相對于全金屬氣瓶,纏繞氣瓶具有質量輕、剛度好、容重比系數高(見表8-7)、可靠性高、抗疲勞性能好、負載工作壽命長、疲勞循環和槍擊失效模式安全、可設計性強、生產費用低、研制周期短等諸多特點,在航天、航空和民用領域得到越來越廣泛的應用。
一(yi)、纏繞(rao)氣瓶
纏繞(rao)(rao)(rao)(rao)氣瓶(ping)(ping)的(de)發展(zhan)始于20世(shi)紀50年代的(de)美國,是基于火(huo)箭發動機復(fu)合(he)材(cai)料(liao)(liao)殼體技術,在金屬殼體表(biao)面纏繞(rao)(rao)(rao)(rao)玻(bo)(bo)璃纖維增強(qiang)環(huan)氧樹脂基復(fu)合(he)材(cai)料(liao)(liao)。20世(shi)紀70年代,美國國家航空航天技術轉向民用(yong)商(shang)業市(shi)場,美國運輸部批準(zhun)(zhun)纏繞(rao)(rao)(rao)(rao)氣瓶(ping)(ping),采用(yong)玻(bo)(bo)纖和凱夫拉纖維生產(chan)環(huan)纏繞(rao)(rao)(rao)(rao)氣瓶(ping)(ping)。20世(shi)紀80年代,其他(ta)有關國家批準(zhun)(zhun)纏繞(rao)(rao)(rao)(rao)氣瓶(ping)(ping)用(yong)于商(shang)業市(shi)場,呼吸器成(cheng)為纏繞(rao)(rao)(rao)(rao)氣瓶(ping)(ping)的(de)最大市(shi)場。20世(shi)紀90年代,壓縮天然氣車用(yong)纏繞(rao)(rao)(rao)(rao)瓶(ping)(ping)成(cheng)為民用(yong)領域復(fu)合(he)氣瓶(ping)(ping)的(de)主要市(shi)場之一。
2000年纏(chan)(chan)繞(rao)(rao)(rao)瓶技術(shu)引進我國(guo),近(jin)20年來(lai),我國(guo)纏(chan)(chan)繞(rao)(rao)(rao)氣瓶的研制(zhi)技術(shu)也(ye)取得很大的進步(bu),部分產(chan)品性能也(ye)達到了國(guo)際(ji)先進水平,但是相比國(guo)外發達國(guo)家,目前我國(guo)纏(chan)(chan)繞(rao)(rao)(rao)氣瓶標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)相對缺(que)乏,纏(chan)(chan)繞(rao)(rao)(rao)氣瓶產(chan)品研發和設計缺(que)少標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)規(gui)范。
在(zai)民用領域,纏繞(rao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)的(de)(de)應(ying)用主(zhu)要包括:壓(ya)縮(suo)(suo)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體和液(ye)化氣(qi)(qi)(qi)(qi)體用纏繞(rao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)、車(che)用壓(ya)縮(suo)(suo)天然氣(qi)(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)、呼吸氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)等。而目(mu)前車(che)用壓(ya)縮(suo)(suo)天然氣(qi)(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)具(ju)有(you)較(jiao)大(da)的(de)(de)市場(chang)份(fen)額,應(ying)用車(che)用壓(ya)縮(suo)(suo)天然氣(qi)(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)是替代石(shi)油(you)資源的(de)(de)新能源政策,有(you)效降低(di)(di)汽(qi)車(che)的(de)(de)尾氣(qi)(qi)(qi)(qi)排放所造成(cheng)的(de)(de)污染。在(zai)保(bao)證氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)性能的(de)(de)前提下(xia),開發(fa)纏繞(rao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)低(di)(di)成(cheng)本制造技術是氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)企業快速發(fa)展(zhan)的(de)(de)主(zhu)要途(tu)徑,低(di)(di)成(cheng)本生(sheng)產(chan)技術包括原(yuan)材料、金屬(shu)內(nei)襯(chen)成(cheng)型工(gong)藝、纖維樹脂復合工(gong)藝和質量(liang)控制等方面。
二、拖車氣瓶(ping)
隨著工業和科學技術(shu)的(de)(de)(de)(de)發展,工業發達(da)國家已在(zai)(zai)(zai)20世紀60年代就開始打破采(cai)用(yong)(yong)中(zhong),小容積(ji)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)(ping)裝(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)統(tong)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)運(yun)(yun)輸方(fang)式(shi),而采(cai)用(yong)(yong)充氣(qi)(qi)(qi)量(liang)較大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)(da)容積(ji)鋼質(zhi)無(wu)縫(feng)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)(ping)裝(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)。他們將幾(ji)個(ge)或十幾(ji)個(ge)大(da)(da)(da)容積(ji)鋼質(zhi)無(wu)縫(feng)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)(ping)的(de)(de)(de)(de)頭(tou)部(bu)連通在(zai)(zai)(zai)一起井組裝(zhuang)(zhuang)在(zai)(zai)(zai)框架里(li)。放在(zai)(zai)(zai)拖(tuo)(tuo)車(che)(che)(che)(che)上運(yun)(yun)送(song)氫、氧、氮(dan)、氦等永(yong)久氣(qi)(qi)(qi)體(ti),通常(chang)作(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)儲(chu)罐用(yong)(yong)給用(yong)(yong)戶供(gong)氣(qi)(qi)(qi)。這種車(che)(che)(che)(che)為(wei)載(zai)重半拖(tuo)(tuo)車(che)(che)(che)(che),其名稱叫作(zuo)(zuo)(zuo)管(guan)式(shi)拖(tuo)(tuo)車(che)(che)(che)(che)(tube trailer)。拖(tuo)(tuo)車(che)(che)(che)(che)上的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)(ping)稱為(wei)管(guan)式(shi)拖(tuo)(tuo)車(che)(che)(che)(che)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)(ping)(trailer tube)。而帶有框架的(de)(de)(de)(de)組裝(zhuang)(zhuang)在(zai)(zai)(zai)一起的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)(ping),又叫作(zuo)(zuo)(zuo)集(ji)(ji)裝(zhuang)(zhuang)管(guan)束(skid)。集(ji)(ji)裝(zhuang)(zhuang)管(guan)束既可(ke)以放在(zai)(zai)(zai)拖(tuo)(tuo)車(che)(che)(che)(che)上運(yun)(yun)送(song),也可(ke)放在(zai)(zai)(zai)船(chuan)上的(de)(de)(de)(de)集(ji)(ji)裝(zhuang)(zhuang)箱里(li)運(yun)(yun)送(song)。運(yun)(yun)送(song)到指定地點(dian)后。還可(ke)將其從(cong)拖(tuo)(tuo)車(che)(che)(che)(che)上卸(xie)下,放在(zai)(zai)(zai)地面上做儲(chu)氣(qi)(qi)(qi)罐用(yong)(yong)。這種采(cai)用(yong)(yong)大(da)(da)(da)容積(ji)鋼質(zhi)無(wu)縫(feng)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)(ping)裝(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)方(fang)式(shi)大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)提高了氣(qi)(qi)(qi)體(ti)裝(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)的(de)(de)(de)(de)經濟性和安全性。采(cai)用(yong)(yong)一輛(liang)拖(tuo)(tuo)車(che)(che)(che)(che)運(yun)(yun)送(song)的(de)(de)(de)(de)天然氣(qi)(qi)(qi)。大(da)(da)(da)約需要6輛(liang)裝(zhuang)(zhuang)載(zai)量(liang)5t的(de)(de)(de)(de)汽車(che)(che)(che)(che)才能(neng)完成(cheng)。由此可(ke)見.采(cai)用(yong)(yong)管(guan)式(shi)拖(tuo)(tuo)車(che)(che)(che)(che)裝(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)可(ke)大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)提高運(yun)(yun)輸效率(lv)。降低搬運(yun)(yun)費用(yong)(yong)。同時采(cai)用(yong)(yong)管(guan)式(shi)拖(tuo)(tuo)車(che)(che)(che)(che)裝(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)減少(shao)了單個(ge)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)(ping)的(de)(de)(de)(de)數量(liang),其不安全的(de)(de)(de)(de)因素和發生事故的(de)(de)(de)(de)可(ke)能(neng)性也相(xiang)應降低。表8-8是(shi)新興能(neng)源裝(zhuang)(zhuang)備Φ711mm×6mm管(guan)加長(chang)捆綁車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)有關數據。
三、儲(chu)氣井用(yong)氣瓶
傳統上(shang)的儲(chu)(chu)氣(qi)(qi)(qi)井多(duo)用油套(tao)管作(zuo)為儲(chu)(chu)氣(qi)(qi)(qi)容器(qi),然而,現(xian)有技術(shu)中的儲(chu)(chu)氣(qi)(qi)(qi)井結構存在以下(xia)缺點:儲(chu)(chu)氣(qi)(qi)(qi)井罐體(ti)(ti)在25MPa作(zuo)用下(xia)會(hui)產生彈(dan)性拉伸變形,當(dang)儲(chu)(chu)氣(qi)(qi)(qi)井罐體(ti)(ti)與井壁間的環(huan)形空間封固(gu)質量存在問(wen)題時(shi),由(you)于封固(gu)面的摩擦阻力(li)不足以抵抗筒體(ti)(ti)彈(dan)性變形產生的作(zuo)用力(li),就(jiu)會(hui)引發井體(ti)(ti)上(shang)竄。此外,當(dang)儲(chu)(chu)氣(qi)(qi)(qi)井的罐體(ti)(ti)罐壁出(chu)現(xian)裂紋、穿(chuan)孔等現(xian)象時(shi),會(hui)引起“井下(xia)泄(xie)漏”,一旦出(chu)現(xian)這種情況(kuang),很難(nan)采取補救措(cuo)施,整個儲(chu)(chu)氣(qi)(qi)(qi)井只(zhi)能(neng)報(bao)廢處理。氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)式新型儲(chu)(chu)氣(qi)(qi)(qi)井就(jiu)能(neng)解決上(shang)竄問(wen)題,并且在出(chu)現(xian)“井下(xia)泄(xie)漏”問(wen)題時(shi),能(neng)方便提出(chu)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)進行維修(xiu)甚至(zhi)更(geng)換(huan)。見圖8-18和圖8-19所示。