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文档简介

cdpw600- 450- 1.37 型型 车用液化天然气气瓶车用液化天然气气瓶 使用说明书使用说明书 张家港中集圣达因低温装备有限公司张家港中集圣达因低温装备有限公司 1 目目 录录 1 前言 2 设备详述 3 产品基本参数 4 安全 5 操作 充装 燃料供应 6 气瓶安装 7 维修保养 部件更换 真空泄露 液位计 操作压力 燃料泄漏维修 阀门维修 2 1. 前言前言 本手册用于使操作者熟悉由中集圣达因提供的液化天然气燃料系统的性能、安全防 护、操作步骤和维修保养,以达到个人熟练操作的目的。 请在阅读并完全理解此手册之后再进行操作。 在本手册中使用下列缩写: v 截止阀门 c 单向阀 e1 节约阀 e2 过流阀 pr 汽化器 p 压力表 lg 液位计显示器 sv1 主安全阀 sv2 副安全阀 lng 液化天然气 nm3/h 标准立方米小时 警告警告:能够引起个人伤害和死亡的条件描述 谨慎谨慎:能够引起零件破坏的条件描述 注意注意:对重要信息需要重复的声明 3 2. 设备详述设备详述 2.1 汽车用液化天然气气瓶汽车用液化天然气气瓶 车用液化天然气气瓶是作为一种低温绝热压力容器,设计有双层(真空)结构。 内胆用来储存低温液态的液化天然气,在其外壁缠有多层绝热材料,具有隔热性能, 同时夹套(两层容器之间的空间)被抽成高真空,共同形成良好的绝热系统。气瓶内 胆与外壳采用了轴向组合支撑(一端固定、一端滑移),可以保证气瓶在运行中不会因为 颠冲而使内胆器与外壳之间发生相对位移和结构变形,以及内胆因充装了液化天然气 后冷缩而拉断支撑及管线的现象。 夹套间设置了低温吸附和常温吸附装置,可保证气瓶不论在低温使用或常温闲置 时,夹套空间的真空度保证相对稳定;吸附剂吸附金属材料所释放的氢气、残余的水 蒸汽、氮气、氧气、二氧化碳等,可以延长气瓶的真空寿命。 上充液管设计为单管结构,可以使低温的液化天然气在充入内胆时将气相空间的 部分蒸汽(bog)重新液化,使在加液体时能够以较快的速度进行。并且使内胆中的 部分蒸汽(bog)液化,可以保持充装过程中内胆的气相压力的相对稳定性。当加注 的液体漫过充液管后,气瓶内部压力与外部加气机设定停止压力平衡时,加注就停 止。 内胆设计有两级安全阀在超压时起到保护作用。在超压情况下首先打开的是主安 全阀(开启压力为 1.59mpa,230psi),其作用放散由于绝热层和支撑正常的漏热损失 导致的压力上升、或真空遭破坏后以及在失火条件下的加速漏热导致的压力上升。副 安全阀(开启压力为 2.41mpa,350psi)的压力设定点较主安全阀高,在主安全阀失效 或发生堵塞时,副安全阀将会启动。 外壳在超压条件下的保护是通过一个环形的真空塞来实现的。如果内胆发生泄漏 (导致夹套压力超高),真空塞将打开泄压。万一真空塞发生泄漏将导致真空破坏, 这时可以发现外壳出现“发汗”和结霜现象。在与气瓶连接的管道末端出现的结霜或 凝水现象是正常的。 气瓶设计的充装率为 90。气瓶在内胆中设有防过充装置,在充装过程中可以避 免过量充装。充液管线有单向阀,保证液化天然气只能向气瓶内部单向流动,而不能 向外泄放液体;而出液管线的单向阀则与充液管线的相反;在出液管线还设有过流 阀,当外部管线断裂或大量泄漏,过流阀会限制气瓶内液体外泄。 4 2.2 汽车用液化天然气燃料气瓶系统汽车用液化天然气燃料气瓶系统 此手册提到的液化天然气汽车(lngv)燃料系统包括液化天然气燃料气瓶、发动机 液化天然气循环水汽化器和燃料气瓶液位计。本系统设计用于加注、储存和供应并以 气体形式供给汽车发动机。系统的气瓶部分配备有不同的连接软管,由圣达因另行提 供。 参见系统流程简图。 代号 名 称 功 能 备注 v- 1 放空阀(手动) 用于气瓶压力泄放 v- 2 出液阀(手动) 用于控制燃料供应 v- 3 增压阀(手动) 增加压力 c- 1 充液单向阀 防止气瓶内液体倒流 c- 2 出液单向阀 用于防止供液管路液体倒流 e- 1 节约阀 用于控制气瓶内部压力 e- 2 过流阀 防止供应管路断裂时燃料大量外泄 e- 3 稳压器 保证进入发动机的气体压力稳定 e- 4 调压器 调节气瓶内部压力 p1 压力计 显示压力 p2 压力计 显示压力 pr 汽化器 将 lng转换成气态天然气 t 缓冲罐 储存气体以供给发动机 sv- 1 主安全阀 用泄压方式来保护气瓶 sv- 2 副安全阀 用泄压方式来保护气瓶 lg 液位计显示器 显示气瓶内燃料液位 j- 1 加气座 充装低温液体 j- 2 回气座 回收气体装置 5 6 2.3 液位计液位计/表表 圣达因的液位计量系统采用固态电容式液位计,该系统由三个子系统组成:燃料电 容传感器、信号转换器和燃料表。 燃料电容传感器作为气瓶整体的一个组成部分,已安装在气瓶的内部。其作用是 根据气瓶内的燃料高度产生一个成线性比例的电信号,传送给信号转换器。信号转换 器将接受到的电信号进行处理转换成数字信号传输给燃料表。该装置不受燃料状态 (液相或气相)和压力的影响,能够精确反映气瓶内燃料量的多少。与汽、柴油(油 位计量系统)相似,该系统能够适应由于加速、刹车、爬坡、转弯等行驶条件变化所 带来的瞬间影响。 2.4 汽化器汽化器 液化天然气在气瓶中以低温的液态和气态形式储存,能够以纯液态形式或气液混合 形式从气瓶中被放出,通过汽化器将其加热成为气体。汽化器安装在气瓶和发动机之 间。汽化器与发动机冷却水系统相连,冷却液流经汽化器壳程并对盘管进行加温。当 7 液化天然气进入汽化器,来自发动机的高温冷却液将其气化并加热,随后供给发动 机。根据客户不同的需求,圣达因可以提供不同的尺寸和配置。 冷却液的流向应垂直于液化天然气的流向,汽化器既可以水平安装也可以垂直安 装。汽化器安装前,请预先充满冷却液。 注意注意:汽化器不会使燃料压力增加。 3. 产品基本参数产品基本参数 3.1 气瓶气瓶 容容 积积 l 净容积净容积 l 直直 径径 mm 长长 度度 mm 空空 重重 kg 总总 重重 kg 450 426 656 1960 242 414 总重核算所对应的液化天然气密度为 0.426kg/l。 l 管阀件防护仓(可选件)304不锈钢 l 内胆及外壳 304不锈钢 l 管件 不锈钢和黄铜 l 最大允许工作压力(mawp) 1.37mpa(198psig) l 节约阀开启压力工厂设定为 0.83mpa (125psig) 3.2 汽化器系列汽化器系列 8 汽化能(汽化能(nm3/h) a b c d e f 25 256 424 394 174 120 153 45 396 564 534 200 140 179 50 432 535 502 200 140 179 60 516 684 654 200 140 179 90 756 924 894 200 140 179 3.3 缓冲罐(选配)缓冲罐(选配) 为保证气瓶加液后汽车能够正常启动,我们在汽化器后增设一台 15l 缓冲罐,气 瓶在加液后瓶内压力可能过低,导致液体无法及时汽化,此时缓冲罐内的气体就能够 确保汽车正常启动。 4. 安全防护安全防护 手册的此部分涉及必要的低温设备防护。在标准 cga*p- 12 中对低温设备的安全与 操作有更为全面的描述。液化天然气操作过程中的潜在危害主要来自其物理性质: l 液化天然气在环境大气压下具有极低的温度:- 162; l 具有很大的气液体积比,如果减压措施不当,将导致压力迅速升高。液化天然 气的气液体积比大致为:620:1; l 天然气是窒息性气体; l 天然气是易燃性气体; 4.1 安全防护安全防护 在有天然气或液化天然气的现场内工作时,需具有如下安全常识: l 使液化天然气设备远离火焰或电火花; l 在液化天然气设备维修、充装、存储的地区不允许烟火进入; l 在有液化天然气的地区工作时需戴护目镜、脸罩、绝热手套; l 在拆卸零件维修时需给液化天然气气瓶排空、卸压。 4.2 警告警告 l 保护眼睛和暴露的皮肤 l 保持设备所在地区通风良好 9 l 在维修或保养设备时确保系统已泄压 l 远离易燃品或电火花 5. 操作操作 5.1 常规充装常规充装 液化天然气汽车燃料的充装是通过一根独立的软管完成。充液时,首先将瓶内压 力泄放回收(降到 0.70.8mpa之间),将加气枪与(车用液化天然气气瓶)加气座 (j1)连接,然后启动加气机充液开关,液化天然气将通过连接软管进入气瓶内 胆。液体通过安装在内胆顶部的进液管注入。采取这种充液方式的目的是降低气瓶顶 部压力、对瓶内存留的液化天然气闪蒸气(bog)进行再液化回收以避免放空损失。 充装阀是一个单向阀,充液时液体在压力作用下自动进入气瓶,无需手动开关。当液 位达到额定位置时,充液自动停止。其作用原理是当液化天然气液体漫过顶部进液管 时,管口背压迅速升高并与充液压力平衡,压力达到加气机设定的停止压力(约 1.2mpa),此时加气机停止充液。 注意:注意:加气前应仔细检查各连接部件有无泄漏,若有则必须停止充装,在紧固无 泄漏后方可进行充装加液。 注意:注意:为保证气瓶有足够的压力对发动机供液体。建议气站给车辆充装的液体为 饱和液体,而且饱和压力为 0.65mpa 以上,否则会影响车辆的正常行车。 注意:注意:本气瓶虽然设有防过量充装装置,但为防止液体漫过气相管形成气堵而导 致安全阀提前起跳。请务必提前卸下回气装置,然后在充装完毕后再拔下加气枪。 注意:注意:两个瓶同时充装时,保证两个瓶的气相与液相之间相互不连通。 警告:警告:为确保充装安全,请务必保持加气枪与加气座的同心度,从而保证加气的 密封安全。一旦发生泄漏,必须立即停止加液。 警告:警告:为确保充装安全,加气站必须根据本气瓶的充装要求和特点,制定相应的 安全充装程序和完备的应急方案后放可对气瓶进行充液。 5.2 放空充装放空充装 可以从增压型气瓶向车用液化天然气气瓶中充装液化天然气,用一根充装软管将 增压型气瓶和车用液化天然气气瓶加气座(j- 1)相连后即可开始充液。当车用液化天 然气气瓶中的压力升高时,打开放空阀进行放空,但是必须确保增压型气瓶和车用液 10 化天然气气瓶的气体饱和压力不低于发动机所需的工作压力。连续充装直到液化天然 气从放空阀溢出,依次关闭放空阀和增压型气瓶充液阀并卸下充液软管。 注意:注意:一只完全充满的气瓶其压力上升十分迅速,可能导致安全阀开启;因此完 全充满的车用液化天然气气瓶应尽快使用,禁止长时间储存。 5.3 热瓶充装热瓶充装 通常将首次充装液化天然气前和停止工作两周以上的车用液化天然气气瓶称为 “热瓶”。热瓶的充装应当按照以下程序进行: l 首先向瓶内充入大约 15l 的液化天然气,静置,在瓶内液化天然气气化升压 的过程中,气瓶内胆也得到冷却; l 当瓶内压力达到正常工作压力后,进行系统的检漏; l 通过放空降低压力后即可按常规充装程序进行操作; 另外,放空充装程序也适用于一个已知的“热瓶”; 5.4 燃料供给燃料供给 供给发动机气体燃料是车用液化天然气气瓶系统最基本的功能。在系统不使用期 间,瓶内压力会升高。系统中分别设置有节约阀和稳压阀,其中节约阀的供气压力在 圣达因就已设定设定压力为 1.0mpa,当瓶内压力大于 1.0mpa时,节约阀开启供液管 将优先输出瓶气体直至压力低于 1.0mpa;稳压阀安装在发动机前端的供气管路上,用 来限制最高供气压力。以上阀门设定压力值均可按需进行调整。 5.5 液态供给液态供给 当气瓶的工作压力低于节约阀(e- 1)的设定压力时,节约阀将处于关闭状态。发 动机运转时,气瓶内的压力只将液体从气瓶低部通过出液管压出进入汽化器(pr), 液体经气化和升温后供给发动机。这种供气方式不会导致气瓶压力明显下降。上下双 瓶结构时,考虑到增压问题,建议优先使用上部气瓶内的液体。 5.6 气态供给气态供给 当气瓶的工作压力高于节约阀(e- 1)的设定压力时,节约阀将打开。 发动机运转 时,气瓶内的压力将把气相和液相燃料分别从气瓶的顶部通过气相管和底部出液管压 11 出,进入汽化器(pr)。这种气- 液混合流,在汽化器内被气化和加温后供给发动机。 这种方式对降低罐内的压力具有显著、重要的作用,在发动机的持续运转下气瓶内压 力最终降至节约阀的设定压力。 注意:注意:在通常供给情况下,汽化器都被供以液态燃料;但当节约阀开启时,它也 能接受气- 液两相混合汇流。 5.7 增压系统增压系统 打开增压截止阀(v- 3),当瓶内压力小于调节器(e- 4)设定压力时,调节器自动 打开,经过增压系统,低温液体被气化成气体回到气瓶顶部的气相空间,使瓶内压力 升高;当瓶内压力升到调节器设定压力时,此时调节器两端压力都维持在设定压力 值,调节器自动那个关闭。增压过程与压差有关,因此建议增压系统保持足够的高度 差。上下双瓶结构充装时,建议优先对上部的气瓶增压。当下部气瓶压力过低时,也 可通过上部气瓶对下部气瓶进行增压。 6. 气瓶安装气瓶安装 6.1 气瓶安装气瓶安装 液化天然气车用气瓶通过固定支座与车辆的底盘结构件相连,每个气瓶应在气瓶 两端焊缝内侧各设置一个带有橡胶护衬的固定支座。在纵列式布置当中为了确保使用 性能,气瓶的阀件端应朝车尾方向布置,并用鞍座固定在车辆的左侧或右侧。 6.2 附件安装附件安装 l 充液座 液化天然气车载罐既可以使用单管路系统,也可以使用双管路系统充装。圣达因 推荐采用 parker hannifin 公司生产的单软管充装组件(包括充气头和充气座)。充气 座应安装在一个固定可靠的刚性构件上。该构件应具有足够的强度能满足正常的充气 口对接和分离操作,同时应保证构件在加气软管没有卸掉汽车就驶离的情况下不会在 外部拉力的作用下被破坏。另外需要注意的是该构件应预留足够的空间安装放空快速 接头和压力表。充液口可以与充液单向阀直接连接,无须另外加装截止阀。充液口与 气瓶之间的充液管应尽量短。 12 谨慎:谨慎:当充液座安装在车辆的侧面时,建议把充液管弯成“s”形,以防止来自侧 面的外力撞击。 谨慎:谨慎:当放空座安装在车辆的侧面时,建议把充液管弯成“s”形,以防止来自侧 面的外力撞击。 l 压力表 压 力 表应当安装在便于在充液时观察的位置,圣达因 建议采用量程 为 02.8mpa(0400psig)的压力表,压力表的连接管线为 6 的不锈钢管(或 t2- m 铜管), 采用 m14x1 的螺纹接头与气瓶阀件端的压力表接头相连。 l 液位计/表 液位计显示器安装在汽车驾驶室内,需要供给 12v 或 24v 的电源。信号转换器安 装于气瓶的阀件端,从信号转换器到液位计显示的信号电缆根据需要适当延长。 谨慎:由于液位计显示器不防雨,所以必须安装在车辆内部。 谨慎:将变送器的 q9 电缆接头插入罐体上传感器的 q9 接口,连接时应保证连接 处干燥,并绝对的防水。 谨慎:为了保证本产品的使用寿命和安全,电源引线应该接到汽车电源开关之 后,即在汽车停止开动或熄火后,应使本产品处于断电状态。 l 汽化器 汽化器可以安装在供气管路中的任何位置,为了保证系统发挥最大功效,圣达因 建议汽化器的安装应尽可能地靠近气瓶,最大距离不超过 2 米,随机备有两个安装固 定支座。冷却液的流量应不低于 15l/分钟,其流向必须与汽化器内天然气的流向一 13 致。汽化器即可水平安装也可以垂直安装。天然气的进出口为 14 不锈钢管(或 t2- m 铜管)。 6.3 管件安装管件安装 l 安全阀 采用弹簧伺服、渗漏型安全阀,这种安全阀具有柔性阀座,当达到设定压力时, (阀芯)会逐渐打开(排气泄压)。每个安全阀都能满足气瓶在极端状态下的压力和 流量要求。主安全阀的放空管线应安装在车辆后部,向上并远离客仓,可以采用 1/4” 或更大口径的不锈钢管或铜管,圣达因建议只在主安全阀上安装放空管线;对于副安 装阀,可不安装放空管线。如果由于结冰或者碰撞造成管线堵塞从而引起主安全阀无 法工作,则副安全阀可以正常发挥作用。建议放空管应低于排水点安装,以防止可能 出现的积水。 谨慎:谨慎:建议采用管线从客仓引出排水管线。 l 供气管 供气管由两段组成:第一段是从气瓶到汽化器之间的低温管,第二段是从汽化器 出口到发动机控制装置的热管。为了减少管阻压降,供气管的直径应尽量大。供给发 动机的气体燃料密度低于液化天然气液体。所有的管线都必须固定可靠,以防止振 动,建议每隔 0.50.6mm 安装一个带有特氟龙或聚乙烯内衬的管线固定卡子。 供液管(低温管):外径 14 ,壁厚 1.5mm ,长度不超过 2米; 供气管 (热 管) :外径 14,长度不超过 4.5米。 6.4 管线管线 管线要采用不锈钢管或铜管,其连接、组装建议采用卡套式接头。所有的单向阀 和管件在安装时都可以使用扳手,但不正确的安装将引起泄漏。 6.5 密封密封 对于 1/2”以上的管螺纹,采用乐泰 pst567密封胶或生料带;小于 1/2”的管螺纹, 采用乐泰液力 hs569密封胶或生料带。 如果选用不锈钢管件则必须先使用乐泰 klean- n- prime 24163 表面活性剂进行表面 处理:对连接部位用 k- n- p24163进行处理、并凉干(最少 15分钟),然后再上胶。 14 安装时,用扳手顺时针拧紧管件,如果过了预紧点,马上停止,不要回退。 投入使用以前,密封胶必须经过静置处理:pst+knp 需要 4 个小时,hs+knp 需 要 30 分钟;如果不使用 knp 则 pst需要 3天,hs 需要 1天。 7维修保养维修保养 7.1 检漏检漏 可以用便携式甲烷探测器对车辆的燃气系统天然气泄漏点进行检查(应遵照探测 器制造商的说明书正确使用)。为确保车辆正常运行,应定期的进行系统检漏,如果 发现漏点应立即进行维修。在一些特殊条件下用探测器难以准确判断泄漏点时,可以 借助肥皂液检查漏点。 7.2 燃料泄漏燃料泄漏 任何燃料泄漏,一经发现必须维修: 如果是管螺纹泄漏应拆开连接、清洁连接面、使用规定的密封胶再组装。有关密 封胶的使用参见第六章。 如果是管件泄漏应对其解体并严格检查,如果螺母和卡套外观没有损伤则可继续 使用,重新安装管线并拧紧螺母,最后进行压力检漏。 如果在节约阀回路、安全阀根部或回路发现漏点,必须在开始维修之前将气瓶内 的压力放空至零。 7.3 零件更换零件更换 此部分包括液化天然气气瓶维护和保养的知识。在按以下程序进行操作前,应当 首先查阅设备运转记录和零部件装配图,根据图纸确定其正确位置。 l 安全阀安全阀 液化天然气气瓶的内胆作为一种压力容器,其最大工作压力是根据相关规范进行 设计和核定的,并经试验检测。在每个气瓶头部的铭牌上都打有公称工作压力的数 据。通常主安全阀开启压力为公称工作压力的 1.01.2倍(但不得大于 1.2倍)。 安全阀的更换应按以下程序进行: 1) 打开放空阀(v- 1),将罐内压力泄尽; 2) 拆下安全阀(sv- 1)或(sv- 2); 15 谨慎:谨慎:不得维修或重新调整安全阀。 3) 清理阀座内螺纹上的密封胶; 4) 安装新的安全阀。使用乐泰 hs569密封胶,详见第六章; 5) 对气瓶增压、检漏。 l 节约阀节约阀 当系统压力高于节约阀设定压力时,瓶内的气体通过节约阀与供往发动机的液化 天然气液体汇流,从而降低气瓶内压力。节约阀的压力在出厂前就已调整好,而且是 不可再调的。 通过观察阀体的结霜情况可以验证节约阀工作是否正常。在汽车运行时,如果气 瓶压力超过了设定工作压力,节约阀就会打开,瓶内的压力下降的同时,节约阀阀体 也会结霜。一旦气瓶内的压力达到了设定工作压力,节约阀就会关闭,同时节约阀阀 体上的霜也会逐渐融化(如果环境温度高于冰点)。 如果要更换节约阀必须停止使用气瓶,而且在拆下旧阀之前将瓶内残余燃料和压 力全部放空。 l 手动截止阀的组装手动截止阀的组装 用于液化天然气气瓶的手动截止阀在其转轴上加装了一个弹簧,用来自动补偿冷 热(转变时的机件)收缩和机械磨损。如果确认某个阀有问题,应按照以下程序进行 检修: 1) 打开放空阀(v- 1),将瓶内压力泄尽; 2) 如果维修放空阀,在解体前应将其加热; 3) 如果维修燃料供给阀(v- 2),应将气瓶中的液化天然气和压力全部放 空; 4) 拆下手柄固定螺钉(1)、垫片(2)、(3); 5) 拆下手轮(4)和垫片组件(27); 6) 拧开阀帽(10),取出阀杆(13)和阀杆密封; 7) 取出阀芯(15)和衬套组件; 8) 清洗阀座; 9) 更换受损零件并按与解体相反的步骤装回。 16 截止阀部件名称:截止阀部件名称: 1. 螺母 2. 花垫圈 3. 铭牌 4. 手轮 5. 弹簧垫圈 6. 平垫圈 7.密封垫圈 8. 筒形压环 9.阀 杆密封圈 10.阀帽 11. 铜垫圈 12.阀座密封圈 13. 阀杆 14.阀心 15. 阀心密封圈 16.阀座 l 真空失效真空失效 通常,伴随着真空失效液化天然气气瓶会出现瓶体瓶体结霜或瓶内压力急剧升高等现 象。但是对于一个新瓶或者一个久置未用的气瓶而言,由于其内胆温度较高,在充装 液体时压力上升也较快,这种现象应属正常。 过度的压力上升可以作为判断气瓶真空失效的依据之一。气瓶的外壳装有一个真空 塞,当气瓶真空失效时,真空塞会松动(正常情况下,真空塞被大气压压紧)。平 时,真空塞外套着一个塑料护帽。不要打开护帽或真空塞。不要打开护帽或真空塞。如果发现气瓶真空失效, 请送回厂家维修。 总之,真空失效是一个很少见的现象,通常气瓶的真空能够保持若干年,甚至超过 气瓶的使用寿命,在这期间气瓶的真空是(以很慢的速度)逐渐下降的。在固定式气 瓶上出现的所谓“软”真空可以通过压力的快速升高来判断。 如果气瓶真空塞未现异常,但又怀疑真空失效,就必须通过检查压力升高时间来判 断。 在测试气瓶的压力升高时间时,首先为气瓶加气,然后启动汽车直到瓶内的燃料还 剩 3/4 或 1/2 时停止,此时瓶内的压力在节约阀的控制下维持在正常工作压力水平。车 17 辆静置至少 12 小时,系统的压力升高率低于 0.3mpa/d 为正常。需要注意的是热瓶首 次充装或气瓶超量充装也会引起压力的急剧升高。 一个真空失效的气瓶,瓶内压力的变化非常明显;气瓶外壳,尤其是管路较为集中 的部位和支撑附近的温度比其它部位的温度低,外壳结霜或“发汗”与否取决于周围 环境的温度和湿度。这种冷凝现象的存在并不能作为判断一个气瓶真空度存在与否的 可靠指标,而气瓶压力升高率的测试才是最可靠、有效的判断方法。 一个已经真空失效的气瓶必须通过专用设备再次抽真空,这种操作可以

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