[發明專利]超臨界二氧化碳管路裂紋控制裝置及方法

在審

• 申請號: 202010467056.3
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111579641A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 勞星勝;邱志強;趙振興;柳勇;劉永生;柯漢兵;戴春輝;劉春林;代路;吳君;馬燦;廖夢然;楊小虎;黃崇海;李邦明
• 申請（專利權）人: 武漢第二船舶設計研究所（中國船舶重工集團公司第七一九研究所）
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/24;G01N21/95;G01D5/353;F17D5/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 張琪

本發明涉及超臨界二氧化碳管路技術領域，公開了一種超臨界二氧化碳管路裂紋控制裝置及方法，其中裂紋控制裝置包括裂紋監測機構和干冰輸送線，裂紋監測機構用于連接在管路的表面并對管路的裂紋進行實時監測，干冰輸送線用于與管路連通并在裂紋監測機構監測到管路的裂紋擴展超出預設范圍時向管路中注入干冰。本發明提供的一種超臨界二氧化碳管路裂紋控制裝置及方法，通過設置裂紋監測機構可實時獲知管路的裂紋擴展情況，設置干冰輸送線在裂紋擴展超過允許范圍時，通過向管路中注入干冰可降低管路的裂紋擴展速率，從而可有效控制超臨界二氧化碳管路的裂紋擴展發展、延長管路使用壽命，對提高超臨界二氧化碳管路的安全可靠性具有重要意義。

技術領域

本發明涉及超臨界二氧化碳管路技術領域，特別是涉及一種超臨界二氧化碳管路裂紋控制裝置及方法。

背景技術

超臨界流體是指溫度及壓力均處于臨界點以上的流體，具有許多獨特的性質。二氧化碳無毒，擁有良好的物理和化學特性，在空氣中比例為0.3％，且臨界溫度較低為31.2℃，臨界壓力適中為72.9atm。當二氧化碳處于超臨界狀態下，其兼有氣體和液體的雙重特性，密度近似液體(約為空氣密度200-800倍)，粘度、擴散系數接近于氣體(約為液體的100倍)，具有更好的流動性和傳輸特性。

近年來超臨界二氧化碳流體的應用越來越廣。將低壓的二氧化碳氣體通過增壓系統增壓至臨界壓力以上并將其升溫至臨界溫度以上，二氧化碳即可處于超臨界狀態。

超臨界二氧化碳的管路壓力高達7MPa以上，管路在運輸超臨界二氧化碳過程中會產生裂紋損傷，現有針對超臨界二氧化碳管路裂紋的處理手段大多為裂紋萌生預防和破損后處理，缺乏對管路裂紋擴展控制的手段。

發明內容

本發明實施例提供一種超臨界二氧化碳管路裂紋控制裝置及方法，用于解決或部分解決現有對超臨界二氧化碳管路裂紋損傷的處理缺乏對管路裂紋擴展控制手段的問題。

本發明實施例提供一種超臨界二氧化碳管路裂紋控制裝置，包括裂紋監測機構和干冰輸送線，所述裂紋監測機構用于連接在管路的表面并對管路的裂紋進行實時監測，所述干冰輸送線用于與管路連通并在所述裂紋監測機構監測到管路的裂紋擴展超出預設范圍時向管路中注入干冰。

在上述方案的基礎上，所述裂紋監測機構包括裂紋傳感器和處理器，所述裂紋傳感器用于連接在管路的表面并對裂紋擴展進行實時監測，所述處理器和所述裂紋傳感器電連接、用于根據裂紋傳感器的監測結果獲得裂紋擴展速率。

在上述方案的基礎上，所述干冰輸送線上設有電動閥。

在上述方案的基礎上，還包括控制器，所述控制器與所述處理器和所述電動閥分別連接。

在上述方案的基礎上，所述裂紋監測機構用于連接在管路的彎頭部位和/或多通部位。

本發明實施例還提供一種超臨界二氧化碳管路裂紋控制方法，包括：對超臨界二氧化碳的管路進行注入干冰實驗，通過實驗預先獲知能夠使管路的裂紋擴展速率達到最低范圍的最優干冰濃度值；對管路的裂紋擴展速率進行實時監測；在管路的裂紋擴展速率大于第一預設值時，根據最優干冰濃度值向管路中注入干冰。

在上述方案的基礎上，還包括：在管路的裂紋擴展速率小于第二預設值時，停止向管路中注入干冰；其中，第二預設值小于第一預設值。

在上述方案的基礎上，對管路的裂紋擴展速率進行實時監測具體包括：對管路裂紋的尺寸進行實時監測；根據裂紋的尺寸獲得裂紋擴展速率。

在上述方案的基礎上，對管路的裂紋擴展速率進行實時監測具體包括：對管路中的彎頭部位和/或多通部位的裂紋擴展速率進行實時監測。