表数值。此时经液氮泵增压的液氮通过回液管路流回贮罐，压力表数值增加不明显，表明液氮泵工作情况正常。关闭泵后回液阀，压力表数值逐渐上升。液氮通过泵后出液管路阀门（DN20），充入汽化器，汽化器开始工作。产生5Mpa氮气后关闭泵出口阀门，打开液氮泵回液管路，使液氮泵不再为管路增压，关闭45Mpa充气配气板阀门，利用液氮泵产生的氮气对高压气路管道进行气密性检查，在管路接口处涂刷检漏液，保压10min，观察是否有漏气现象。若有漏气则使用皂泡法对漏点进行查找，然后对管路泄压，用扳手对该处紧固件进行紧固。对漏点排除完成后，重复充气保压检漏过程，直至不再有漏点存在。即完成系统5Mpa气密检查。

重复以上过程，逐步提升泵后压力，分别为10Mpa、15Mpa、20Mpa、25Mpa、30Mpa、35Mpa、40Mpa、45Mpa（注：在做45Mpa系统气密时，需适当开启排液阀，防止管路剩余液氮汽化后使管道压力增高）各压力下均无漏点后，系统气密调试完毕。

2.4 系统调试

打开20m3/0.8MPa液氮贮罐排液阀（DN15），缓慢打开液氮进液阀门给管路送液，此时放气阀排出汽化的液氮。观察放气阀，待排气口可见液氮流出时，再继续排液10min，对管道预冷。管道预冷结束后，关闭贮罐进液管路放气阀（DN15），缓慢打开液氮贮罐底部进液阀给贮罐充液。观察贮罐液位计和压力表读数，充液到预定容量后缓慢关闭贮罐底部进液阀。贮罐充液结束后，打开贮罐进液管路放气阀（DN15）、管路放气阀将管道内剩余的液氮排放掉。排放结束后关闭进液管路各阀门。

两台液氮泵先进行单台调试，合格后可同时调试。

2.4.1 液氮泵进液、回气管路调试

打开20m3/0.8MPa液氮贮罐下方出液管路阀门和回液管路阀门，检查液氮泵出口压力设定为45MPa。全开液氮泵回气管路上的气体回流阀（DN20）和泵后压力表阀，再全开泵前进液阀，对泵进行预冷。当泵冷却完毕（冷却时间约15～20分钟），泵即可开机，这时气体回流阀，泵前进液阀阀门仍处于全开状态。观察各管路工作状态，应无明显震动，无肉眼可见变形和泄漏，判定液氮泵进液、回气管路气密试验合格。

2.4.2 液氮泵回液管路调试

打开液氮泵回液阀（DN20），启动液氮泵，观察泵的工作情况，观察泵后压力表数值。此时液氮泵增压的液氮通过回液管路流回贮罐，压力表数值增加不明显。液氮泵持续工作10min，观察（下转第88页）（上接第74页）回液管路工作状态，应无明显震动，无肉眼可见变形和泄漏，判定液氮泵回液管路调试合格。

2.4.3 液氮泵工作状态调试

初步预冷后，启动电机，低温泵投入工作，正常情况下，泵启动后出现以下现象说明泵运转正常：a.泵的排出管路开始结霜。b.可听到轻微的震动声，证明泵的进、排出阀正在工作。c.排出管路上的压力表将显示逐渐增加的压力。

2.4.4 液氮泵后和汽化器管路调试

打开泵后出液管路至目标气瓶之间全部阀门，关闭泵后回液阀，压力表数值逐渐上升，泵后压力表数值稳定在45MPa后，45MPa液氮充入汽化器，汽化器开始工作。

汽化器工作稳定后，观察泵出口至汽化器后阀门之间的各管路工作状态，应无明显震动，无肉眼可见变形。液氮管路应无肉眼可见泄漏。常温氮气管路用肥皂水涂抹各连接处，不应漏气。泵后和汽化器管路调试合格。

2.4.5 气瓶车充气试验

汽化器后氮气经过DN25阀门给45MPa充气配气板送气。观察温度传感器显示温度，要求不低于环境温度10℃。高压氮气经过45Mpa充气配气台气源进气阀给配气台集气管充气，确保配气板上气源压力表阀保持打开状态。观察压力表数值稳定在45MPa，则说明45MPa氮气通过气瓶车充气送气阀，能给气瓶车送气。最后氮气通过软管进入气瓶车，确保气瓶车充气阀门处于打开状态，对气瓶车充气，待气瓶车压力表显示充满后，关闭配气板、气瓶车充气阀门，打开放气阀门，注：管道泄压后方可拆除连接软管。

打开配气台集气管放气阀，对集气管和气瓶车管路放气。

调试结束后，应首先关闭容器下方出液管路阀门、回液管路阀门和两台泵的回气阀，然后再切断泵的电机电源，打开回气管路放空阀（DN8），放掉残液。关闭汽化器前的阀门（DN20），打开泵后排气阀（DN8），对泵出液管路放气。打开泵后回液管路阀门，对泵回液管路放气。打开汽化器前排气阀（DN10），对汽化器至45MPa充气配气板管路放气。

2.5 调试中存在问题及解决方法

调试过程中主要存在两个问题：

（1）液氮泵出口单向阀在气检过程中存在低压漏气现象，经与厂家沟通后，了解到该型号高压单向阀，在低于4.5Mpa时产生内漏属于正常情况;

（2）一台液氮泵在调试过程中发现气蚀较严重，排查管道保温，液体进口温度等因素后，发现泵自带单向阀密封性不强，在泵头运作过程中会产生气蚀，经厂家更换后解决。

通过以上两个问题可以看出，单向阀在系统中的作用非常重要，同时也是系统易于产生问题的地方，在以后的系统调试中需多加注意。

3 总结

0XX工程氮气供配气系统45Mpa液氮汽化装置调试过程中涉及低温容器、低温阀门、低温液体泵、配气台、气瓶车等低温高压设备，调试难度大，风险高。本文主要针对该系统进行的调试过程进行总结，为以后相似系统的调试提供参考。

【参考文献】

[1]GB 18442-2001 低温绝热压力容器[S].

[2]GB/T 18443.1～5-2001 低温绝热压力容器试验方法[S].

[3]JB 6878-1997 低温液体贮运设备使用安全规则[S].

[4]QJ 2652-94 配气台通用规范[S].

[5]GB 50185-2010 工业设备及管道绝热工程施工质量验收规范[S].

[6]QJ 2850-96 航天产品多余物预防和控制[S].