ｌｎｇ气瓶静态蒸发率测试系统设计
[7] www.smc.com.cn, www.festo.com.cn摘 要[7] www.smc.com.cn, www.festo.com.cn摘 要LNG (Liquefied Natural Gas的简写)就是将矿场生产的天然气经过净化、制冷、液化等措施后，在常压、-160℃下成为液态的天然气。天然气在液化时除去了杂质，故LNG是一种清洁、高效的能源，是优质的工业与民用燃料。LNG气瓶作为LNG储存系统的核心设备，其良好的性能是保证整个系统安全运行的关键。蒸发率作为气瓶的主要性能指标，如何高效简易地进行采集对实际生产有着重要的影响。为开展LNG气瓶定期检验，实现气瓶绝热性能有效快速测试，必须实现该类气瓶的在线不拆卸检测。而为了实现该项绝热性能测试，有必要开发适用于LNG气瓶的蒸发率测试系统。本课题针对LNG气瓶的以上特点，开发了利用压力计、温度计、流量计等采集数据，通过永宏PLC接收处理后，上传至昆仑通泰触摸屏进行人机交互的测试系统。该系统具有便携、体积小、操作简易、响应快、成本低等优点，适合小批量的气瓶检测，并在实际测试中取得较好的测试效果。关键词LNG气瓶；蒸发率；PLC；触摸屏
Keyword：LNG cylinder；Evaporation rate；PLC；Touch screen 目 录
第一章 绪论 1
1.1 LNG气瓶静态蒸发率测试系统设计的背景 1
1.2 LNG气瓶静态蒸发率测试系统设计在国内的发展现状 2
1.3 LNG气瓶静态蒸发率测试系统设计的目的和意义 4
第二章 静态蒸发率的测量方法 5
2.1 GB/T 18443.52010《真空绝热深冷设备性能试验方法》介绍 5
2.1.1 适用范围 5
2.1.2 试验原理与方法 5
2.2 气体质量流量计法 7
2.2.1 试验装置、设备和仪器 7
2.2.2 试验条件与试验准备 7
2.2.3 实验步骤 7
2.2.4 数据处理 7
第三章 测试系统的总体设计方案 8
3.1 低温绝热气瓶的检验流程 8
3.2 系统需求分析 10< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
br /> 3.2.1 系统功能需求的分析 10
3.2.2 系统性能需求的分析 10
3.3 系统设计方案 11
3.3.1 系统总体结构设计 11
3.3.2 系统设计各部分的初步方案 12
第四章 测试系统台架的设计 13
4.1 测试系统台架设计方案 13
4.2 测试系统台架及组件的示意图 13
第五章 测试系统气动回路的设计 18
5.1 测试系统气动回路方案 18
5.2 压力阀的设计 19
5.2.1 压力阀功能分析 19
5.3 压力阀部件选择 20
5.3.1 质量流量计的选择 20
5.3.2 数字流量积算仪的选择 20
5.4 焊接绝热气瓶蒸发率检测气动回路使用应注意的问题 20
第六章 测试系统控制部分的设计 22
6.1 测试系统控制部分结构方案 22
6.2 PLC的控制部分设计 22
6.2.1 PLC的选型与说明 22
6.2.2 关于FBsB2A1D的详细介绍 23
6.2.3 WinProladder 的介绍与PLC的编程 28
6.3 触摸屏的控制部分设计 30
6.3.1 触摸屏的选型与说明 30
6.3.2 MCGS嵌入版组态软件的介绍 30
6.3.3 触摸屏组态软件的开发 34
结 论 45
致 谢 46
参 考 文 献 47
第一章 绪论
1.1 LNG气瓶静态蒸发率测试系统设计的背景
LNG即人们常说的液化天然气。是将矿场生产的天然气，通过净化、制冷、液化等一系列步骤后，在常压和160℃的条件下转变为液态的天然气。天然气是当今和未来的一种重要能源。根据国际能源机构，“对天然气的需求年增长率超过50%，是化石燃料中的最快速率，同时越来越灵活的全球液化天然气（LNG）贸易也提供了一些保护措施以防供应中断的风险。”在这种情况下，液化天然气及其储藏设备的相关参数的准确测定在储藏转移的过程中变得越来越重要。
天然气的主要成分是甲烷，在常压下沸点为160℃，在空气中可燃极限为5％15％，气态与液态体积比为600：1，是一种低温、易燃、可压缩的气体。根据以上的物理特性，LNG储罐通过降低温度和增加压力的方法将天然气转化为液体进行存储，因具有贮存压力较低、安全可靠、产品纯度高(不含水分及硫化物)、占地面积小、维修方便、安装操作简单等多种优点而被广泛应用。
实际生产中，LNG是一种多组分的混合物，由不同分子结构的碳氢化合物组成，其温度和组分的变化会引起很多问题，比如储罐中的LNG分层和翻滚问题、蒸发问题等等。为了解决以上的一些问题，就有必要了解LNG分层和翻滚的变化规律，搞清楚LNG储罐内各温度场分布、压力及蒸发等发生的规律以及LNG储罐的主要性能指标。因本文针对测试LNG气瓶的静态蒸发率进行开发，后文着重描述静态蒸发率的详情。
LNG储罐的主要性能指标有静态蒸发率、真空度、漏率、漏放气速率、漏放热等。静态蒸发率是指绝热深冷压力容器在装有大于有效体积1／2低温液体时，使其静置达到热平衡后，24h内自然蒸发损失的低温液体质量与容器有效体积下低温液体质量的百分比，经换算后即在标准环境(20℃，101325Pa)下的蒸发率值。储罐的静态蒸发率可以直观地反映储罐在使用中的保冷性能，因此在各种不同规格的LNG储罐出厂前一定要先进行静态蒸发率的测量试验。当然在LNG储罐后续的检修过程中，其静态蒸发率也是判定它是否符合使用标准的依据之一。
1.2 LNG气瓶静态蒸发率测试系统设计在国内的发展现状
国内对于LNG气瓶静态蒸发率测试这方面的资料不可谓多，甚至在测试系统设计上只有寥寥几篇论文以供参考，同领域的参考资料也乏善可陈、捉襟见肘。在石油开采放缓后，LNG作为一种新型的清洁、便携、高效的化石燃料，在各行业尤其是运输业中将会扮演起极其重要的角色。相信通过前人和后人的不懈努力，LNG的测试技术将会在不久的将来得到长足的发展。
Keyword：LNG cylinder；Evaporation rate；PLC；Touch screen 目 录
第一章 绪论 1
1.1 LNG气瓶静态蒸发率测试系统设计的背景 1
1.2 LNG气瓶静态蒸发率测试系统设计在国内的发展现状 2
1.3 LNG气瓶静态蒸发率测试系统设计的目的和意义 4
第二章 静态蒸发率的测量方法 5
2.1 GB/T 18443.52010《真空绝热深冷设备性能试验方法》介绍 5
2.1.1 适用范围 5
2.1.2 试验原理与方法 5
2.2 气体质量流量计法 7
2.2.1 试验装置、设备和仪器 7
2.2.2 试验条件与试验准备 7
2.2.3 实验步骤 7
2.2.4 数据处理 7
第三章 测试系统的总体设计方案 8
3.1 低温绝热气瓶的检验流程 8
3.2 系统需求分析 10< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
br /> 3.2.1 系统功能需求的分析 10
3.2.2 系统性能需求的分析 10
3.3 系统设计方案 11
3.3.1 系统总体结构设计 11
3.3.2 系统设计各部分的初步方案 12
第四章 测试系统台架的设计 13
4.1 测试系统台架设计方案 13
4.2 测试系统台架及组件的示意图 13
第五章 测试系统气动回路的设计 18
5.1 测试系统气动回路方案 18
5.2 压力阀的设计 19
5.2.1 压力阀功能分析 19
5.3 压力阀部件选择 20
5.3.1 质量流量计的选择 20
5.3.2 数字流量积算仪的选择 20
5.4 焊接绝热气瓶蒸发率检测气动回路使用应注意的问题 20
第六章 测试系统控制部分的设计 22
6.1 测试系统控制部分结构方案 22
6.2 PLC的控制部分设计 22
6.2.1 PLC的选型与说明 22
6.2.2 关于FBsB2A1D的详细介绍 23
6.2.3 WinProladder 的介绍与PLC的编程 28
6.3 触摸屏的控制部分设计 30
6.3.1 触摸屏的选型与说明 30
6.3.2 MCGS嵌入版组态软件的介绍 30
6.3.3 触摸屏组态软件的开发 34
结 论 45
致 谢 46
参 考 文 献 47
第一章 绪论
1.1 LNG气瓶静态蒸发率测试系统设计的背景
LNG即人们常说的液化天然气。是将矿场生产的天然气，通过净化、制冷、液化等一系列步骤后，在常压和160℃的条件下转变为液态的天然气。天然气是当今和未来的一种重要能源。根据国际能源机构，“对天然气的需求年增长率超过50%，是化石燃料中的最快速率，同时越来越灵活的全球液化天然气（LNG）贸易也提供了一些保护措施以防供应中断的风险。”在这种情况下，液化天然气及其储藏设备的相关参数的准确测定在储藏转移的过程中变得越来越重要。
天然气的主要成分是甲烷，在常压下沸点为160℃，在空气中可燃极限为5％15％，气态与液态体积比为600：1，是一种低温、易燃、可压缩的气体。根据以上的物理特性，LNG储罐通过降低温度和增加压力的方法将天然气转化为液体进行存储，因具有贮存压力较低、安全可靠、产品纯度高(不含水分及硫化物)、占地面积小、维修方便、安装操作简单等多种优点而被广泛应用。
实际生产中，LNG是一种多组分的混合物，由不同分子结构的碳氢化合物组成，其温度和组分的变化会引起很多问题，比如储罐中的LNG分层和翻滚问题、蒸发问题等等。为了解决以上的一些问题，就有必要了解LNG分层和翻滚的变化规律，搞清楚LNG储罐内各温度场分布、压力及蒸发等发生的规律以及LNG储罐的主要性能指标。因本文针对测试LNG气瓶的静态蒸发率进行开发，后文着重描述静态蒸发率的详情。
LNG储罐的主要性能指标有静态蒸发率、真空度、漏率、漏放气速率、漏放热等。静态蒸发率是指绝热深冷压力容器在装有大于有效体积1／2低温液体时，使其静置达到热平衡后，24h内自然蒸发损失的低温液体质量与容器有效体积下低温液体质量的百分比，经换算后即在标准环境(20℃，101325Pa)下的蒸发率值。储罐的静态蒸发率可以直观地反映储罐在使用中的保冷性能，因此在各种不同规格的LNG储罐出厂前一定要先进行静态蒸发率的测量试验。当然在LNG储罐后续的检修过程中，其静态蒸发率也是判定它是否符合使用标准的依据之一。
1.2 LNG气瓶静态蒸发率测试系统设计在国内的发展现状
国内对于LNG气瓶静态蒸发率测试这方面的资料不可谓多，甚至在测试系统设计上只有寥寥几篇论文以供参考，同领域的参考资料也乏善可陈、捉襟见肘。在石油开采放缓后，LNG作为一种新型的清洁、便携、高效的化石燃料，在各行业尤其是运输业中将会扮演起极其重要的角色。相信通过前人和后人的不懈努力，LNG的测试技术将会在不久的将来得到长足的发展。
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