韓建華

（航天六院一六五所機電環(huán)境院，陜西 西安710100）

0 引言

21世紀以來，隨著我國航天事業(yè)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)低壓供配氣系統(tǒng)已不能滿足其領域流體輸送系統(tǒng)日漸增長的用氣要求，高壓供配氣系統(tǒng)取代低壓供配氣系統(tǒng)已成為必然趨勢。45Mpa液氮汽化裝置相比低壓運輸可有效提高氮氣運輸效率，降低勞動強度，降低成本，提高生產(chǎn)效率，在0XX工程中配合高壓氣瓶車得到了廣泛使用。

1 系統(tǒng)簡介

擬調(diào)試裝置中的設備和管道主要包括：低溫液體貯罐[1](主要參數(shù)：20m3、0.8MPa)、低溫液體泵(產(chǎn)品型號DBP800/450，主要參數(shù)：800L/h、45MPa)、空溫式汽化器(產(chǎn)品型號QQN-1200/450，主要參數(shù)：1200Nm3/h、45MPa)、45MPa充氣配氣板及其它閥門、儀表、管線等。

系統(tǒng)流程簡介：試驗介質(zhì)液氮經(jīng)Ф57×3.5低溫管道充入液氮貯罐存儲，貯罐上安裝液位計、壓力表和壓力傳感器，可實現(xiàn)液位和壓力監(jiān)測。調(diào)試時打開貯罐出液口閥門，將液氮輸送至兩臺液氮泵，將壓力增至45MPa。根據(jù)泵的使用需要設低壓回氣管路將氣化的液氮回收到貯罐；泵后設高壓回液管路回收調(diào)試管路中的液氮；安全閥可在管路超壓時起跳，防止管路超壓；單向閥防止液氮逆流；壓力表和壓力傳感器實現(xiàn)系統(tǒng)壓力的實時監(jiān)測。45MPa液氮經(jīng)汽化器汽化成常溫氮氣，再輸送至45MPa充氣配氣板給其他配氣板和氣瓶車供氣。汽化器后設安全閥可在管路超壓時起跳，防止管路超壓；溫度傳感器對氮氣溫度進行實時監(jiān)測[2-3]。

2 調(diào)試過程

2.1 系統(tǒng)吹掃

按照GB50235《工業(yè)金屬管道施工及驗收規(guī)范》規(guī)定吹掃流速不宜小于20m/s，吹掃結(jié)果通過在排氣口設置的貼白綢布或涂白漆的木制靶板檢驗，5min內(nèi)靶板上無鐵銹塵土水分及其他雜物應為合格；或者在放氣口連接5μm過濾器，持續(xù)收集3min，連續(xù)兩次過濾器迎風面可見顆粒物均不超過3個為合格[4-6]。

2.2 系統(tǒng)露點檢測

對吹掃完成設備出口氮氣檢測的露點和氮氣純度等指標，應符合GJB3403《氮氣和液氮規(guī)范》要求，露點要求≤-53.3℃合格[6]。

2.3 系統(tǒng)氣密性檢查

2.3.1 低壓管路氣密性檢查

打開貯罐加注管路、液氮泵進液管路閥門，由加注管路備用接口充入0.8Mpa氮氣，對低壓管道進行氣密檢查。在各管段管路連接處涂刷檢漏液，保壓10min，觀察是否有漏氣現(xiàn)象。若有漏氣則進行管路泄壓，用扳手對該處緊固件進行緊固。對漏點排除完成后，重復充氣保壓檢漏過程，直至不再有漏點存在。

2.3.2 高壓管路氣密性檢查

低壓管道氣檢完成后，對貯罐加注液氮，進行高壓管道氣密檢查。關(guān)閉20m3/0.8MPa液氮貯罐底部進液閥門，打開貯罐泵進液閥門、回液管路閥門，檢查液氮泵出口壓力設定為5MPa。全開液氮泵回氣管路上的氣體回流閥（DN20）和泵后壓力表閥，對泵進行預冷。當泵冷卻完畢（冷卻時間約15～20分鐘），泵即可開機，此時氣體回流閥、泵前進液閥保持全開狀態(tài)。觀察各管路工作狀態(tài)，應無明顯震動，無肉眼可見變形和泄漏，說明液氮泵進液、回氣管路氣密試驗合格。打開液氮泵回液閥（DN20），啟動液氮泵，觀察泵的工作情況，觀察泵后壓力表數(shù)值。此時經(jīng)液氮泵增壓的液氮通過回液管路流回貯罐，壓力表數(shù)值增加不明顯，表明液氮泵工作情況正常。關(guān)閉泵后回液閥，壓力表數(shù)值逐漸上升。液氮通過泵后出液管路閥門（DN20），充入汽化器，汽化器開始工作。產(chǎn)生5Mpa氮氣后關(guān)閉泵出口閥門，打開液氮泵回液管路，使液氮泵不再為管路增壓，關(guān)閉45Mpa充氣配氣板閥門，利用液氮泵產(chǎn)生的氮氣對高壓氣路管道進行氣密性檢查，在管路接口處涂刷檢漏液，保壓10min，觀察是否有漏氣現(xiàn)象。若有漏氣則使用皂泡法對漏點進行查找，然后對管路泄壓，用扳手對該處緊固件進行緊固。對漏點排除完成后，重復充氣保壓檢漏過程，直至不再有漏點存在。即完成系統(tǒng)5Mpa氣密檢查。

重復以上過程，逐步提升泵后壓力，分別為10Mpa、15Mpa、20Mpa、25Mpa、30Mpa、35Mpa、40Mpa、45Mpa（注：在做45Mpa系統(tǒng)氣密時，需適當開啟排液閥，防止管路剩余液氮汽化后使管道壓力增高）各壓力下均無漏點后，系統(tǒng)氣密調(diào)試完畢。

2.4 系統(tǒng)調(diào)試

打開20m3/0.8MPa液氮貯罐排液閥（DN15），緩慢打開液氮進液閥門給管路送液，此時放氣閥排出汽化的液氮。觀察放氣閥，待排氣口可見液氮流出時，再繼續(xù)排液10min，對管道預冷。管道預冷結(jié)束后，關(guān)閉貯罐進液管路放氣閥（DN15），緩慢打開液氮貯罐底部進液閥給貯罐充液。觀察貯罐液位計和壓力表讀數(shù)，充液到預定容量后緩慢關(guān)閉貯罐底部進液閥。貯罐充液結(jié)束后，打開貯罐進液管路放氣閥（DN15）、管路放氣閥將管道內(nèi)剩余的液氮排放掉。排放結(jié)束后關(guān)閉進液管路各閥門。

兩臺液氮泵先進行單臺調(diào)試，合格后可同時調(diào)試。

2.4.1 液氮泵進液、回氣管路調(diào)試

打開20m3/0.8MPa液氮貯罐下方出液管路閥門和回液管路閥門，檢查液氮泵出口壓力設定為45MPa。全開液氮泵回氣管路上的氣體回流閥（DN20）和泵后壓力表閥，再全開泵前進液閥，對泵進行預冷。當泵冷卻完畢（冷卻時間約15～20分鐘），泵即可開機，這時氣體回流閥，泵前進液閥閥門仍處于全開狀態(tài)。觀察各管路工作狀態(tài)，應無明顯震動，無肉眼可見變形和泄漏，判定液氮泵進液、回氣管路氣密試驗合格。

2.4.2 液氮泵回液管路調(diào)試

打開液氮泵回液閥（DN20），啟動液氮泵，觀察泵的工作情況，觀察泵后壓力表數(shù)值。此時液氮泵增壓的液氮通過回液管路流回貯罐，壓力表數(shù)值增加不明顯。液氮泵持續(xù)工作10min，觀察回液管路工作狀態(tài)，應無明顯震動，無肉眼可見變形和泄漏，判定液氮泵回液管路調(diào)試合格。

2.4.3 液氮泵工作狀態(tài)調(diào)試

初步預冷后，啟動電機，低溫泵投入工作，正常情況下，泵啟動后出現(xiàn)以下現(xiàn)象說明泵運轉(zhuǎn)正常：a.泵的排出管路開始結(jié)霜。b.可聽到輕微的震動聲，證明泵的進、排出閥正在工作。c.排出管路上的壓力表將顯示逐漸增加的壓力。

2.4.4 液氮泵后和汽化器管路調(diào)試

打開泵后出液管路至目標氣瓶之間全部閥門，關(guān)閉泵后回液閥，壓力表數(shù)值逐漸上升，泵后壓力表數(shù)值穩(wěn)定在45MPa后，45MPa液氮充入汽化器，汽化器開始工作。

汽化器工作穩(wěn)定后，觀察泵出口至汽化器后閥門之間的各管路工作狀態(tài)，應無明顯震動，無肉眼可見變形。液氮管路應無肉眼可見泄漏。常溫氮氣管路用肥皂水涂抹各連接處，不應漏氣。泵后和汽化器管路調(diào)試合格。

2.4.5 氣瓶車充氣試驗

汽化器后氮氣經(jīng)過DN25閥門給45MPa充氣配氣板送氣。觀察溫度傳感器顯示溫度，要求不低于環(huán)境溫度10℃。高壓氮氣經(jīng)過45Mpa充氣配氣臺氣源進氣閥給配氣臺集氣管充氣，確保配氣板上氣源壓力表閥保持打開狀態(tài)。觀察壓力表數(shù)值穩(wěn)定在45MPa，則說明45MPa氮氣通過氣瓶車充氣送氣閥，能給氣瓶車送氣。最后氮氣通過軟管進入氣瓶車，確保氣瓶車充氣閥門處于打開狀態(tài)，對氣瓶車充氣，待氣瓶車壓力表顯示充滿后，關(guān)閉配氣板、氣瓶車充氣閥門，打開放氣閥門，注：管道泄壓后方可拆除連接軟管。

打開配氣臺集氣管放氣閥，對集氣管和氣瓶車管路放氣。

調(diào)試結(jié)束后，應首先關(guān)閉容器下方出液管路閥門、回液管路閥門和兩臺泵的回氣閥，然后再切斷泵的電機電源，打開回氣管路放空閥（DN8），放掉殘液。關(guān)閉汽化器前的閥門（DN20），打開泵后排氣閥（DN8），對泵出液管路放氣。打開泵后回液管路閥門，對泵回液管路放氣。打開汽化器前排氣閥（DN10），對汽化器至45MPa充氣配氣板管路放氣。

2.5 調(diào)試中存在問題及解決方法

調(diào)試過程中主要存在兩個問題：

（1）液氮泵出口單向閥在氣檢過程中存在低壓漏氣現(xiàn)象，經(jīng)與廠家溝通后，了解到該型號高壓單向閥，在低于4.5Mpa時產(chǎn)生內(nèi)漏屬于正常情況；

（2）一臺液氮泵在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)氣蝕較嚴重，排查管道保溫，液體進口溫度等因素后，發(fā)現(xiàn)泵自帶單向閥密封性不強，在泵頭運作過程中會產(chǎn)生氣蝕，經(jīng)廠家更換后解決。

通過以上兩個問題可以看出，單向閥在系統(tǒng)中的作用非常重要，同時也是系統(tǒng)易于產(chǎn)生問題的地方，在以后的系統(tǒng)調(diào)試中需多加注意。

3 總結(jié)

0XX工程氮氣供配氣系統(tǒng)45Mpa液氮汽化裝置調(diào)試過程中涉及低溫容器、低溫閥門、低溫液體泵、配氣臺、氣瓶車等低溫高壓設備，調(diào)試難度大，風險高。本文主要針對該系統(tǒng)進行的調(diào)試過程進行總結(jié)，為以后相似系統(tǒng)的調(diào)試提供參考。

［1］GB 18442-2001低溫絕熱壓力容器[S].

［2］GB/T 18443.1～5-2001低溫絕熱壓力容器試驗方法[S].

［3］JB 6878-1997低溫液體貯運設備使用安全規(guī)則[S].

［4］QJ 2652-94配氣臺通用規(guī)范[S].

［5］GB 50185-2010工業(yè)設備及管道絕熱工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].

［6］QJ 2850-96航天產(chǎn)品多余物預防和控制[S].