一种CNG压力循环试验系统及试验方法与流程

一种cng压力循环试验系统及试验方法
技术领域
1.本发明涉及高压cng气体压力循环试验技术领域，特别是涉及一种cng压力循环试验系统及试验方法。


背景技术：

2.天然气在世界能源结构中居第二位，主要用途是发电、城市燃气和工业及汽车燃料，天然气比燃油、液化石油气便宜、安全、环保,运输灵活方便，摆脱了天然气管道的束缚，可方便地作为民用、工业、汽车燃料是目前国际上公认的优质、清洁、安全、廉价的能源。气体燃料作为高效的能源利用方式，越来越普遍的应用在生活当中，于是对气体燃料的存储、运输及使用提出了不同的要求，尤其要考虑其安全。
3.压缩天然气是将天然气加压并以气态储存在高压容器中。在满足高压容器压力条件、强度条件等特点的同时，也要考虑到特别需要重视的安全问题。其中不仅包含对燃料易燃易爆特性的考虑，也需要对高压容器频繁重复使用，气体反复充放对气瓶安全造成的安全隐患。因此对气瓶安全性检验必不可少的需要引入气体压力循环试验，对高压容器承受周期性气体性能有一个可以相对比较可靠的直观衡量数据。所以引入必要的气体压力循环试验对高压容器进行测试，从而去真实使用状态下气体循环损伤，确定高压容器的使用寿命，保证对人身及财产的安全。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种cng压力循环试验系统及试验方法，以解决现有技术存在的问题，能够进行cng压力循环试验，研究试验容器在承受周期性压力变化气体介质时的性能和损伤，确定试验容器的寿命，同时试验系统更加简单、节能。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种cng压力循环试验系统，包括高压储气部、试验容器、中压容器、低压容器和压缩机，所述高压储气部、所述中压容器和所述低压容器均与所述试验容器连通，所述高压储气部用于向所述试验容器加压充入气体试验介质，所述低压容器和所述中压容器用于回收所述试验容器泄压时排放的气体试验介质；所述低压容器与所述中压容器之间设置有第一补压通路，所述中压容器与所述高压储气部之间设置有第二补压通路，所述第一补压通路、所述第二补压通路上均设置有所述压缩机。
6.优选的，所述高压储气部包括并联的第一高压容器和第二高压容器，所述第一高压容器和所述第二高压容器均与所述试验容器、所述中压容器连通。
7.优选的，所述cng压力循环试验系统还包括卸气模块，所述卸气模块与所述第一高压容器、所述第二高压容器、所述中压容器和所述低压容器均进行连通，用于向所述高压储气部、所述中压容器和所述低压容器中充入气体试验介质，达到试验前初始压力。
8.优选的，所述试验容器与所述低压容器、所述中压容器之间的泄压通路上设置有泄压模块。
9.优选的，所述泄压模块包括减压热交换系统。
10.优选的，所述cng压力循环试验系统还包括放散模块，所述放散模块与所述卸气模块、所述压缩机、所述高压储气部、所述试验容器和所述泄压模块均进行连通。
11.本发明还提供一种cng压力循环试验方法，包括如下步骤：
12.加压及保压过程：打开高压储气部与试验容器之间管路的第一阀门组，高压储气部中的高压气体进入试验容器内，直至试验容器内压力达到设定值，关闭第一阀门组保压；
13.泄压过程：打开试验容器与中压容器之间管路上的第二阀门组，试验容器内气体排入中压容器内，当试验容器与中压容器内压力平衡但试验容器内压力未降低至设定值时，关闭第二阀门组，打开试验容器与低压容器之间的第三阀门组，试验容器内气体排入低压容器内，直至试验容器内压力降低至设定值；
14.补压过程：打开低压容器与中压容器之间的第三阀门组，启动压缩机，将低压容器内气体充入中压容器内，直至低压容器回复初始压力值，关闭第三阀门组和压缩机；打开中压容器与高压容器之间的第四阀门组，启动压缩机，将中压容器内气体充入高压容器内，直至中压容器内压力回复初始压力值。
15.优选的，加压及保压过程中，先导通第一高压容器与试验容器之间的气路，第一高压容器内气体试验介质进入试验容器内，当第一高压容器与试验容器内气压平衡，试验容器内气压还未达到设定值时，切断第一高压容器与试验容器之间的气路，导通第二高压容器与试验容器之间的气路，第二高压容器内气体试验介质进入试验容器内，直至第二试验容器内压力达到设定值。
16.优选的，加压及保压过程前，开启卸压模块，将外部的气体试验介质充入第一高压容器、第二高压容器、中压容器和低压容器内，直至第一高压容器、第二高压容器、中压容器和低压容器分别达到设定的初始压力值。
17.优选的，补压过程中，先向第一高压容器进行补压，直至其回复至初始压力值，然后向第二高压容器进行补压，直至其回复至初始压力值。
18.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
19.1、本发明能够进行cng压力循环试验，研究试验容器在承受周期性压力变化气体介质时的性能和损伤，确定试验容器的寿命；
20.2、本发明中回收模块设置有中压容器和低压容器，能够保证试验容器内压力能够达到下限值，满足试验要求，同时也扩大了试验容器的试验压力范围；
21.3、本发明通过低压容器向中压容器补压，再由中压容器向高压储气部补压，可以缩小补压的压力差，使压缩机的补压过程更容易进行，降低压缩机的能源消耗，同时提高压缩机的补压效率；
22.4、本发明中的加压、泄压过程不需要动力装置介入，使得试验系统的结构更简单，并且更加节能。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图
获得其他的附图。
24.图1为本发明中cng压力循环试验系统的原理图；
25.其中，1、试验容器；2、压缩机；3、减压热交换系统；4、高压容器；5、中压容器；6、低压容器；7、控制模块；8、cng放散塔；9、卸气柱。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.本发明的目的是提供一种cng压力循环试验系统及试验方法，以解决现有技术存在的问题，能够进行cng压力循环试验，研究试验容器在承受周期性压力变化气体介质时的性能和损伤，确定试验容器的寿命，同时试验系统更加简单、节能。
28.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
29.实施例1：
30.如图1所示，本实施例提供一种cng(compressed natural gas，简称cng)压力循环试验系统，包括高压模块、试验模块、加压模块、泄压模块和回收模块，各模块为图1中双点划线框起的部分；高压模块包括高压储气部，试验模块包括试验容器1，加压模块包括压缩机2，泄压模块包括减压热交换系统3，回收模块包括中压容器5和低压容器6，其中，高压储气部、中压容器5和低压容器6均与试验容器1连通，高压储气部用于向试验容器1加压充入气体试验介质，低压容器6和中压容器5用于回收试验容器1泄压时排放的气体试验介质；低压容器6与中压容器5之间设置有第一补压通路，中压容器5与高压储气部之间设置有第二补压通路，第一补压通路、第二补压通路上均设置有压缩机2。在各个气路上均设置有气动截止阀、单向阀、燃气报警器、管路温度传感器和管路压力传感器。同时，cng压力循环试验系统中还设置有控制模块7，控制模块7与气动截止阀、管路温度传感器、管路压力传感器、燃气报警器、流量传感器、压缩机2等均进行电连接。将气动截止阀、管路温度传感器和管路压力传感器设置在合理的位置是本领域技术人员所熟知的，气动截止阀、流量传感器、管路温度传感器和管路压力传感器的具体设置位置如图1所示，此处不进行赘述。
31.试验过程中，高压储气部与试验容器1之间的加压通路导通，高压储气部内的高压试验介质气体进入试验容器1中，当试验容器1中的压力达到设定值后切断加压通路，保压一定时长。然后导通试验容器1与中压容器5之间的第一泄压通路，由于试验容器1内的压力值高于中压容器5，在压差的作用下，试验容器1内的气体试验介质进入中压容器5内，当试验容器1内气压达到设定值后切断第一泄压通路。如果设定试验容器1的下限值较低，通过试验容器1、中压容器5平压后，即试验容器1与中压容器5压力达到基本持平后，试验容器1内压力仍高于要求的下限值，则切断第一泄压通路，导通试验容器1与低压容器6之间的第二泄压通路，由于试验容器1与低压容器6之间的压差较大，试验容器1内气体试验介质则排入低压容器6内，直至试验容器1内压力达到下限值。当经过第一泄压通路、第二泄压通路两次泄压后均不能使试验容器1达到下限值，或者高压储气部不能够使试验容器1达到要求的
上限值，则需要对高压储气部进行补压，即将低压容器6、中压容器5内的气体循环介质通过压缩机2通入高压储气部内，使低压容器6、中压容器5和高压容器4均回复至初始压力状态(此时，试验容器1中可能存在一定压力值的气体试验介质，高压容器4在不引入外部气体进行补压时，压力值不能达到初始压力值)。补压过程中，先导通第一补压通路将低压容器6内的气体试验介质通过压缩机2通入中压容器5内，使低压容器6内压力回复至初始状态。然后导通第二补压通路，将中压容器5内的气体试验介质通过压缩机2通入高压储气部内，使中压容器5内压力回复至初始状态。补压后，重复加压、保压、泄压过程，进行cng压力循环试验。
32.由此，本实施例能够进行cng压力循环试验，研究试验容器1在承受周期性压力变化气体介质时的性能和损伤，确定试验容器1的寿命。并且，本实施例中回收模块设置有中压容器5和低压容器6，能够保证试验容器1内压力能够达到下限值，满足试验要求，同时也扩大了试验容器1的试验压力范围；而通过低压容器6向中压容器5补压，再由中压容器5向高压储气部补压，可以缩小补压的压力差，使压缩机2的补压过程更容易进行，降低压缩机2的能源消耗，同时提高压缩机2的补压效率。另外，本实施例中的加压、泄压过程不需要动力装置介入，使得试验系统的结构更简单，并且更加节能。
33.试验容器1的泄压过程为放热过程，减压热交换系统3能够将泄压过程中释放的热量加以回收利用，实现节能的目的，同时提高泄压效率。
34.进一步的，本实施例中高压储气部包括并联的第一高压容器4和第二高压容器4，第一高压容器4和第二高压容器4均与试验容器1、中压容器5连通。在进行加压时，先由第一高压容器4对试验容器1进行加压，如果第一高压容器4与试验容器1内压力基本持平，但是试验容器1内压力还不能达到设定压力时，则由第二高压容器4继续对试验容器1进行加压，直至试验容器1内压力达到设定压力。补压时，中压容器5先向第一高压容器4内补压，然后再向第二高压容器4内补压。
35.进一步的，本实施例中cng压力循环试验系统还包括卸气模块，卸气模块包括卸气柱9，卸气柱9与第一高压容器4、第二高压容器4、中压容器5和低压容器6均进行连通，用于向高压储气部、中压容器5和低压容器6中充入气体试验介质，达到试验前初始压力。由于试验在反复进行时可能会发生一定的泄漏或者其他损耗，导致系统内部气量减少，当系统内部气量减少到一定程度后，也可以利用卸气柱9进行补压。
36.cng压力循环试验系统还包括放散模块，放散模块与卸气模块、加压模块、高压模块、试验模块和泄压模块均进行连通，用于保证系统安全稳定地运行。具体的，放散模块包括cng放散塔8。
37.实施例2：
38.本实施例提供一种cng压力循环试验方法，包括如下步骤：
39.加压及保压过程：打开高压储气部与试验容器1之间管路的第一阀门组，高压储气部中的高压气体进入试验容器1内，直至试验容器1内压力达到设定值，关闭第一阀门组保压；
40.泄压过程：打开试验容器1与中压容器5之间管路上的第二阀门组，试验容器1内气体排入中压容器5内，当试验容器1与中压容器5内压力平衡但试验容器1内压力未降低至设定值时，关闭第二阀门组，打开试验容器1与低压容器6之间的第三阀门组，试验容器1内气
体排入低压容器6内，直至试验容器1内压力降低至设定值；
41.补压过程：打开低压容器6与中压容器5之间的第三阀门组，启动压缩机2，将低压容器6内气体充入中压容器5内，直至低压容器6回复初始压力值，关闭第三阀门组和压缩机2；打开中压容器5与高压容器4之间的第四阀门组，启动压缩机2，将中压容器5内气体充入高压容器4内，直至中压容器5内压力回复初始压力值。
42.加压及保压过程中，先导通第一高压容器4与试验容器1之间的气路，第一高压容器4内气体试验介质进入试验容器1内，当第一高压容器4与试验容器1内气压平衡，试验容器1内气压还未达到设定值时，切断第一高压容器4与试验容器1之间的气路，导通第二高压容器4与试验容器1之间的气路，第二高压容器4内气体试验介质进入试验容器1内，直至第二试验容器1内压力达到设定值。
43.加压及保压过程前，开启卸压模块，将外部的气体试验介质充入第一高压容器4、第二高压容器4、中压容器5和低压容器6内，直至第一高压容器4、第二高压容器4、中压容器5和低压容器6分别达到设定的初始压力值。
44.补压过程中，先向第一高压容器4进行补压，直至其回复至初始压力值，然后向第二高压容器4进行补压，直至其回复至初始压力值。
45.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

技术特征：
1.一种cng压力循环试验系统，其特征在于，包括高压储气部、试验容器、中压容器、低压容器和压缩机，所述高压储气部、所述中压容器和所述低压容器均与所述试验容器连通，所述高压储气部用于向所述试验容器加压充入气体试验介质，所述低压容器和所述中压容器用于回收所述试验容器泄压时排放的气体试验介质；所述低压容器与所述中压容器之间设置有第一补压通路，所述中压容器与所述高压储气部之间设置有第二补压通路，所述第一补压通路、所述第二补压通路上均设置有所述压缩机。2.根据权利要求1所述的cng压力循环试验系统，其特征在于，所述高压储气部包括并联的第一高压容器和第二高压容器，所述第一高压容器和所述第二高压容器均与所述试验容器、所述中压容器连通。3.根据权利要求2所述的cng压力循环试验系统，其特征在于，所述cng压力循环试验系统还包括卸气模块，所述卸气模块与所述第一高压容器、所述第二高压容器、所述中压容器和所述低压容器均进行连通，用于向所述高压储气部、所述中压容器和所述低压容器中充入气体试验介质，达到试验前初始压力。4.根据权利要求3所述的cng压力循环试验系统，其特征在于，所述试验容器与所述低压容器、所述中压容器之间的泄压通路上设置有泄压模块。5.根据权利要求4所述的cng压力循环试验系统，其特征在于，所述泄压模块包括减压热交换系统。6.根据权利要求4所述的cng压力循环试验系统，其特征在于，所述cng压力循环试验系统还包括放散模块，所述放散模块与所述卸气模块、所述压缩机、所述高压储气部、所述试验容器和所述泄压模块均进行连通。7.一种cng压力循环试验方法，其特征在于，包括如下步骤：加压及保压过程：打开高压储气部与试验容器之间管路的第一阀门组，高压储气部中的高压气体进入试验容器内，直至试验容器内压力达到设定值，关闭第一阀门组保压；泄压过程：打开试验容器与中压容器之间管路上的第二阀门组，试验容器内气体排入中压容器内，当试验容器与中压容器内压力平衡但试验容器内压力未降低至设定值时，关闭第二阀门组，打开试验容器与低压容器之间的第三阀门组，试验容器内气体排入低压容器内，直至试验容器内压力降低至设定值；补压过程：打开低压容器与中压容器之间的第三阀门组，启动压缩机，将低压容器内气体充入中压容器内，直至低压容器回复初始压力值，关闭第三阀门组和压缩机；打开中压容器与高压容器之间的第四阀门组，启动压缩机，将中压容器内气体充入高压容器内，直至中压容器内压力回复初始压力值。8.根据权利要求7所述的cng压力循环试验方法，其特征在于，加压及保压过程中，先导通第一高压容器与试验容器之间的气路，第一高压容器内气体试验介质进入试验容器内，当第一高压容器与试验容器内气压平衡，试验容器内气压还未达到设定值时，切断第一高压容器与试验容器之间的气路，导通第二高压容器与试验容器之间的气路，第二高压容器内气体试验介质进入试验容器内，直至第二试验容器内压力达到设定值。9.根据权利要求8所述的cng压力循环试验方法，其特征在于，加压及保压过程前，开启卸压模块，将外部的气体试验介质充入第一高压容器、第二高压容器、中压容器和低压容器内，直至第一高压容器、第二高压容器、中压容器和低压容器分别达到设定的初始压力值。
10.根据权利要求7所述的cng压力循环试验方法，其特征在于，补压过程中，先向第一高压容器进行补压，直至其回复至初始压力值，然后向第二高压容器进行补压，直至其回复至初始压力值。

技术总结
本发明公开一种CNG压力循环试验系统及试验方法，涉及高压CNG气体压力循环试验技术领域，包括高压储气部、试验容器、中压容器、低压容器和压缩机，高压储气部、中压容器和低压容器均与试验容器连通，高压储气部用于向试验容器加压充入气体试验介质，低压容器和中压容器用于回收试验容器泄压时排放的气体试验介质；低压容器与中压容器之间设置有第一补压通路，中压容器与高压储气部之间设置有第二补压通路，第一补压通路、第二补压通路上均设置有压缩机；本发明能够进行CNG压力循环试验，研究试验容器在承受周期性压力变化气体介质时的性能和损伤，确定试验容器的寿命，同时试验系统更加简单、节能。节能。节能。


技术研发人员：戴行涛 韩冰 王国华 于少平 姜国勇 周亚辉 张亚飞 陶思伟 刘岩 古海波 宋薛思 金鑫 关胜青 张鑫 孙群
受保护的技术使用者：大连锅炉压力容器检验检测研究院有限公司
技术研发日：2023.06.02
技术公布日：2023/8/13