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        温州市新洲阀门有限公司

        优化、创新、永续

        氮气系统冷箱的系统优化和运用范围

        2013年07月08日

            综合国内KM3及KM4液氮流程多年使用经验,对国外近年来有关液氮流程研究、使用进行了广泛的分析比较,在大型空间模拟器的液氮流程中,我们采用单相密闭循环、文丘利管、液氮泵增压及阀门冷箱的结构方案,系统原理图如所示。采用冷箱是近年来国外大型空间模拟器液氮流程发展的新趋势。它的主要作用是将分散在热沉供、放空号过冷器文丘利管4号冷箱产脚啊J冷箱的设计方案设备的布工大型空间环境模拟器的热沉液氮管路总共有2路进出,热沉的进出口分布在地下室、一层和二层,比较分散。根据热沉系统提供的热沉进出口分布图和标高表,在分布角度相近、标高相近的热沉进出口处,设计一个冷箱,使冷箱的阀门管道进出口与热沉进出口相对应,并使冷箱尽量靠近热沉进出口。这种布置形式,一方面使管道分布比较合理;另一方面,用一根总进、回液管代替多根进、回液管,简化管道设计,减少管道总长度。冷箱主要由外箱体、内筒体、内封头、低温阀门、进出液连接管道、支撑、支座等零部件组成。为了进行有效的控制和确保安全,还设计了安全阀接管组件、压力表管、泄液阀管路组件、温度测量管等辅助装置。冷箱的外箱体为长方体,保持外型规整统一。

          为提高安全可靠性,冷箱内筒体上装有压力表和安全阀,同时在内筒体下部最低处焊有泄液阀管路组件,它有两个作用:一是在试验结束后把液氮排净;二是在烘烤后收集、排出热沉里的水。在回液冷箱气动薄膜调节阀的进口管(即热沉出口管)上装有温度传感器,可以把热沉出口的温度值输送回控制间,便于远距离控制阀门开度,保证热沉温度均匀。近年来,国外大型空间环境模拟器液氮系统冷箱的绝热形式多采用真空绝热形式,如欧联的ESTEC设备,它采用了真空粉末绝热形式,内外筒体间的真空度为3Pa.它的冷箱为供回液复合冷箱,将阀门直接安装在真空夹层中,减少了冷损,绝热性能好。我国大型环境模拟设备液氮系统的冷箱在方案设计初期也准备采用这种绝热方式,并完成了加工图的设计。但在与加工厂家接触过程中,认为加工难度太大,因为几十个阀门及测量元件均要同时穿过两个真空壳体,要保证真空密封较难。

          另外,国产低温阀门性能不可靠,需要经常修理和更换。若采用这种真空绝热方式,每检修一次,就会破坏一次真空。最后决定改为珠光砂填充绝热,检修时只需将珠光砂取出,检修完后再重新装进冷箱即可。因为冷箱是低温压力容器,因此冷箱的装配制造工艺应考虑以下几点:冷箱的内筒体、封头及连接管路的内壁应酸洗钝化;冷箱的内筒体、封头及连接管路完全焊接完毕后,应先做气压检验,压力为ZMPa,合格后做液氮冷冲击,然后再做气压试验,须满足国标要求;应在内筒体封头及连接管路检验合格后,方可进行现场珠光砂填充;阀门支架和筒体支撑须现场配做,应考虑内筒体收缩变形补偿情况;为便于检修,外箱体上面的板应可拆卸,结束语经过多次热沉冲击试验、系统联调试验及飞船舱段试验的检验,4个冷箱在试验中使用良好,表面无结霜现象,操作简便,能实现对热沉均匀供液,并可通过回液冷箱上各路热沉出口管上安装的铂电阻温度传感器,将温度数据输送到控制间,实现远距离?,方便而可靠地保证对热沉的均匀供液。

        来源:温州市新洲阀门有限公司
        温州市新洲阀门有限公司
        林长清
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        浙江省温州市龙湾区永中

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