本發(fā)明涉及氣化器領(lǐng)域，具體是一種高壓氣化器熱工性能測試系統(tǒng)及測試方法。

背景技術(shù)：

1、fgss系統(tǒng)是一種專門用于為船用雙燃料主機(jī)供應(yīng)液化天然氣的裝置，通過增壓、汽化等工藝流程，將液態(tài)的lng轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓾M足柴油機(jī)進(jìn)氣要求的燃料氣體，再供應(yīng)給柴油機(jī)燃燒做功，現(xiàn)有fgss系統(tǒng)如專利號“cn116838502a”中所述，包括貨物機(jī)械室以及設(shè)置在貨物機(jī)械室內(nèi)部的自然揮發(fā)氣壓縮裝置及增壓氣化單元，增壓氣化單元包括天然氣增壓泵、高壓氣化器、乙二醇水單元、液壓控制單元，乙二醇水單元向高壓氣化器供能。高壓氣化器是fgss系統(tǒng)中的核心設(shè)備，其性能好壞直接影響到雙燃料動力船主機(jī)的運(yùn)行效率及經(jīng)濟(jì)性。

2、由于雙燃料動力船用高壓氣化器不但要求結(jié)構(gòu)緊湊、換熱效率高，還需要在低溫、大壓差、大溫差下長時間穩(wěn)定運(yùn)行，傳統(tǒng)一進(jìn)一出通道的高壓氣化器在此惡劣的工作環(huán)境下極易結(jié)冰。針對這種情況，現(xiàn)有fgss系統(tǒng)將傳統(tǒng)一進(jìn)一出式氣化器升級為一進(jìn)三出式氣化器，通過多出口通道設(shè)計(jì)避免產(chǎn)生結(jié)冰工況；然而針對升級后的一進(jìn)三出式氣化器，沒有合適的熱工性能測試平臺測試氣化器的實(shí)際工作性能，因此亟待解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了避免和克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種高壓氣化器熱工性能測試系統(tǒng)及測試方法。本發(fā)明可對一進(jìn)三出式高壓氣化器進(jìn)行熱工性能測試，得出其實(shí)際工作性能。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種高壓氣化器熱工性能測試系統(tǒng)，待測的高壓氣化器包括至少一組熱側(cè)介質(zhì)入口以及至少兩組熱側(cè)介質(zhì)出口；電加熱器、熱側(cè)介質(zhì)儲罐、熱側(cè)介質(zhì)循環(huán)泵以及高壓氣化器依次連通以構(gòu)成熱側(cè)介質(zhì)循環(huán)回路；

4、待測的高壓氣化器還包括至少一組冷側(cè)介質(zhì)入口以及至少一組冷側(cè)介質(zhì)出口，低溫介質(zhì)儲罐通過至少兩組增壓循環(huán)回路與高壓氣化器的冷側(cè)介質(zhì)入口連通，高壓氣化器的冷側(cè)介質(zhì)出口通過調(diào)壓排放管路調(diào)壓后排放；

5、所述增壓循環(huán)回路和/或調(diào)壓排放管路上設(shè)置有泄放冷側(cè)介質(zhì)的安全泄放管路。

6、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述冷側(cè)介質(zhì)儲罐為低溫液氮儲罐，低溫液氮儲罐的各出口分別與對應(yīng)柱塞泵的入口連通，各柱塞泵的回流管路與低溫液氮儲罐的各入口連通，從而構(gòu)成增壓循環(huán)回路；各柱塞泵的出口與三通閥fv1的第一入口連通，三通閥fv1的出口與待測的高壓氣化器的冷側(cè)介質(zhì)入口連通，高壓氣化器的冷側(cè)介質(zhì)出口分流后，一端與調(diào)壓排放管路連通，另一端與三通閥fv1的第二入口連通。

7、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述增壓循環(huán)回路設(shè)置有兩組，低溫液氮儲罐設(shè)置有兩組出口以及兩組入口，從而與增壓循環(huán)回路數(shù)量對應(yīng)；

8、低溫液氮儲罐的出口與對應(yīng)柱塞泵入口之間的管線上，沿介質(zhì)流動方向依次設(shè)置有手動閥門、壓力傳感器、緊急切斷閥以及過濾器；

9、各柱塞泵與低溫液氮儲罐入口所連接的回流管路上，沿介質(zhì)流動方向依次設(shè)置有溫度傳感器、緊急切斷閥以及手動閥門；增壓循環(huán)回路內(nèi)四組緊急切斷閥的上游端以及下游端均連接有安全泄放管路。

10、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：各柱塞泵出口與三通閥fv1的第一入口之間，沿介質(zhì)流動方向依次設(shè)置有壓力傳感器、止回閥以及緊急切斷閥，各止回閥均對應(yīng)連接有安全泄放管路；低溫液氮儲罐以及調(diào)壓排放管路上均設(shè)置有安全泄放管路。

11、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：各安全泄放管路通過高壓eag加熱器或低壓eag加熱器后，通過放空塔向外排出，調(diào)壓排放管路的出口與放空塔連通，放空塔的出口處設(shè)置有消音器。

12、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：調(diào)壓排放管路包括沿介質(zhì)流動方向依次設(shè)置的空溫式復(fù)熱氣化器、水浴式復(fù)熱器以及并聯(lián)布置的壓力調(diào)節(jié)閥組，壓力調(diào)節(jié)閥組的下游端設(shè)置有壓力傳感器以及壓力調(diào)節(jié)閥pv5，水浴式復(fù)熱器的入口以及出口處均設(shè)置有手動閥門，水浴式復(fù)熱器的出口處還設(shè)置有溫度傳感器以及止回閥。

13、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：高壓氣化器的冷側(cè)介質(zhì)入口處設(shè)置有流量計(jì)、溫度傳感器、壓力傳感器以及手動閥門；高壓氣化器的冷側(cè)介質(zhì)出口處設(shè)置有手動閥門、溫度傳感器以及壓力傳感器。

14、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述熱側(cè)介質(zhì)儲罐為乙二醇水溶液儲罐，乙二醇水溶液儲罐與乙二醇水溶液循環(huán)泵之間設(shè)置有三通閥fv2，乙二醇水溶液儲罐的出口與三通閥fv2的第一入口連通，乙二醇水溶液循環(huán)泵的入口與三通閥fv2的出口連通；熱側(cè)介質(zhì)出口設(shè)置有三組，各熱側(cè)介質(zhì)出口均通過出口分流管與電加熱器連通，出口分流管上設(shè)置有溫度傳感器、壓力傳感器、流量計(jì)以及流量調(diào)節(jié)閥，各出口分流管的出口匯流后，一端連接至電加熱器的入口，另一端連接至三通閥fv2的第二入口。

15、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：電加熱器的出口處設(shè)置有溫度傳感器以及手動調(diào)節(jié)閥，乙二醇水溶液儲罐的出口處設(shè)置有手動閥門；乙二醇水溶液循環(huán)泵的入口處設(shè)置有壓力傳感器，乙二醇水溶液循環(huán)泵的出口處設(shè)置有止回閥、溫度傳感器、壓力傳感器以及手動閥門。

16、一種高壓氣化器熱工性能測試方法：包括如下步驟：

17、s1、啟動所述的一種高壓氣化器熱工性能測試系統(tǒng)，調(diào)控系統(tǒng)中各閥門的開度，使熱側(cè)介質(zhì)循環(huán)回路為非結(jié)冰狀態(tài)，此時高壓氣化器的熱側(cè)介質(zhì)入口處的流量、溫度、壓力分別為qh_1、thi_1、phi_1，高壓氣化器的冷側(cè)介質(zhì)入口處的流量、溫度、壓力分別為qc_1、tci_1、pci_1；熱側(cè)介質(zhì)循環(huán)回路中的三組出口分流管滿足以下條件：

18、

19、

20、

21、tho2_1≤thi_1+5；

22、qh_1＝qh1_1+qh2_1+qh3_1；

23、其中，qh1_1為第一組出口分流管路的流量；

24、qh2_1為第二組出口分流管路的流量；

25、qh3_1為第三組出口分流管路的流量；

26、a1為第一組出口分流管路的通道截面積；

27、a2為第二組出口分流管路的通道截面積；

28、a3為第三組出口分流管路的通道截面積；

29、n表示出口分流管路的組數(shù)；

30、an為第n組出口分流管路的通道截面積；

31、qh_1為高壓氣化器的熱側(cè)介質(zhì)入口流量；

32、tho2_1為第二組出口分流管路的出口溫度；

33、thi_1為高壓氣化器的熱側(cè)介質(zhì)入口溫度；

34、s2、調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的其中一個參數(shù)，記錄系統(tǒng)產(chǎn)生的變化；

35、s21、增加高壓氣化器的冷側(cè)介質(zhì)流量，此時高壓氣化器的冷側(cè)介質(zhì)入口處的流量為qc_2，三組出口分流管路的出口溫度分別為tho1_2、tho2_2、tho3_2；當(dāng)?shù)诙M出口分流管路滿足以下任意條件時，表示第一組出口分流管路以及第三組分流管路發(fā)生結(jié)冰，記錄該工況下系統(tǒng)各位置的參數(shù)：

36、

37、其中，qh2_2為s21步驟所處工況下第二組出口分流管路的流量；

38、tho2_2為s21工況下第二組出口分流管路的出口溫度；

39、s22、降低高壓氣化器的熱側(cè)介質(zhì)入口溫度，此時高壓氣化器的熱側(cè)介質(zhì)入口溫度為thi_2，三組出口分流管路的出口溫度分別為tho1_3、tho2_3、tho3_3；當(dāng)?shù)诙M出口分流管路滿足以下任意條件時，表示第一組出口分流管路以及第三組分流管路發(fā)生結(jié)冰，記錄該工況下系統(tǒng)各位置的參數(shù)：

40、

41、其中，qh2_3為s22步驟所處工況下第二組出口分流管路的流量；

42、tho2_3為s22工況下第二組出口分流管路的出口溫度；

43、s23、降低高壓氣化器的熱側(cè)介質(zhì)流量，此時高壓氣化器的熱側(cè)介質(zhì)入口處的流量為qh_2，三組出口分流管路的出口溫度分別為tho1_4、tho2_4、tho3_4；當(dāng)?shù)诙M出口分流管路滿足以下任意條件時，表示第一組出口分流管路以及第三組分流管路發(fā)生結(jié)冰，記錄該工況下系統(tǒng)各位置的參數(shù)：

44、

45、其中，qh2_4為s23步驟所處工況下第二組出口分流管路的流量；

46、tho2_4為s23工況下第二組出口分流管路的出口溫度；

47、s3、根據(jù)步驟s2得出高壓氣化器的臨界結(jié)冰參數(shù)為高壓氣化器提供設(shè)計(jì)余量；實(shí)際工作狀態(tài)下，根據(jù)臨界結(jié)冰參數(shù)調(diào)節(jié)高壓氣化器的冷側(cè)介質(zhì)入口流量、熱側(cè)介質(zhì)入口溫度以及熱側(cè)介質(zhì)入口流量，避免高壓氣化器進(jìn)入結(jié)冰狀態(tài)。

48、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

49、1、本發(fā)明可有效模擬fgss系統(tǒng)中一進(jìn)三出式高壓氣化器真實(shí)工作狀態(tài)，測量fgss一進(jìn)三出式高壓氣化器的熱工性能；通過系統(tǒng)中各閥門以及管路的調(diào)控，對一進(jìn)三出式高壓氣化器進(jìn)行熱工性能測試，得到高壓氣化器的臨界結(jié)冰參數(shù)，從而為高壓氣化器的設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)余量。

50、2、本發(fā)明通過測試得出一進(jìn)三出式高壓氣化器的抗結(jié)冰判據(jù)，并提出融冰方案，模擬真實(shí)運(yùn)行過程的動態(tài)控制，為抗結(jié)冰優(yōu)化設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)；測試系統(tǒng)可開展不同溫度、流量、壓力的組合試驗(yàn)工況，滿足不同fgss系統(tǒng)一進(jìn)三出式高壓氣化器的熱工性能試驗(yàn)需求。