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1、：30m3/0.8MPa LNG 半挂运输车的研制 精华 转载 内容：摘要：本文介绍了液化天然气运输车的研制概况。在低温绝热方面采用了真空纤维绝热，彻底解决了真空粉末绝热材料下沉的技术质量问题。在工艺流程设计方面考虑了安全性和可靠性。该车专门用于贮存运输低温液态甲烷、乙烷和乙烯等易燃易爆产品；它以分体式双轴半挂车车架作为承载车，配以 TCB-27/8 型低温液体运输贮槽作为介质贮存组成了 LNG 运输的专用装置。关键词：液化天然气低温贮运；安全；装置研制1 前言液态甲烷、乙烷和乙烯等产品，是低温易燃易爆介质。这些产品在国民经济发展和人民日常生活中起着重要作用。国际上，发达国家从中东等地区进口天
2、然气，通常是将天然气制成液态产品后用大型槽船进行远距离运输。在我国，液化天然气(简称LNG)生产市场已经启动，开发研制液化天然气贮运设备具有潜在广阔的市场前景。本产品具有贮运量大，一次可装运 27m3LNG 产品，相当于 1.6x104m3 天然气，是理想的 LNG 产品运输车。本产品具有贮存压力低、安全可靠；占地面积小，灵活机动、操作简单等优点。2 主要技术特性2.1 主要技术参数主要技术参数详见低温液体运输半挂车技术特性表(表 1)所示。2.2 绝热方式及绝热性能指标简介本产品采用真空纤维绝热(简称 CB)技术取代真空粉末绝热(简称 CF)技术作为低温绝热措施。真空纤维绝热技术是近几年国际
3、上刚刚兴起的低温绝热技术。主要用于低温液体运输车，其目的主要是在保证不降低绝热性能，不大幅增加绝热成本的前提下，解决真空粉末绝热材料下沉的技术质量问题。真空纤维绝热技术与真空粉末绝热技术及高真空多层绝热(简称 CD)技术的分析比较。表 1 低温液体运输半挂车技术特性表设备 项目名称 单位 内筒 外筒 备注容器类别 三类 充装介质 LNG、LN 2、LO 2 有效容积 27* *容积充装率 90%几何容积m330 18* *夹层容积最高工作压力 0.8设计压力MPa1.0-0.1* *“-”指“ 外压”最低工作温度 -196 设计温度-196 常温 主体材质 0Cr18Ni9* 16MnR* *
4、GB4327*GB6654安全阀开戾压力 MPa 0.88 绝热形式 真空纤维 简称：CB日蒸发率 %/d 0.3* *LNG自然升压速度 KPa/d 17* *LNG空重 14300 贮槽 满重kg25800 LCH4型号 ND1926S 北方奔驰发动机功率 kw 188 牵最高车速 km/h 86.4 最低油耗 g/kw.h 216 制动距离 m 6.45 30km/h百公时油耗 L 22.8 轴距 mm 3250 允许列车总重 38000 鞍座允许压重 12500 引车自重kg6550 底架型号 THT9360 型 自重 4100 允载总质量 36000 半挂车 满载总质量kg30700
5、 型号 KQF9340GDYBTH* *不含牵引车充装质量 12500 LN2整车整备质量 25100 允载总质量 38000 LNG列车满载总质量kg37600 LN2(1)绝热性能指标。经实测证明：CB 材料保温性能介于 CF 及 CD 材料之间，即优于 CF 材料，略低于 CD 材料。产品的日蒸发率和自然升压速度指标理论计算值(LNG)见表 2。表 2 绝热性能指标比较表绝热技术 日蒸发率d 自然升压速度 KPa/dCF 0.35 20CB 0.3 17CD 0.28 14注日蒸发率值为环境温度 20，压力为 0.1MyPa 绝压时的标准值。自然升压速度为环境温度 50C 时，初始充装率
6、为 90%；初始压力为 0.2MPa(表压)升至终了压力为 0.8MPa(表压) 条件下的平均值。介质为 LNG。(2)绝热措施可靠性。CB 材料为超细玻璃棉毡制品。以包扎方式紧固于内外筒之间的夹层空间内。其包扎方法与高真空多层绝热相似，具有永不下沉的优点。(3)绝热技术成本分析。CB 材料价格介于 CF 材料及 CD 材料之间。但 CB 技术是以人工包扎方式进行的。因此工费接近于 CD 技术，高于 CF 技术。就低温绝热所需最佳真空度而言，CB 技术比较接近于 CF 技术，低于 CD 技术。即对真空度获得与维持所需的成本是：CB 技术接近于 CF 技术，低于 CD 技术。因此，总成本变化情况
7、是：CB 技术介于 CF 及 CD 技术之间。CB 技术所增加的成本相对于低温液体贮槽的总成本而言上升一般不超过 5%左右。这个比例相对于采用 CF 技术的因膨胀珍珠岩粉末下沉所引起的售后服务费相比微不足道。CB(专利)技术在 60 多台产品上使用实践证明：其售后服务费接近于零，深受用户欢迎。2.3 选材考虑到 LNG 等介质的低温特性，贮槽内筒及管道材料选用 0Crl8Ni9 奥氏体不锈钢，外筒选用 16MnR 低合金钢钢板。内外筒支承选用耐低温的，且绝热性能较好的环氧玻璃钢。2.4 车型选择该产品整车装备质量为 18500kg(不含牵引车) ，允载总质量为 34000kg，满载总质量为 3
8、0700kg。配用北方一奔驰 NDl926S型牵引汽车较为合适，列车满载总质量 37600kg。3 结构简介半挂 LNG 运输车结构详见图 1 所示。图 1 30m3/0.8MPa 牛挂 LNG 运输车示意图 3.1 牵引汽车及半挂车架牵引汽车底盘采用定型的北方一奔驰 NDl926S 型带卧罐汽车底盘。该型车是目前国内质量最好的载重汽车之一。除了北方一奔驰 NDl926S 牵引车外，也可使用符合本产品牵引性能的其它牵引车。例如东风日产 CKA46BT 型牵引车。半挂车架选用分体式双轴半挂车车架，由挂车厂按整车设计要求定制。3.2 贮槽贮槽型号为 TCB-278 型低温液体贮槽。金属双圆筒真空纤
9、维绝热结构；尾部设置操作箱，主要的操作阀门均安装在操作箱内集中控制。操作箱三面设置铝合金卷帘门，便于操作维护。前部设有车前压力表，便于操作人员在驾驶室内就近观察内筒压力。两侧设置平台，便于阻挡泥浆飞溅。平台上设置软管箱，箱内放置输液(汽) 金属软管。软管为不锈钢波纹管。3.3 整车列车整车外形尺寸长 x 宽 x 高14500mm x 2500mm x 3800mm，符合 GB7258机动车运行安全技术条件标准规定。整车按 GBll567 标准规定，在两侧设置有安全防护栏杆，车后部设置有安全防护装置。并按 GB4785 标准规定设置有信号装置灯。4 流程简介图 2 工艺流程图4.1 进排液系统进
10、排液系统由 V3、V 4 和 V8 阀组成。V 3 为底部进排液阀，V 4 为顶部进液阀，V 8 为液相管路紧急截断阀。a 管口连接进排液软管。4.2 进排汽系统V 7、V 9 阀为进排汽阀。V 9 阀为汽相管路紧急截断阀。装车时，槽车的汽体介质经此阀排出予以回收。卸车时则由此阀输入汽体予以维持压力；也可不用此口，改用增压器增压维持压力。b 管口连接进排气软管。4.3 自增压系统自增压系统由 V1、V 2 阀及 Pr 增压器组成。V 1 阀排出液体去增压器加热汽化成气体后经 V2 阀返回内筒顶部增压。增压的目的是为了维持排液时内筒压力稳定。4.4 吹扫置换系统吹扫置换系统由 E2、E 3 和
11、E4 阀组成。吹扫气由 g 管口进入， a、b、c 管口排出，关闭 V3、V 4、V 9 阀，可以单独吹扫管路；打开 V3、V 4、V 9 和 E1 阀，可以吹扫容器和管路系统。4.5 仪控系统仪控系统由 P1、P 2、LG 仪表和 I1、L 2、L 3、G 1、G 2 阀门组成。P 1 压力表和 LG 液位计安装在操作箱内；P 2 安装在车前。I1L 3 及 G1、G 2 阀为仪表控制阀门。4.6 紧急截断阀与气控系统在液相和汽相进出口管路上，分别设有紧急截断装置。(1)液相紧急截断装置。V 8 为液相紧急截断阀。在紧急情况下由气控系统实行紧急开启或截断作用；也是液相管路的第二道安全防护措施
12、。V 8 阀为气开式(控制气源无气时自动处于关闭状态 )低温截止阀；且具有手动、气动 (两者只允许选择一种)两种操作方式。M 1、M 2、M 3、B 、N、P 3 为气控系统。M 1 为气源总阀；M 2、M 3 为三通排气阀，一只安装在 V8 阀上，另一只安装在汽车底盘空气罐旁的贮气罐 B 上；N 为易熔塞； P3、P 4 为控制气源压力表。气源由汽车底盘提供。V 8 阀在 0.1MPa 气源压力下可打开，低于此压力即可关闭。(2)汽相紧急截断装置。VQ 阀为汽相紧急截断阀。其控制原理同 4.6.1 条。4.7 安全系统安全系统由 S1、S 2、S 3 安全阀及 V5、V 6 控制阀、阻火器
13、D 组成。S 1 为容器安全阀；S 2、S 3 为管路安全阀，此为第一道安全防护措施；S 4 为外筒安全装置；阻火器 D 用于阻止放空管口处着火时火焰回窜。4.8 抽空系统VV 为真空阀，用于连接真空泵。R 为真空规管，与真空计配套可测定夹层真空度。4.9 测满分析取样系统MVlMV3 阀为测满分析取样阀。f 管口喷出液体时，则液体容量已达设计规定的最大充装量，该阀并可用于取样分析LNG 纯度。5 安全性设计简介针对 LNG 的易燃易爆特点，设计有以下安全措施。5.1 紧急截断控制措施见 4.6 条。通过 M2、M 3、M 5、M 6 阀可以在操作箱内或汽车底盘前部实施气动控制。5.2 易熔塞
14、易熔塞为伍德合金，其融熔温度为 705。伍德合金浇注在螺塞的中心通孔内。螺塞便于更换。易熔塞直接装在紧急截断阀的气源控制气缸壁上。当易熔塞的温度达到 705时，伍德合金熔化，并在内部气压 (0.1MPa)的作用下，将熔化了的伍德合金吹出并泄压，泄压后的紧急截断阀在弹簧的作用下迅速自动关闭，达到截断装卸车作业的目的。此为第三道安全防护措施。5.3 阻火器阻火器内装耐高温陶瓷环，阻火器安装在安全阀和放空阀的出口汇集总管路上。当放空口处出现着火时防止火焰回窜，起到阻隔火焰作用，保护设备安全。5.4 吹扫置换系统吹扫置换系统由 E2、E 3 和 E4 阀组成，g 管口送入纯氮气，可对内筒和管路整个系统
15、进行吹扫置换，直至含氧量小于 2.0%为止。随即转入用产品气进行置换至纯度符合要求。管路包括输液(或输气)的吹除置换，同样应先用纯氮气吹扫管路至含氧量小于 2.0%，然后再用产品气置换至纯度符合要求。5.5 导静电接地及灭火装置本产品配有导静电接地装置，以消除装置静电；此外，在车的前后左右两侧均配有 4 只灭火机，以备有火灾险情时应急使用 6 产品法规标准样品研制主要遵守以下法规标准规定：国家质量技术监督局 压力容器安全技术监察规程1999 版原国家劳动部 液化气体汽车罐车安全监察规程GBl50-1998钢制压力容器 GB4237-92 不锈钢热轧钢板GB4785-94 汽车和挂车外部照明和信
16、号装置的数量、位置及光色GB6654-1996压力容器用钢板GB7258-1997 机动车运行安全技术条件GB9417-88 汽车产品型号编制规则GBll567-94汽车和挂车侧面及后下部防护装置要求JB4730-94 压力容器无损检测JB/T6897-2000低温液体运输车JB6898-1997 低温液体贮运设备使用安全规则GB/T17350-1998专用汽车和专用半挂车术语和代号真空热运输车制造技术条件真空热运输车制造工艺规范KQF9340GDYBTH 型低温液体运输车产品技术条件。7 结束语(1)本产品研制开发过程是成功的。其内在质量和外观质量均符合有关法规、标准和产品图样、技术条件规定；其外观造型也较美观；其
