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    摘要　介紹了液化天然氣汽車罐車的基本結構和工作原理，以及對此種低溫易燃介質貯運設備的安全性設計。
    關鍵詞　液化天然氣，結構設計,可靠性。
   
Study of  Liquified  Natural Gas Tanker
    Xu Lili　Dong Yanping
    (Nanjing Chen Guang Ltd Group Corporation，Nanjing,210006)??
    Abstract　The fundamental structure and the operation principle of liquified natural gas tanker are introduced,taking its　safety into consideration.
    Key Words　Lipuified natural gas,Structure design, Reliability
    
    1　前　言?
    隨著國民經濟的發展，液化天然氣（LNG）作為一種新能源，已廣泛地用于工業、汽車等各個領域，具有良好的發展前景。液化天然氣汽車罐車是專為運輸液化天然氣而研制的專用車輛，是新研制的產品，為推動液化天然氣的廣泛使用，將產生良好的作用。
    2　總體方案確定
    液化天然氣的主要成份是液態甲烷。它由地下的天然氣經凈化降溫降壓制冷液化而成，沸點為-161.9 ℃，是一種無色、無味的液化氣體，化學性質比較穩定，但與空氣或氧氣混合后，能形成爆鳴性氣體。因此，本液罐車的研制不同于一般的低溫液體罐車或液化石油氣（LPG）罐車，其設計重點應考慮保溫、防火、防爆等安全性能。主要技術參數為：
    底盤型號：　　STEYR　1291.260/N56/4X2
    設計壓力：　　1.1 MPa
    最高工作壓力: 0.8 MPa
    設計溫度: 　　-162 ℃?
    主要受壓元件材質:　0Cr18Ni9
    幾何容積: 　　12 m3
    充裝介質:             液化天然氣?
    裝量系數:             0.9?
    安全閥開啟壓力:       0.84 MPa～0.88 MPa?
    爆破片爆破壓力:       0.9 MPa～1.0 MPa?
    外殼保險器開啟壓力:   0.02 MPa～0.07 MPa?     
    絕熱形式：            真空粉末?
    日蒸發率：            ≤0.2%?
    漏放氣速率：          ≤1.33×10-4Pa·l/s?
    封口真空度：          ≤0.3 Pa?
    支承形式：    　　　　仿鞍座四腳支承??
    3　整車結構及流程原理
    3.1　罐車的主要結構
    液化天然氣汽車罐車（見圖1）的液罐通過U形副梁固定在汽車底盤上，增壓蒸發器置于車的右側，管路控制系統集中布置在后操縱箱內。液罐為真空粉末絕熱臥式夾套容器，由內容器和外殼套合而成。內外罐連接采用玻璃鋼支座螺栓緊固連接，后支座為固定連接,前支座為滑動連接，以補償溫度變化。夾套內填裝膨脹珍珠巖并抽真空，加排管、排氣管等由內容器引出，經真空夾套引至外殼后底與管路操作系統相連接。
  
3.2　液罐流程原理
    液罐流程原理如圖2所示，底部設有液體加排管路和蒸發器增壓系統，上部設有排氣、安全系統及液面指示的上下部管路系統。當向內加注液體時，由氣路控制系統打開緊急切斷閥V9，并打開氣相閥V2或排氣閥V3和溢流閥V8，由容器經加排口A進入罐內，由液面計L讀出液位高度，當溢流口有液體流出時，表示加注完畢。當向容器轉注時， 氣控系統打開緊急切斷閥V9、 蒸發器閥V4、 單向閥V5， 液罐開始經蒸發器增壓，當罐內壓力達到0.4MPa～0.6 MPa時，打開液相閥V1，液體由加排口A向容器轉注。

圖2　工作流程原理圖
V1 —液相閥；V2—氣相閥；V3—排氣閥；V4—蒸發器閥；V5—單向閥；V6—泄壓閥；V7—頂注閥；V8—溢流閥；V9—緊急切斷閥；V10—上、下閥；V11—平衡閥；V12?—調壓閥；V13－向閥；V14—取樣閥；A—加排口；B—氣相接口；C，D—取樣口；SV1—安全閥；SV2—爆破片；SV3—外殼保險器；L—液位計；P—壓力表；PB—蒸發器；Zh—阻火器。

    4　管路操作與氣路控制系統
    4.1　管路操作系統
    罐車的管路操作系統均設置在后部操縱室內，由液位計、緊急切斷閥、低溫
    截止閥、安全保險裝置及管路導管、阻火器等組成。液位計選用上海自動化儀表十一廠生產的CWD-280型雙波紋管差壓計及三通閥。根據《液化氣體汽車罐車安全監察規程》中的有關規定，對易燃易爆介質的罐車必須加裝緊急切斷裝置，因此本車選用了日本進口的兩臺緊急切斷閥，分別裝在罐體的液相和氣相管路上，以便在有異常情況發生時進行緊急切斷。罐車在排氣管路上并聯裝有安全閥和爆破片，當罐內壓力超過0.84 MPa時，安全閥自動打開，使內容器內卸壓；當壓力低于0.7 MPa時，安全閥自動關閉，爆破片與安全閥并聯裝置可在安全閥失靈時起第2道保險作用，以確保設備和人身安全，其爆破壓力為0.90 MPa～1.0 MPa。罐車外殼上設有保險裝置，安裝在外殼頂部，當夾套泄露造成夾套內壓力升高時，外殼保險器即自動泄壓，其爆破壓力為0.02 MPa～0.07 MPa。又由于該車裝運介質為輕于空氣的易燃易爆液化氣體，極易在頂部形成爆鳴氣團。為阻止火焰進入管道，在排氣口加裝了阻火器，該阻火器是針對甲烷介質而設計的“波N帶蜂窩”式阻火器，能有效地阻止火焰進入管道，提高了本
    車的安全性。??
    4.2　氣路控制系統?
    氣路控制系統見圖3。?
    罐車選用的緊急切斷閥為氣控閥，從圖3可以看到，氣源由汽車底盤氣瓶（1）提供（也可用外接氣源）；控制二位三通閥（6）為平時操作時用于打開或關閉緊急切斷閥；緊急切斷二位三通閥（5）為在管路發生大量泄漏或出現意外時切斷氣源、關閉緊急切斷閥時用；手制動聯鎖（9）為只有當緊急切斷閥關閉狀態時，汽車才可以行使的連鎖裝置；超越停車制動聯鎖 （8）的作用是當裝卸現場發生意外事故，緊急切斷閥不能正常(或緊急)關閉時，可打開本超越停車制動聯鎖，使氣動剎車關閉后可將罐車駛離事故現場。

圖3　氣路控制系統原理圖
1—汽車底盤氣瓶；2—貯氣筒；3—氣源總開關；4—氣源處理三聯件(過濾器、壓力表、油霧器)；5—緊急切斷二位三通閥；6—控制二位三通閥；7—緊急切斷閥汽缸；
    8—超越停車制動連鎖；9—手制動連鎖；10—外接氣源接口。

    5　整車安全性及可維修性
    5.1　安全性
    在罐車的管路上設計了安全閥、爆破片雙聯保險裝置，安全閥是壓力容器上不可缺少的主要安全附件之一。在設計時，考慮到介質溫度極低，當安全閥被凍死不能正常工作時，壓力將連續升高，將爆破片起爆，可排氣泄壓，爆破片起第2道保險作用。
    罐體外殼上設有外殼保險器，當內容器或夾套內導管由于意外產生泄漏造成真空夾套中壓力上升達到0.02 MPa～0.07 MPa時，保險器能迅速打開進行泄壓，以保液罐安全。
    在液罐的液、氣相管上分別安裝了緊急切斷閥，以防在管道發生大量泄漏或停車場附近有火情發生時緊急關閉液源及氣源。
    緊急切斷閥的控制，在罐車的前部及后操縱箱內均設置了緊急切斷開關，當罐車附近發生突發性事故時，可迅速關閉緊急切斷閥，將罐車移至安全地點。
    易燃易爆氣體，很容易發生火災。因此在管路的排氣口上設置阻火器，可有效地阻止回火進入管道及罐內引發更大的事故。
    罐車上設置了靜電接地膠板，其接地電阻小于5 Ω，管路法蘭連接處用銅制電纜連接，接觸電阻小于10 mΩ。
    5.2　可維修性
    易燃易爆介質的罐體及管路附件需要進行維修時，必須用氮氣對罐內介質進行置換，達到要求后方可進行。
    在設計中，對管路及附件的維修做了一定的處理，可保證在不對罐體進行置換，而只需對管路系統進行置換的情況下拆下有關部分進行維修。如從蒸發器的排水口充氣置換后，關閉蒸發器和增壓閥，即可將蒸發器拆下后進行維修，如修理管路系統，只需關閉緊急切斷閥，對管路進行置換后，從與緊急切斷閥連接法蘭處將管路系統拆下修理。關閉安全閥下的截止閥，即可將安全閥拆下后定期校驗，爆破片進行定期更換。
    6　結束語
    液化天然氣汽車罐車的研制開發，借鑒了國外先進車型，但立足于國內改裝、制造 。該車的成功研制，填補了國內在該領域的空白，在該項目上積累了經驗。
    參　考　文　獻
    1　全國壓力容器標準化技術委員會.GB150鋼制壓力容器. 學苑出版社出版,1989.
    2　勞動部.液化氣體汽車罐車安全監察規程. 勞動部鍋爐壓力容器安全雜志社出版,1994.
    3　西安交通大學.低溫工質熱物理性質表和圖.機械工業出版社.
    4　四川石油管理局編.天然氣工程手冊.石油工業出版社出版.

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