[发明专利]一种用于两相膨胀机的性能测试系统

权利要求书

1.一种用于两相膨胀机的性能测试系统，其特征在于，包括气源装置、预冷装置、测试冷箱以及控制装置，所述气源装置通过常温高压管路以及常温低压管路与所述预冷装置连接，所述预冷装置通过低温高压绝热管路、低温低压绝热管路、氢气绝热管路与所述测试冷箱连接，所述常温高压管路上设置有常温高压阀门，所述常温低压管路上设置有常温低压阀门，所述常温高压阀门和所述常温低压阀门均与所述控制装置连接，待测两相膨胀机设置于所述测试冷箱中；

所述气源装置提供常温高压氢气经所述常温高压管路输送至所述预冷装置进行换热处理，生成低温高压氢气并通过低温高压绝热管路输送至所述测试冷箱，所述低温高压氢气经所述待测两相膨胀机作用转化为低温低压氢气和低温低压饱和氢气，并分别经所述低温低压绝热管路和氢气绝热管路输送至所述预冷装置进行热交换生成常温低压氢气，经过所述常温低压管路返回至所述气源装置；

所述测试冷箱包括冷箱法兰、冷箱体、饱和氢接插件、低压氢接插件、高压氢接插件、气液分离器以及加热器；

所述冷箱法兰与冷箱体连接形成封闭空间，所述气液分离器、加热器以及待测两相膨胀机设置于所述冷箱体内，所述高压氢接插件与所述低温高压绝热管路连接，所述待测两相膨胀机的进气口与所述高压氢接插件连接，低温高压氢气经所述待测两相膨胀机进行膨胀分离后生成气液两相低温氢和低温低压氢气，其中气液两相低温氢进入所述气液分离器进行气液分离形成低温低压饱和氢气并经所述饱和氢接插件返回至所述预冷装置，所述低温低压氢气经所述低压氢接插件返回至所述预冷装置，所述加热器设置于所述气液分离器的底部；

所述高压氢接插件的管路上设置有第三压力传感器、第一温度传感器以及第一流量计，所述低压氢接插件的管路上设置有第四压力传感器、第二温度传感器以及第二流量计，所述气液分离器内设置有第五压力传感器和液位计，所述加热器设置有电压计和电流计；

所述第三压力传感器、第一温度传感器、第一流量计、第四压力传感器、第二温度传感器、第二流量计、第五压力传感器、液位计、电压计以及电流计均与所述控制装置连接；

所述控制装置接收所述第三压力传感器采集的第三压力信号、第一温度传感器采集的第一温度信号、第一流量计采集的第一流量信号、第四压力传感器采集的第四压力信号、第二温度传感器采集的第二温度信号、第二流量计采集的第二流量信号、第五压力传感器采集的第五压力信号、液位计采集的液位信号、电压计采集的电压信号以及电流计采集的电流信号，并计算待测两相膨胀机的生成的两相氢流量的干度和/或产液率；

所述待测两相膨胀机的生成的两相氢流量的干度和产液率通过以下公式进行计算：

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其中，为经第一流量计采集的第一流量信号计算的第一流量值，为经第二流量计采集的第二流量信号计算的第二流量值，F为待测两相膨胀机的生成的两相氢流量，P为所述加热器的功率，V为所述电压计采集的电压信号值，I为所述电流计采集的电信号值，Q为产液氢流量，α为液氢在气液分离器压力下的气化潜热，X为两相氢流量的干度，EFF为产液率。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气源装置包括氢气压缩机、油分离装置、缓冲罐、高压氢气出口以及低压氢气吸入口，所述高压氢气出口与所述常温高压管路连接，所述低压氢气吸入口与所述常温低压管路连接，所述低压氢气吸入口还与所述氢气压缩机通过输入管路连接，所述氢气压缩机与所述油分离装置连接，所述油分离装置与所述缓冲罐连接，所述高压氢气出口与所述油分离装置通过输出管路连接，所述缓冲罐通过加载管路与所述输入管路连接，所述油分离装置通过卸载管路与所述加载管路连接，所述氢气压缩机将低压氢气吸入口吸入的常温低压氢气进行处理，产生的常温高压氢气经所述油分离装置进行除油除杂处理以及缓冲罐缓冲调节之后通过所述高压氢气出口排出。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述气源装置还包括高压卸载阀、低压加载阀以及旁通阀；所述高压卸载阀设置于所述卸载管路上，所述旁通阀的一端连接于所述输出管路上，另一端连接于所述加载管路上，所述低压加载阀设置于所述加载管路上并位于所述旁通阀在加载管路上的连接端与卸载管路在加载管路上的连接端之间；

所述高压卸载阀、低压加载阀以及旁通阀与所述控制装置连接。