真空管道设计 真空绝热管道系统 设计和安装 查特深冷工程系统（常州）有限公司查特深冷工程系统（常州）有限公司 查特工业 „ 历史 • 世界深冷行业最大的深冷设备设计和制造商，有着40多年历史。 „ 生产设施 • 在全球的设施包括北美，捷克，中国，德国 „ 产品 • 贮罐，管道，运输贮槽，充装系统，测试室，控制系统，等等 „ 市场 • 工业气体，医学，生物学，电子，航空，汽车，餐馆，饮料，等等 „ 真空绝热管道品牌 • MVE • CV...

　　真空绝热管道系统 设计和安装 查特深冷工程系统（常州）有限公司查特深冷工程系统（常州）有限公司 查特工业 „ 历史 • 世界深冷行业最大的深冷设备设计和制造商，有着40多年历史。 „ 生产设施 • 在全球的设施包括北美，捷克，中国，德国 „ 产品 • 贮罐，管道，运输贮槽，充装系统，测试室，控制系统，等等 „ 市场 • 工业气体，医学，生物学，电子，航空，汽车，餐馆，饮料，等等 „ 真空绝热管道品牌 • MVE • CVI • Python 低温管道品种 „ 静态真空 • 真空管段在工厂内完成制作 • 非常高效，稳定 • 使用寿命长 • 现场安装简单 „ 动态真空 • 要求真空泵持续运转 • 效率低于静态真空 „ 泡沫绝热铜管 • 中等/低效率，并随时间推移效率将逐步降低 • 尽管初期投资低，但运行费用高，寿命短 真空管道应用 „与体积相关的应用 • 液态氮气化时体积膨胀700倍 „冷冻相关应用 • 液氮温度是-320 °F或-196°C • 液氮气化热是92BTU每单位 （1BTU=1054.9焦耳） 真空管道应用 „体积相关应用 • 氮气充扫气体 –饮料及食品包装 • 航空 • 液态天然气燃料 真空管道应用 „冷冻相关应用 • 低温生物贮存 • 生物冷冻 • 食品冷冻 • 电子测试– HALT/HASS • 娱乐—烟雾效果 • 超导 • 橡胶产品去毛刺 • 低温回火 真空管道设计及结构 „尺寸 • 硬管 –直径 ½” --10” • 软管 –内径 ¼” -- 10” 真空管道设计及结构 „压力等级 • 通常液氮应用是 150 psig –绝大部分液氮应用要求的压力是 20-70 psig • 通常液态二氧化碳应用 300 psig • 特殊压力管道可定制 真空管道设计及结构 „法规 • ASME B31.3 Process piping „查特常州公司车间通过 • ISO-9001:2000 质量系统 真空管道设计及结构 „双层结构—线 °C）内外管道温差 • 真空可以大幅度降低气体导热和对流 • 长且薄的管壁大幅减少金属导热 • 多层超级绝热层大幅减少辐射 真空管道设计及结构 内管 外管 尾端 支撑 内置膨胀节 气封 超级绝热层 真空管道设计及结构 „ 材料 • 内部管材选择 –管材，焊接， schedule 5，不锈钢304 –管材，焊接， schedule 5, 英瓦钢（不变钢） –盘绕软管, 321 不锈钢 –可根据客户要求选择特殊钢材 • 真空外管材料选择 –管材，焊接，schedule 5,不锈钢 304 –盘绕软管，不锈钢 321 –可根据客户要求选择特殊钢材 真空管道设计及结构 „材料 • 超级绝热 –多层低温级隔离纸及铝箔或双层铝化密拉（聚 酯薄膜） 真空管道设计及结构 „低传导隔离层 • 低传导复合材料内部多向支撑 „低传导端部联接 • 接插件最常用 • 现场接头连接 –需要在现场焊接 真空管道设计及结构 „ 当充入液氮时，不锈钢内管会相对于外管收缩。 • 收缩率0.3% „ 膨胀节安装在内管或外管，用来补偿收缩。 • 内置膨胀节 – 便于现场安装 – 防止损坏 • 外置膨胀节 – 可承受更高压力 – 流体通米乐 m6中国官方网站道平滑 „ 英瓦钢（不变钢）管只有极小的收缩率 • 管道小于20’（6米）时，无需膨胀节 真空管道设计及结构 „真空 • 所有真空

　　面经过清洗，去除杂质 • 放置吸附剂保持真空 –分子筛 –氧化钯 • 氦检漏 • 抽真空时加热 • 出厂前进行真空保持试验 真空管道设计及结构 „抽真空口 • 夹层压力泄放装置 真空管道设计及结构 „随机测试/质量控制 • X射线%) • 压力测试 (每节) • 经AMSE授权的审核员审核 • 可追溯的材料 真空管道设计考虑 „深冷液体 • 液氮 –最常用 • 液氧 –需要特殊元件及清洗 • 液氦 –需要特殊元件和制造 • 液态二氧化碳 –需要高压及特殊元件 真空管道设计考虑 „ 设计压力 –最大允许工作压力 • 终端应用压力要求是多少 –使用点的要求? • 管道系统的压降是多少? • 液体源压力供应能力是多少？ • 液体源压力控制能力怎样？ • 系统内是否有多处使用点或多种压力要求? 真空管道设计考虑 „ 流量要求用来考虑管道端部尺寸和直径递减: • 终端使用的流量要求? • 流量要求是否会随时间变化而变化? –随压力变化? • 系统中有多少使用点？? • 将来会在系统中增加设备吗? –在设计主要管道部分的尺寸时考虑这流量 真空管道 -液氮流量与管道尺寸 „ 等值长度是管道长度加上其他连接件因数 „ 阀门 = 40英尺 / 弯头及三通 = 20英尺/ 1英尺软管= 3英尺 „ 垂直上升 1英尺= 0.35 psi压降（液氮） „ 假定系统压降是5 psi 140 GPM48 GPM25 GPM8 GPM1 GPM500’ 160 GPM54 GPM28 GPM10 GPM2 GPM400’ 185 GPM63 GPM32 GPM11 GPM2 GPM300’ 225 GPM78 GPM40 GPM14 GPM3 GPM200’ 325 GPM110 GPM56 GPM20 GPM4 GPM100’ 3” PS2” PS1-1/2” PS1” PS½” PS等值长度 真空管道设计考虑 „ 路线 • 仔细考虑，因为改变线路是很困难，耗时间，成本也很高 –先进行初步设计，然后米乐 m6中国官方网站带图纸再次到现场审核，确认设计是 否合理 • 注意是否有障碍（通风口，电气，管道，等等） –确认已询问尽管目前没有障碍，但可能在真空管道安装前安 装的障碍物 • 尽量减少连接件，以降低成本（弯头，三通，接插件，等等）， 及提高流通性能 • 软管可使安装更容易，或绕过障碍，如支撑梁等. –在连接到贮罐或终端使用点特别方便 真空管道设计考虑 „ 管道段长度Section lengths • 较长的管道段通常会降低整个系统的成本和热泄漏 • 20英尺（6米）长管道段最适于制造和运输 • 考虑安装问题 –运进建筑物，电梯，墙，等等。 • 考虑运输 • 需要考虑多处分段，方便将来在特定处增加使用点。 • 根据制造要求，连接各种连接件有一些最小尺寸要求 真空管道设计考虑 „真空管道段间连接 • 接插件 –紧缩连接设计 - “MVE” –紧容差设计 - “CVI” –现场焊接 真空管道设计考虑 O型圈 雌插头 (管段) 抱箍 紧缩连接头 雄插头 真空管道设计考虑 真空管道设计考虑 „ 真空阀门 Y型T型 真空管道设计考虑 „ 非真空低温阀 • 尽管不是真空绝热，这类阀仍然需要 有一个加长的连柄，以防止冰球长至 阀门手把处 –当阀门上部变得太冷时，氮气会泄 漏到空气中。 真空管道设计考虑 „气封 • 用于间歇性使用场合，控制热泄漏和 结霜. • 允许非真空阀门使用. • 不推荐用于高流量应用，因为它的压 降较大。 • 不推荐用于持续供应系统 真空管道设计考虑 „ 端部连接 • 卡式连接 – 效率最高 – 容易安装 • 管螺纹 – 将会产生冰球 – 方便连接各种不同的设备 • ANSI 法兰 – 将会产生冰球 – 需用低温垫圈材料 • 端部短管 – 将会产生冰球 – 需要在安装现场焊接 真空管道设计考虑 „ 安全阀及支架 • 在任何液体会被封住的地方（在任何两个阀门间）必须安装安全阀 – 考虑管道系统进口及出口的保护 • 供应及使用液体的设备有无保护措施？ • 确定安全阀所需的压力设定植 真空管道设计考虑 „将来扩展 • 现在增加预留口要比将来修改或更换系统便宜的 多 • 设计管道尺寸时需考虑将来的扩展 • 通常在将来可能扩展的地方放置端部密封的卡式 接头. 真空管道系统的计算 „ 贮罐及使用点的位置 „ 建筑物的总体结构 „ 找出从贮罐到使用点的最合理的路径 „ 设置管道离地面的高度 „ 用尽可能长的管道段和尽可能少的弯头及三通 „ 确定流量以计算管道尺寸 „ 确定使用方式 真空管道系统的计算 „ 确定使用点所需的饱和压力 „ 结合设计，尺寸和流量确定压降 „ 计算合适的贮罐工作压力 „ 测量及

　　管道路线 „ 确定安装顺序及材料/设备清单 真空管道系统的安装 „从卡车上卸载 • 仔细检查有无损坏 –在驾驶员离开前，通知驾驶员并记录所有的损 坏! • 考虑检查管道段的真空 真空管道系统的安装 „根据装配图配好管道并安装 • 等角图 –不按比例 • 图纸上标记的号码要与管道段标签上的号码一致 –如 VS-1, VS-2, VS-3, 等等 真空管道系统安装 „支撑及吊钩 • 每隔10英尺（3米）设置支架 • J型吊钩或有垫子的管道抱箍 – Uni-strut (– Flex-strut (外置膨胀节管道需能沿该管道方向移动 真空管道系统的安装 „安装所需的设备及协助商 • 润滑卡式接头O型圈所需的密封油脂 •

　　手动工具（扳手，小榔头等） • 考虑可能需要的升降台，铲车，起重机 • 现场连接需要焊接与抽真空设备 真空管道系统的安装 „安装人员 • 安装真空管道系统通常至少需要2位人员 –如有超长管道段，较大直径，多节，或需焊接 等，则现场需要更多的人员。 • 用接插件连接的系统安装所需要的时间和技能较 少 • 需现场连接的系统需要焊接和抽真空 真空管道系统的安装 „ 正确的卡式接头安装 • 清洁和检查卡式接头 • 润滑和装入O型圈 • 插紧卡式接头（不要旋转） • 安装V型卡箍并拧紧螺母 • 卡式接头插入应顺滑 –如果插入不畅，很有可能没将两段管道节放在一条线 上 –不要强行插入连接 真空管道系统的安装 „设置适当的斜度 • 如果该系统用自动排气阀来保证管道始终充满液 体，该管道需要保持一个斜度，并使自动排气阀 位于最高点. –所有气泡必须能自动升入自动排气阀 –所有最高点都会聚集气体 –每50英尺（15.25m）上升1英寸 （I=0.0167) 真空管道系统的安装 „压力/泄漏试验 • 不要超过管道的最大工作压力 • 如果测试压力超过最大工作压力的 90% ,暂时拆 下安全阀 • 用清洁、干燥的气体，最好用氮气 • 所有接头要做泄漏试验或压力保持试验 真空管道系统的安装 „调试 • 最好关闭自动排气阀 • 慢慢地充入液体，以尽可能减少瞬间压差峰值 • 缓慢开启使用点阀门，直到有连续的液体流出 • 需要几个小时才能达到系统稳定 • 当系统稳定后，开启自动排气阀 真空管道系统的安装 „维护 • 每月目测检查管道 –是否有结露，结霜或泄露 –检查安全阀 • 如果有任何问题或情况，请打电话到查特 –请提供管道标签上的零件号和管道 真空管道系统的安装 „维护 • 在拆开管道系统任何连接件或其它元器件前，需 确认系统内所有压力已被释放 真空管道附件 „ Cryovent自动排气阀 • 在真空管道不工作时也要保持充满液氮 –但需要系统工作时可快速反应 • Float driven valve浮子开关阀 • 安装在三通，最高点，邻近使用点 • 管道必须向自动排气阀逐步上升 –使气泡能自动到达自动排气阀 真空管道自动排气阀 真空管道附件 „ APPS-160 液体减压器 • 可使单个贮罐分别提供高压气态氮气和 低压液态氮 – 低压的液氮 – 靠近供应贮罐 – 出口处用真空连接管与真空管道系 统相连 – 最高操作压力是 to 50 psig（0.34 bar ) – 最大流量15 GPM （67.5 升/分钟）

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