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、纏(chan)繞氣瓶
纏(chan)(chan)(chan)繞(rao)氣瓶的發展始(shi)于(yu)20世(shi)紀(ji)(ji)(ji)50年(nian)代(dai)的美國(guo)(guo),是基于(yu)火箭發動(dong)機復合(he)材料殼(ke)體技術,在(zai)金屬殼(ke)體表面纏(chan)(chan)(chan)繞(rao)玻(bo)璃纖(xian)維增強環(huan)氧樹(shu)脂基復合(he)材料。20世(shi)紀(ji)(ji)(ji)70年(nian)代(dai),美國(guo)(guo)國(guo)(guo)家(jia)航空航天(tian)技術轉向民(min)用(yong)(yong)(yong)商業市場(chang),美國(guo)(guo)運輸部批(pi)準纏(chan)(chan)(chan)繞(rao)氣瓶,采用(yong)(yong)(yong)玻(bo)纖(xian)和凱夫拉纖(xian)維生(sheng)產環(huan)纏(chan)(chan)(chan)繞(rao)氣瓶。20世(shi)紀(ji)(ji)(ji)80年(nian)代(dai),其他(ta)有關國(guo)(guo)家(jia)批(pi)準纏(chan)(chan)(chan)繞(rao)氣瓶用(yong)(yong)(yong)于(yu)商業市場(chang),呼吸(xi)器成(cheng)為纏(chan)(chan)(chan)繞(rao)氣瓶的最大市場(chang)。20世(shi)紀(ji)(ji)(ji)90年(nian)代(dai),壓縮天(tian)然氣車用(yong)(yong)(yong)纏(chan)(chan)(chan)繞(rao)瓶成(cheng)為民(min)用(yong)(yong)(yong)領域復合(he)氣瓶的主要(yao)市場(chang)之一。
2000年纏(chan)(chan)繞(rao)瓶(ping)技術(shu)引進我(wo)國(guo),近20年來(lai),我(wo)國(guo)纏(chan)(chan)繞(rao)氣(qi)瓶(ping)的研(yan)制(zhi)技術(shu)也(ye)取(qu)得很大的進步,部分產品性能也(ye)達到了國(guo)際(ji)先進水平,但是相(xiang)(xiang)比國(guo)外(wai)發達國(guo)家,目前我(wo)國(guo)纏(chan)(chan)繞(rao)氣(qi)瓶(ping)標準(zhun)(zhun)相(xiang)(xiang)對缺乏,纏(chan)(chan)繞(rao)氣(qi)瓶(ping)產品研(yan)發和設計缺少標準(zhun)(zhun)規范(fan)。
在民用領域,纏繞(rao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)的(de)(de)(de)應(ying)用主(zhu)要包括(kuo):壓縮氣(qi)(qi)(qi)(qi)體和液化氣(qi)(qi)(qi)(qi)體用纏繞(rao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)、車用壓縮天然(ran)(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)、呼(hu)吸氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)等。而目前車用壓縮天然(ran)(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)具有(you)較大(da)的(de)(de)(de)市(shi)場(chang)份額,應(ying)用車用壓縮天然(ran)(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)是(shi)替代石油(you)資(zi)源的(de)(de)(de)新能源政(zheng)策,有(you)效降(jiang)低汽車的(de)(de)(de)尾氣(qi)(qi)(qi)(qi)排(pai)放所造(zao)(zao)成(cheng)的(de)(de)(de)污染。在保證氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)性能的(de)(de)(de)前提下(xia),開發纏繞(rao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)低成(cheng)本(ben)制造(zao)(zao)技(ji)(ji)術(shu)是(shi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)企業(ye)快(kuai)速(su)發展的(de)(de)(de)主(zhu)要途徑,低成(cheng)本(ben)生(sheng)產技(ji)(ji)術(shu)包括(kuo)原(yuan)材料(liao)、金屬(shu)內襯成(cheng)型工藝、纖維樹(shu)脂復合工藝和質(zhi)量控制等方(fang)面。
二、拖車氣(qi)瓶
隨著工(gong)業和科(ke)學技術的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發展,工(gong)業發達國(guo)家(jia)已在(zai)(zai)(zai)20世(shi)紀60年代(dai)就(jiu)開始打破(po)采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)中,小容(rong)積(ji)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)傳統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)運(yun)(yun)(yun)(yun)輸方式(shi),而(er)采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)充氣(qi)(qi)(qi)量(liang)較(jiao)大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)(da)容(rong)積(ji)鋼(gang)質無(wu)縫(feng)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)。他們(men)將幾個或十(shi)幾個大(da)(da)(da)容(rong)積(ji)鋼(gang)質無(wu)縫(feng)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頭部連通在(zai)(zai)(zai)一(yi)起井組(zu)(zu)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)在(zai)(zai)(zai)框架(jia)里。放(fang)(fang)在(zai)(zai)(zai)拖(tuo)(tuo)車(che)(che)(che)(che)上運(yun)(yun)(yun)(yun)送(song)氫(qing)、氧(yang)、氮、氦等永(yong)久氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti),通常作(zuo)為儲罐用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)給(gei)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)戶供氣(qi)(qi)(qi)。這(zhe)種車(che)(che)(che)(che)為載重半拖(tuo)(tuo)車(che)(che)(che)(che),其(qi)(qi)名稱叫(jiao)作(zuo)管式(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)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)稱為管式(shi)拖(tuo)(tuo)車(che)(che)(che)(che)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(trailer tube)。而(er)帶(dai)有(you)框架(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)(zu)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)在(zai)(zai)(zai)一(yi)起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping),又(you)叫(jiao)作(zuo)集(ji)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)管束(skid)。集(ji)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)管束既可(ke)以放(fang)(fang)在(zai)(zai)(zai)拖(tuo)(tuo)車(che)(che)(che)(che)上運(yun)(yun)(yun)(yun)送(song),也可(ke)放(fang)(fang)在(zai)(zai)(zai)船(chuan)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)集(ji)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)箱里運(yun)(yun)(yun)(yun)送(song)。運(yun)(yun)(yun)(yun)送(song)到指定地(di)(di)點(dian)后。還可(ke)將其(qi)(qi)從拖(tuo)(tuo)車(che)(che)(che)(che)上卸(xie)下,放(fang)(fang)在(zai)(zai)(zai)地(di)(di)面上做(zuo)儲氣(qi)(qi)(qi)罐用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)。這(zhe)種采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)大(da)(da)(da)容(rong)積(ji)鋼(gang)質無(wu)縫(feng)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方式(shi)大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)提高了氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)(yun)(yun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)經濟性和安全性。采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)一(yi)輛拖(tuo)(tuo)車(che)(che)(che)(che)運(yun)(yun)(yun)(yun)送(song)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)然(ran)氣(qi)(qi)(qi)。大(da)(da)(da)約需要(yao)6輛裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)載量(liang)5t的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)汽車(che)(che)(che)(che)才能(neng)完成。由此可(ke)見(jian).采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)管式(shi)拖(tuo)(tuo)車(che)(che)(che)(che)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)可(ke)大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)提高運(yun)(yun)(yun)(yun)輸效率。降低(di)搬運(yun)(yun)(yun)(yun)費用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)。同時采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)管式(shi)拖(tuo)(tuo)車(che)(che)(che)(che)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)減(jian)少了單個氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數量(liang),其(qi)(qi)不安全的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)因素和發生事故的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)能(neng)性也相應降低(di)。表8-8是新興能(neng)源裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)備(bei)Φ711mm×6mm管加長(chang)捆綁車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)關(guan)數據(ju)。
三、儲(chu)氣井用氣瓶
傳統上(shang)的(de)儲氣井(jing)(jing)多用(yong)(yong)油套管(guan)作為儲氣容(rong)器,然而,現(xian)有技(ji)術中(zhong)的(de)儲氣井(jing)(jing)結構存(cun)在(zai)(zai)以下(xia)缺點:儲氣井(jing)(jing)罐(guan)體在(zai)(zai)25MPa作用(yong)(yong)下(xia)會產生(sheng)彈性拉伸(shen)變(bian)形,當儲氣井(jing)(jing)罐(guan)體與井(jing)(jing)壁間(jian)的(de)環形空間(jian)封固質量存(cun)在(zai)(zai)問題(ti)時,由(you)于封固面的(de)摩擦阻力(li)不足以抵抗筒體彈性變(bian)形產生(sheng)的(de)作用(yong)(yong)力(li),就(jiu)會引發井(jing)(jing)體上(shang)竄(cuan)。此外,當儲氣井(jing)(jing)的(de)罐(guan)體罐(guan)壁出(chu)現(xian)裂紋、穿(chuan)孔等現(xian)象(xiang)時,會引起“井(jing)(jing)下(xia)泄漏”,一旦出(chu)現(xian)這種情況,很難采取補救措施(shi),整個儲氣井(jing)(jing)只能(neng)報廢處理。氣瓶式新型儲氣井(jing)(jing)就(jiu)能(neng)解決上(shang)竄(cuan)問題(ti),并且在(zai)(zai)出(chu)現(xian)“井(jing)(jing)下(xia)泄漏”問題(ti)時,能(neng)方便提出(chu)氣瓶進行維修甚(shen)至更換(huan)。見圖8-18和圖8-19所示。

