一种模拟LNG柔性管道开关阀水锤与热冲击耦合效应的试验系统

本申请涉及lng管道试验设备，尤其是涉及一种模拟lng柔性管道开关阀水锤与热冲击耦合效应的试验系统。

背景技术：

1、lng柔性管道因具备柔性好、安装便捷、抗振动等优势，广泛应用于lng接收站、运输船、加注站等场景。在实际运行中，开关阀快速动作易引发管路水锤效应，导致管道内压力骤升骤降；同时lng介质低温特性与环境温度变化、介质温度波动形成的热冲击，会使管道材料产生热应力，两者耦合作用下易造成管道疲劳损伤、密封失效等安全隐患。

2、现有试验设备多单独模拟水锤效应或热冲击效应，缺乏能同步模拟两者耦合效应的专用试验系统，且普通水锤试验台无法适配lng低温工况，难以真实还原实际运行场景。因此，亟需设计一种适配低温工况、可同步模拟水锤与热冲击耦合效应的试验系统，为lng柔性管道的结构优化与安全评估提供支撑。

技术实现思路

1、本实用新型主要是针对现有设备无法同步模拟耦合效应、适配低温工况的问题，提供一种模拟lng柔性管道开关阀水锤与热冲击耦合效应的试验系统。

2、本实用新型的目的主要是通过下述方案得以实现的：

3、一种模拟lng柔性管道开关阀水锤与热冲击耦合效应的试验系统，包括低温检测部件、阀门组件、介质循环与温控部件、控制采集部件及柔性试验载体；

4、所述低温检测部件用于实时采集管路内压力、流量及温度数据，包括第一低温压力表、第二低温压力表、第三低温压力表、第四低温压力表、第五低温压力表、第六温压力表、第一低温流量计、第二低温流量计、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和第四温度传感器；

5、所述阀门组件用于管路通断、流量调节及压力防护，包括第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、电动开关阀、气动调节阀、泄压阀、安全阀、放气阀和排液阀；

6、所述介质循环与温控部件用于提供稳定低温lng介质并实现循环及温度梯度调节，包括lng储罐、低温泵、制冷机组、加热模块和恒温缓冲罐；

7、所述控制采集部件用于控制各部件运行及数据处理，包括控制箱、显示存储模块和数据采集模块；

8、所述柔性试验载体用于承载水锤与热冲击耦合效应试验，为柔性试验管道。

9、作为优选，所述lng储罐顶部设有放气阀、底部设有排液阀，且与制冷机组连接；

10、lng储罐通过第一管路连接低温泵的输入端，第一管路上依次安装第一截止阀、第一低温压力表、第一温度传感器；所述低温泵的输出端通过第二管路连接恒温缓冲罐，第二管路上依次安装第二截止阀、第一低温流量计、第二低温压力表和第二温度传感器；

11、所述恒温缓冲罐内置加热模块；恒温缓冲罐通过第三管路连接柔性试验管道的一端，第三管路上安装有电动开关阀，其两侧分别设有第三低温压力表和第三温度传感器；柔性试验管道的另一端通过第四管路连接lng储罐，形成闭环循环，第四管路上依次安装第二低温流量计、第三截止阀、第四低温压力表、第四温度传感器。

12、作为优选，所述气动调节阀并联于电动开关阀两端；所述泄压阀一端连接第三管路，另一端接入尾气回收支路，用于泄放水锤冲击产生的超压；所述安全阀安装在恒温缓冲罐顶部，用于防止罐内压力过高。

13、作为优选，所述数据采集模块分别与第一低温压力表、第二低温压力表、第三低温压力表、第四低温压力表、第五低温压力表、第六温压力表、第一低温流量计、第二低温流量计、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器电连接，用于实时采集压力、流量、温度数据，且数据采集模块与显示存储模块通信连接，实现数据的显示、存储与导出；

14、所述控制箱分别与低温泵、制冷机组、加热模块、电动开关阀、气动调节阀电连接，用于控制各部件启停、参数调节及开关阀动作速度控制。

15、作为优选，所述柔性试验管道采用lng专用柔性软管，内径50-100mm，耐压2.0mpa，耐温范围-196℃至60℃。

16、作为优选，所述加热模块为耐低温电加热管，功率0-5kw可调，配合制冷机组可实现-162℃至-120℃范围内的温度梯度调节，温度控制精度±1℃。

17、作为优选，所述电动开关阀采用低温防爆型，开关时间0.1-5s可调，用于模拟不同开关速度下的水锤效应；

18、所述第一低温压力表、第二低温压力表、第三低温压力表、第四低温压力表、第五低温压力表、第六温压力表均采用耐震低温压力表，测量范围0-2.5mpa，精度0.4级；

19、所述第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器均采用pt100铂电阻，测量精度±0.1℃。

20、综上所述，与现有技术相比，本实用新型具备下述有益技术效果：本实用新型设计合理、成本可控、安全可靠、操作简便，能精准模拟lng柔性管道开关阀动作引发的水锤与热冲击耦合效应，适配低温工况，可采集多维度试验数据，为lng柔性管道的材料选型、结构优化及安全评估提供可靠的试验支撑，具有较强的实用性与推广价值。

1.一种模拟lng柔性管道开关阀水锤与热冲击耦合效应的试验系统，其特征在于：包括低温检测部件、阀门组件、介质循环与温控部件、控制采集部件及柔性试验载体；

2.根据权利要求1所述的一种模拟lng柔性管道开关阀水锤与热冲击耦合效应的试验系统，其特征在于：所述lng储罐（c01）顶部设有放气阀（f9）、底部设有排液阀（f10），且与制冷机组（zl01）连接；

3.根据权利要求2所述的一种模拟lng柔性管道开关阀水锤与热冲击耦合效应的试验系统，其特征在于：所述气动调节阀（f6）并联于电动开关阀（f5）两端；所述泄压阀（f7）一端连接第三管路（c），另一端接入尾气回收支路，用于泄放水锤冲击产生的超压；所述安全阀（f8）安装在恒温缓冲罐（g01）顶部，用于防止罐内压力过高。

4.根据权利要求2所述的一种模拟lng柔性管道开关阀水锤与热冲击耦合效应的试验系统，其特征在于：所述数据采集模块（cj01）分别与第一低温压力表（yb1）、第二低温压力表（yb2）、第三低温压力表（yb3）、第四低温压力表（yb4）、第五低温压力表（yb5）、第六温压力表（yb6）、第一低温流量计（ll1）、第二低温流量计（ll2）、第一温度传感器（w1）、第二温度传感器（w2）、第三温度传感器（w3）、第四温度传感器（w4）电连接，用于实时采集压力、流量、温度数据，且数据采集模块（cj01）与显示存储模块（ss1）通信连接，实现数据的显示、存储与导出；

5.根据权利要求1所述的一种模拟lng柔性管道开关阀水锤与热冲击耦合效应的试验系统，其特征在于：所述柔性试验管道（gdd01）采用lng专用柔性软管，内径50-100mm，耐压2.0mpa，耐温范围-196℃至60℃。

6.根据权利要求1所述的一种模拟lng柔性管道开关阀水锤与热冲击耦合效应的试验系统，其特征在于：所述加热模块（jr01）为耐低温电加热管，功率0-5kw可调，配合制冷机组（zl01）可实现-162℃至-120℃范围内的温度梯度调节，温度控制精度±1℃。

7.根据权利要求1所述的一种模拟lng柔性管道开关阀水锤与热冲击耦合效应的试验系统，其特征在于：所述电动开关阀（f5）采用低温防爆型，开关时间0.1-5s可调，用于模拟不同开关速度下的水锤效应；