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1、低温液体运输车抽真空时间影响因素分析TECHNICFoRuM/技术论坛I2011/08低温液体运输车抽真空时间影响因素分析MainFactorsonVacuumTimeofCryogenicVehicle洪玉何海滨李迎辉HONGYUetal石家庄安瑞科气体机械有限责任公司河北石家庄050061摘要:分析了影响采用高真空多层绝热的LNG等低温液体运输车夹层抽空时间的几个主要因素并提出应严格控制制造过程,以缩短制造周期,保证产品质量.关键词:高真空多层绝热低温容器真空AbstractThemainfactorsaboutlongtimevacuumingofLNGandothercryogenic
2、vehicleSinterlayerusinghighvacuummultilayerheatinsulationwereintroduced.Andmanufacturingprocessshouldbestrictlycontrolledtoshorterprocessandensurequality.Keywordshighvacuummulti-layerheat?-insulation;cryogenicvehicle;vacuum中圉分类号:U469.61.05文献标识码:B文章编号:1004.0226(2011)08.0068021前言天然气被认为是21世纪较为清洁的,丰富的能源
3、,因其具有热值大,性能高等特点,很多国家都将其列为首选燃料并且计划迅速增加其在能源供应中的比例.在LNGT业链中,LNG储运是必不可少的重要环节.作为LNG的运输设备LNG运输车,其多采用高真空多层绝热罐体,以节约运输成本,提高运输效率.2高真空多层绝热罐体的结构高真空多层绝热罐体由内胆和外壳套合组焊而成.内胆采用不锈钢材料0Cr18Ni9($30408),外壳采用碳素钢或低合金钢,一般采用Q345R.内胆,外壳之间形成封闭的夹层空间.所有管路均从内胆上开孔,穿过夹层从外壳上引出.在内H_agb表面交替缠绕多层绝热材料(玻璃纤维纸)和反射层(铝箔或镀铝薄膜),组成反射屏以阻止辐射传热,夹层空间
4、抽真空以阻止气体对流传热和气体的热传导.对于有效容积为10N50m的容器,标准要求夹层漏放气速率不大于11Pa/s,真空度不大于110-Pa.为保证夹层的真空性能,封结空真空度一般不小于81O.Pa.罐体简图如图1所示.图1罐体简图第一作者:洪玉,女,1971年生,高级工程师,主要从事压力容器,低温容器,低温液体运输车,液化气体运输车的设计审核工作.3影响夹层抽真空时间的原因分析在高真空多层绝热容器的制造过程中,夹层抽真空是关键工序之一.夹层抽真空时间的长短直接影响整个产品的制造周期,由于一天的抽空费用为1O00N2000元,故制造周期的长短会影响制造成本的高低.在低温液体运输车生产的前期阶段
5、,每辆车的抽真空时间一般为20N30天.目前,通过不断的改进,抽真空时间已缩短至5N10天,大大缩短了制造周期,节约制造成本(12)万元,提高了市场竞争力.在封结真空度保持不变的情况下,影响夹层抽空时间的因素很多,现分析主要原因如下.3.1真空夹层内的清洁度内胆外表面,91,壳内表面,位于真空夹层内的管路以及垫板等零部件表面均处于真空夹层内,其表面的清洁度和干燥程度直接影响夹层的抽真空时间,油脂和水分的挥发是一个缓慢的过程,把一滴水以分子的形式抽出,需要的时间可想而知.因此内胆缠绕绝热材料前及内胆和外壳套合前,外壳内表面,内胆外表面,位于真空夹层内的管路以及垫板等零部件表面均应彻底除净油脂和锈
6、斑并应经高温烘烤,然后用清洁干净的白色滤纸擦拭脱脂表面进行检查,应无油脂痕迹和锈斑.如零部件表面的油脂未能清除干净,会使夹层内放气速率很大,真空度很难达到理想效果.3.2绝热材料是否烘烤缠绕在内胆上的绝热材料一般采用铝箔纸或镀铝薄膜纸,捆绑材料采用尼龙绳,铝胶带或其他线类材料,在空气中均易吸收水分.铝箔在轧制过程中会存留大量油脂,虽然经过退火处理,大部分油脂已经挥发,但仍有少部分残留在铝箔上.因此铝箔纸进厂后应放人95+5%的恒温箱内,干燥烘烤57天才可使用.如果铝箔和尼龙绳在缠到罐体之前没有经过烘烤或者烘烤不彻底,都会影响后期的抽真空时间.油脂由液态变为气态,挥发非常缓慢,它是影响夹层真空度
7、和夹层放气速率的主要因素.通过对拆开的冷阱进行观察,发现其表面结有很厚的冰霜,融化后变为;Fh水混合物,表明真空夹层内有大量油和水存在.3.3绝热层上扎孔通透程度绝热层在干燥洁净的室内缠好后,需在绝热层上均匀地扎许多/J,TL,要求小孔能穿透所有的铝箔纸,从而使铝箔和隔离层之间的气体在抽真空时能够顺利释放出来,如果这些d,TLL的密度较小或不能扎透所有的铝箔纸,将会导致放气速度过慢,从而影响抽空时间.:LTL密度一般为100N200mm,扎透过程只能依靠操作者手工操作.绝热层上JJ,TL的通透程度达不到要求,也是导致抽空时间较长的原因之一.3.4氮气置换次数及保温时间在高真空多层绝热容器抽真空
8、过程中,需要用干燥洁净的氮气(热氮气效果更好)置换真空夹层内的气体,以带出其中的水分和油脂,加快抽真空速度.夹层充入氮气后应保温足够长时间,以使夹层内达到足够高的温度,加快气体分子的运动,加速抽空.若置换保温的次数较少,则不能有效地将夹层内的水分和油脂去除干净,对后期的连续抽真空影响较大:若氮气置换次数过多,将会增加制造成本,造成浪费.氮气的置换次数应根据夹层内水分是否清除干净确定,一般为5N10次.了解夹层内水分是否排除干净最简便的方法是观察冷阱表面的结霜程度,充氮抽真空完成一个循环后,冷阱表面不再有白霜或黄霜出现,则可以结束充氮气,进入下一道工序.3.5加热抽空方式及加热温度为了缩短高真空
9、多层绝热罐体的抽真空时间,可以采用加热抽真空方式.加热抽真空方式分为内加热,外加热和内91,同时加热三种方式.内加热是指给内胆内充人热空气以使内胆的壁温和绝热材料的温度增加,附着在内胆外壁的水分子,油分子及其他气体分子的活性增加,易于逃脱束缚,被真空泵抽出夹层.外加热是指给外壳的外壁加热保温或将整个罐体置于恒温炉内加热,使外壳及夹层升温,从而加快抽空速度.内外同时加热即为以上两种方式的组合,采用组合加热方式可大大缩短加热时间和抽空时间,因其加热比较彻底,所以抽空效果最好,时间最短.内加热及内外组合加热仅适用于容积较小的低温液体运输车,对于容积较大的,如容积为50m的低温液体运输车,因其内胆容积
10、较大需要能量较多且受管路口径和位置布置限制(低温液体运输车的管路均布置于车尾部),内加热无法达到理想效果.随着温度的升高,夹层内气体分子的活性增加,也更加容易被抽出夹层,但加热抽真空的加热温度应同时考虑以下几方面的影响:a.绝热材料的耐受温度.多层绝热材料一般采用铝箔+玻璃TECHNICFoRuM/技术论坛12011/o8纤维纸,或是镀铝薄膜+玻璃纤维纸,温度过高,铝箔被氧化失去金属光泽,不能有效阻止热辐射;玻璃纤维纸(阻燃纸除外)和镀铝薄膜会局部氧化造成辐射层短路,从而影响绝热效果.b.与夹层相连的密封垫片部分采用非金属材料,温度过高,会使垫片材料失去弹性,影响密封效果.C.绝热层最外层捆绑
11、材料的耐受温度.综合考虑以上因素,加热抽空的加热温度一般为不小于110,最高不超过150.体运输车的管路均布置于车尾部),内加热无法达到理想效果.随着温度的升高,夹层内气体分子的活性增加,也更加容易被抽出夹层,但加热抽真空的加热温度应同时考虑以下几方面的影响:a.绝热材料的耐受温度.多层绝热材料一般采用铝箔+玻璃纤维纸,或是镀铝薄膜+玻璃纤维纸,温度过高,铝箔被氧化失去金属光泽,不能有效阻止热辐射;玻璃纤维纸(阻燃纸除91,)和镀铝薄膜会局部氧化造成辐射层短路,从而影响绝热效果.b.与夹层相连的密封垫片部分采用非金属材料,温度过高,会使垫片材料失去弹性,影响密封效果.C.绝热层最91,层捆绑材
12、料的耐受温度.综合考虑以上因素,加热抽空的加热温度一般为不小于1l0C,最高不超过150.3.6人为因素影响抽真空时间在抽真空过程中,操作人员的责任心非常重要,哪怕是一个小小的失误都会使抽真空时间增加.如:a.拆冷阱后重新组装是否严密,如不严密将有大量空气漏人夹层,可能会使抽真空时间增加一个星期;b.抽空过程中,误操作(如在用扩散泵的正常抽空过程中,突然开维持泵,而又未预先关闭扩散泵主阀即4号阀等)使真空机组中的扩散泵返油,造成油蒸气进入夹层;C.抽空过程中冷阱内液氮不能维持影响抽空.冷阱的主要作用是吸附从罐内抽出的水分及扩散泵内蒸发的油脂,防止油蒸汽反流入真空夹层内,有效帮助抽空缩短抽空时间,当冷阱不能有效的发挥作用,或抽真空管路不设置冷阱装置时,夹层内的放气速率很难达到标准要求,抽空时间会增加1O天以上,有时抽一个月也达不到标准要求.人为因素不是影响抽空时间的必然因素,但确实能够影响抽空时间.因此操作人员上岗前应经过严格的培训,增强责任心,减少失误.4结论从以上分析可以看出,对于采用高真空多层绝热的低温液体运输车,与真空有关的每道工序都至关重要,只有严格工艺纪律,严格遵守工艺规程,并要求操作者具有高度负责的精神,才能生产出优质高效的产品.参考文献1JB/T47832007低温液体汽车罐车s】.收稿日期:20110325