一种冰塞隔离冷冻技术实验装置

摘要

本装置属于机械领域，具体涉及一种冰塞隔离冷冻技术试验装置。目前的冰塞装置由于液氮输送的流量不均匀导致的温度梯度变化，从而影响管道冰塞效果甚至影响管道的性能。本发明包括反馈系统控制器，可移动液氮罐箱体，液氮罐，电磁流量计，冰塞夹套组合件，主体实验管道组合件；反馈系统控制器安装在可移动液氮罐箱体的侧壁上，液氮罐放置在可移动液氮罐箱体内；液氮罐接口与电磁流量计的法兰口连接；电磁流量计另一端通过流量计与电动阀连接管与管道电动阀相连；管道电动阀另一端与液氮输送连接管连接。本发明解决在冰塞实验过程中由于液氮输送的流量不均匀导致的温度梯度变化，从而影响管道冰塞效果的问题。

说明书

技术领域

本装置属于机械领域，具体涉及一种冰塞隔离冷冻技术试验装置。

背景技术

在核电厂许多介质为液态的工艺系统中，如果设备出现故障或者管路有缺陷需要检修时，必须对该故障点实施隔离。若由于机组运行的原因无法对其单独隔离，或隔离设备本身需要维修造成系统无法隔离时，为保证机组安全稳定运行，需要采用一项特殊的在线隔离措施——冰塞冷冻隔离技术简称冰塞。

冰塞虽然是一项有效的在线隔离措施，但需充分考虑其高风险性以及有可能对人员、设备造成的危害性。通过详细的风险分析、标准的管理流程以及严格的现场质量控制，以降低作业的风险，提高作业的质量和效率，保障隔离的成功实施。

冰塞冷冻隔离是将冰塞夹套固定贴紧于管道外壁，利用专用的管线将低温冷冻剂注入夹套，通过巨大的温差来冷却管道内的介质，使之结冰。一般情况下，冷冻从管道外壁开始逐渐形成一个尺寸为管道直径2-3倍长的冰塞，冰塞形成后能承受很高的压力，从而将管道内的介质分隔开来，实现隔离的目的。目前的冰塞装置由于液氮输送的流量不均匀导致的温度梯度变化，从而影响管道冰塞效果甚至影响管道的性能。

发明内容

1、目的：

本发明目的在于提供一种基于温度流量闭环反馈系统的冰塞隔离冷冻技术实验装置，以解决在冰塞实验过程中由于液氮输送的流量不均匀导致的温度梯度变化，从而影响管道冰塞效果的问题。

2、技术方案：

为了解决上述问题，本发明提供一种基于温度流量闭环反馈系统的冰塞隔离冷冻技术实验装置，包括反馈系统控制器、可移动液氮罐箱体、液氮罐、电磁流量计、管道电动阀、冰塞夹套组合件、主体实验管道组合件、管道压力表、第一管道支撑架、液氮输送管、液氮输送连接管、第一管道支撑架、流量计与电动阀连接管。

一种冰塞隔离冷冻技术实验装置，包括反馈系统控制器，可移动液氮罐箱体，液氮罐，电磁流量计，冰塞夹套组合件，主体实验管道组合件；反馈系统控制器安装在可移动液氮罐箱体的侧壁上，液氮罐放置在可移动液氮罐箱体内；液氮罐接口与电磁流量计的法兰口连接；电磁流量计另一端通过流量计与电动阀连接管与管道电动阀相连；管道电动阀另一端与液氮输送连接管连接。

液氮输送连接管，其与氮气输送管连接，且其尾部分出两个输气口，分别对应两根氮气输送管。

电磁流量计包括流量计控制器、接头、法兰管；流量控制器通过接头连接在法兰管上。

管道电动阀包括电机，内置阀的法兰管；电机固定放置在内置阀的法兰管上方。

冰塞夹套组合件穿过主体实验管道组合件且置于管道中段，其由左右两瓣组成，拆卸时可分开卸下。

冰塞夹套组合件，包括第一温度传感器、锁紧装置、第二温度传感器、第一液氮出口阀、第二液氮出口阀、连接装置、第一液氮进口、第二液氮进口；第一温度传感器、第二温度传感器分布在冰塞夹套组合件两端对应的管道位置；第一液氮出口阀、第二液氮出口阀，均匀分布在夹套顶部的两侧，第一液氮进口、第二液氮进口，均匀分布在夹套底部的两侧。

主体实验管道组合件，包括第一平板法兰，第二平板法兰，进水阀，实验管道，出水阀，压力表；第一平板法兰，第二平板法兰位于主体实验管道组合件的两端；主体实验管道组合件一端上部安装进水阀，另一端下部安装出水阀；实验管道位于主体实验管道组合件中间部分。

主体实验管道组合件放置在第一管道支撑架，第二管道支撑架上；第一管道支撑架和第二管道支撑架形状相同，均由凹字形板，第一筋板，第二筋板和底板组成；第一筋板，第二筋板垂直支撑在凹字形板左右侧面。

可移动液氮罐箱体内部的四个角边相应的设有有4个滚轮。

反馈系统控制器设有PLC处理器，显示电磁流量计，第一温度传感器，第二温度传感器采集到的信号。

3、效果：

本装置可以解决在冰塞实验过程中由于液氮输送的流量不均匀导致的温度梯度变化问题，从而得到全面的，客观的管道冰塞实验结果数据，为现场实施的冰塞隔离提供更确切的试验数据支撑。

附图说明

图1为本申请一种基于温度流量闭环反馈系统的冰塞隔离冷冻技术实验装置的整体轴测图；

图2为本申请一种基于温度流量闭环反馈系统的冰塞隔离冷冻技术实验装置的整体正视图；

图3为本申请一种基于温度流量闭环反馈系统的冰塞隔离冷冻技术实验装置的管道夹套装置轴测图；

图4为本申请一种基于温度流量闭环反馈系统的冰塞隔离冷冻技术实验装置的管道夹套装置正视图；

图5为本申请一种基于温度流量闭环反馈系统的冰塞隔离冷冻技术实验装置的夹套装置侧视图；

图6为本申请一种基于温度流量闭环反馈系统的冰塞隔离冷冻技术实验装置的电磁流量计轴测图；

图7为本申请一种基于温度流量闭环反馈系统的冰塞隔离冷冻技术实验装置的电动阀轴测图；

图8为本申请一种基于温度流量闭环反馈系统的冰塞隔离冷冻技术实验装置的支撑架轴测图；

图9为本申请一种基于温度流量闭环反馈系统的冰塞隔离冷冻技术实验装置的控制流程图；

图中：1、反馈系统控制器，2、可移动液氮罐箱体，3、液氮罐，4、电磁流量计，5、管道电动阀，6、冰塞夹套组合件，7、主体实验管道组合件，8、管道压力表，9、第一管道支撑架，10、液氮输送管，11、液氮输送连接管，12、第一管道支撑架，13、流量计与电动阀连接管，14、第一平板法兰，15、进水阀，16、实验管道，17、第一温度传感器，18、锁紧装置，19、第二温度传感器，20、第一出口阀，21、第二出口阀，22、第二平板法兰，23、出口阀，24、第一进氮口，25、连接装置，26、进氮口，27、流量计控制器，28、接头，29、法兰管，30、电机，31、内置阀的法兰管，32、凹字形板，33、第一筋板，34、第二筋板，35、底板。

具体实施方式

反馈系统控制器1设有PLC处理器，可将电磁流量计上采集到的流量信号以及主体管道上夹套两端设置的两个温度传感器17、18采集到的信号显示到控制器屏幕上，便于实时监测。同时可将两个温度信号值进行平均处理，根据间隔2S内采集到的温度变化得出温度梯度。将控制器设定的温度梯度阈值范围，与处理器计算得到的温度梯度进行对比，当检测到的温度梯度小于设定值时，控制管道电动阀增大其开度，从而增大管道内液氮的流量，使得温度梯度上升，当温度梯度在设定值范围内时，则停止电动阀的工作，从而实现对液氮罐输送管道系统的流量—温度反馈调节。

反馈系统控制器1其安装在可移动液氮罐箱体2的侧壁上，其内设置有PLC处理器，可对传感器采集到的信号进行处理后反馈给执行器，完成相应的控制。反馈系统控制器1外壳上设有三个按钮，从左到右对应的功能分别是系统停止、系统开启、系统中断。

可移动液氮罐箱体2其内部的四个角边相应的设有有4个滚轮，可方便移动，此外其内还设有液氮罐3。

液氮罐3其内可储存大量的液氮，其接口可与电磁流量计4的法兰口连接。

电磁流量计4由流量计控制器27、接头28、法兰管29组成。

管道电动阀5包括电机30、内置阀的法兰管31。其一端与电磁流量计4之间通过流量计与电动阀连接管13连接，一端与液氮输送连接管11连接。

液氮输送连接管11，其与氮气输送管10连接，且其尾部分出两个输气口，分别对应两根氮气输送管。

液氮输送管10，其尾部与冰塞夹套组合件6的第一进气口24、第二进气口26连接。

冰塞夹套组合件6穿过主体实验管道组合件7且置于管道中段，其由左右两瓣组成，拆卸时可分开卸下。

冰塞夹套组合件6，包括第一温度传感器17、锁紧装置18、第二温度传感器19、第一液氮出口阀20、第二液氮出口阀21、连接装置25、第一液氮进口24、第二液氮进口26。

第一温度传感器17、第二温度传感器19，其用来检测冰塞夹套两端对应的管道位置的温度，并将信号反馈给主控制器。

第一液氮出口阀20、第二液氮出口阀21，均匀分布在夹套顶部的两侧，可将液氮通过与阀口相连的管子排出空旷的室外，保证实验现场的安全。

第一液氮进口24、第二液氮进口26，均匀分布在夹套底部的两侧，且其与液氮输送管11相连。

连接装置25，其通过连接扣以及螺栓将冰塞的下部分连接，再通过锁紧装置18将夹套的上半部分锁紧。

主体实验管道组合件7,包括第一平板法兰14、第二平板法兰22、进水阀15、实验管道16、出水阀23、压力表8。

压力表8可用来检测管道内部压力的变化，利于实验的观察。

主体实验管道组合件7，其放置与第一支撑架9、第二支撑架12上。

第一支撑架9、第二支撑架12，其两者大小相同，且均由一块凹字形板32，两块筋板33、34，一块底板35组成，其两两件通过焊接固定保证其稳定性。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例：对照图1-2

一种基于温度流量闭环反馈系统的冰塞隔离冷冻技术实验装置，包括反馈系统控制器1、可移动液氮罐箱体2、液氮罐3、电磁流量计4、管道电动阀5、冰塞夹套组合件6、主体实验管道组合件7、管道压力表8、第一管道支撑架9、液氮输送管10、液氮输送连接管11、第一管道支撑架12、流量计与电动阀连接管13。

反馈系统控制器1设有PLC处理器，可将电磁流量计上采集到的流量信号以及主体管道上夹套两端设置的两个温度传感器17、18采集到的信号显示到控制器屏幕上，便于实时监测。反馈系统控制器1外壳上设有三个按钮，从左到右对应的功能分别是系统停止、系统开启、系统中断。

可移动液氮罐箱体2其内部的四个角边相应的设有有4个滚轮，可方便移动，此外其内还设有液氮管3。所述的液氮罐3其内可储存大量的液氮，其接口可与电磁流量计4的法兰口连接。

电动阀5其一端与电磁流量计4之间通过管道13连接，一端与液氮输送连接管11连接。

液氮输送连接管11，其与氮气输送管10连接，且其尾部分出两个输气口，分别对应两根氮气输送管。液氮输送管10，其尾部与冰塞夹套组合件6的第一进气口24、第二进气口26连接。

对照图3-4，冰塞夹套组合件6穿过主体实验管道组合件7且置于管道中段，其由左右两瓣组成，拆卸时可分开卸下。冰塞夹套组合件6，包括第一温度传感器17、锁紧装置18、第二温度传感器19、第一液氮出口阀20、第二液氮出口阀21、连接装置25、第一液氮进口24、第二液氮进口26。

第一温度传感器17、第二温度传感器19，其用来检测冰塞夹套两端对应的管道位置的温度，并将信号反馈给主控制器。

第一液氮出口阀20、第二液氮出口阀21，均匀分布在夹套顶部的两侧，可将液氮通过与阀口相连的管子排出空旷的室外，保证实验现场的安全。

主体实验管道组合件7,包括第一平板法兰14、第二平板法兰22、进水阀15、实验管道16、出水阀23、压力表8。压力表8可用来检测管道内部压力的变化，利于实验的观察。

对照图5，第一液氮进口24、第二液氮进口26，均匀分布在夹套底部的两侧，且其与液氮输送管11相连。连接装置25，其通过连接扣以及螺栓将冰塞的下部分连接，再通过锁紧装置18将夹套的上半部分锁紧。

主体实验管道组合件7，其放置与第一管道支撑架9、第二管道支撑架12上。

对照图6，电磁流量计4由流量计控制器27、接头28、法兰管29组成。电磁流量计的原理是根据法拉第电磁感应定律进行流量测量的流量计，优势在于压损极小，可测流量范围大。

对照图7，电动阀5由电机30、内置阀的法兰管31组成，其优势在于阀门的开度可控制且运行稳定。

对照图8，第一管道支撑架9、第二管道支撑架12，其两者大小相同，且均由一块凹字形板32，两块筋板33、34，一块底板35组成，其两两件通过焊接固定保证其稳定性。

对照图9，反馈系统控制器1设有PLC处理器，可将主体管道上夹套两端设置的两个温度传感器17、18采集到的信号进行平均处理,并进行数据的保存，根据间隔2S内采集到的第二次温度，得出单位时间温度的变化即温度梯度。将控制器设定的温度梯度阈值范围，与处理器计算得到的温度梯度进行对比，当检测到的温度梯度小于设定值时，控制管道电动阀增大其开度，从而增大管道内液氮的流量，使得温度梯度上升，当温度梯度在设定值范围内时，则停止电动阀的工作，从而实现对液氮罐输送管道系统的流量—温度反馈调节。