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國產(chǎn)與進口槽車裝卸撬比較

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對上海天然氣管網(wǎng)有限公司五號溝LNG站內(nèi)使用的國產(chǎn)和進口槽車裝卸撬的工藝、管道布置、冷卻方式、卸液臂原理和裝載速度等方面進行了比較，匯總了兩種槽車裝卸撬的優(yōu)劣方面。

天然氣LNG槽車裝卸撬

LNG槽車裝卸撬是對槽車進行LNG裝載和卸載的設(shè)備。上海天然氣管網(wǎng)有限公司五號溝LNG站一期采用日本Niigata的技術(shù)，純進口；二期采用連云港遠(yuǎn)洋流體設(shè)備公司純國產(chǎn)的槽車裝卸站。以下對兩種槽車裝卸撬進行比較。

1　管道布置比較

進口槽車裝卸撬外國產(chǎn)槽車裝卸撬外形見圖1、圖2。

圖1　進口槽車裝卸撬外形

圖2　國產(chǎn)槽車裝卸撬外形

從圖1和圖2中可以看出，進口槽車裝卸撬與國產(chǎn)裝卸撬的主管道布置類似，排列緊密，主要有裝車管、卸車管、回氣管、BOG排放管、天然氣管和氮氣管。進口槽車裝卸撬的支管布置比較復(fù)雜，安全閥的進液管和排氣管都較長，裝卸臂尺寸較長，豎直放置；國產(chǎn)撬的管道布置比較簡潔，安全閥的進液管和排氣管較短，裝卸臂水平布置。

2　裝卸臂比較

2.1裝卸臂外形

進口和國產(chǎn)裝卸撬的裝卸臂見圖3、圖4。

圖3　進口裝卸撬的裝卸臂外形

圖4　國產(chǎn)裝卸撬的裝卸臂外形

從圖3和圖4可以看出，進口裝卸撬的裝卸臂自由度更高，與槽車連接的范圍更大；國產(chǎn)裝卸撬的自由度略小，槽車需要準(zhǔn)確停好位置后，才能與裝卸臂連接。

2.2轉(zhuǎn)接頭

進口裝卸臂轉(zhuǎn)接頭和國產(chǎn)裝卸臂轉(zhuǎn)接頭見圖5、圖6。

圖5　進口裝卸臂轉(zhuǎn)接頭

進口裝卸臂轉(zhuǎn)接頭為日本Niigata裝卸系統(tǒng)公司的產(chǎn)品，是世界三大LNG卸料臂生產(chǎn)廠家之一。轉(zhuǎn)接頭內(nèi)的填料采用KEL-FGU，水封、靜密封、球塞密封及次級填料都采用PTFE，再加上精湛的制造工藝，生產(chǎn)出來的轉(zhuǎn)接頭無需氮氣吹掃密封，轉(zhuǎn)接頭內(nèi)長時間充裝-162 ℃的LNG后，轉(zhuǎn)接頭仍能靈活的轉(zhuǎn)動，表面只有輕微的霜凍，屬于長期無故障免維護轉(zhuǎn)接頭。

圖6　國產(chǎn)裝卸臂轉(zhuǎn)接頭

國產(chǎn)裝卸臂采用連云港遠(yuǎn)洋流體設(shè)備公司自主研發(fā)的產(chǎn)品，轉(zhuǎn)接頭的最大特點，是在充裝LNG的過程中，轉(zhuǎn)接頭內(nèi)要時時用氮氣進行吹掃，否則轉(zhuǎn)接頭會凍住，無法轉(zhuǎn)動，等升溫解凍后才能轉(zhuǎn)動。

2.3裝卸臂的平衡調(diào)節(jié)

進口臂的平衡調(diào)節(jié)見圖7。

圖7　進口臂平衡調(diào)節(jié)示意

進口臂是通過改變主配重在配重梁上的位置進行平衡調(diào)節(jié)。要進行平衡調(diào)節(jié)，用繩子保持內(nèi)臂水平，然后，移動配重至平衡位置。如果內(nèi)臂要向上移動，將配重向里移動。如果內(nèi)臂要向下移動，將配重向外移動。調(diào)節(jié)完成之后，可靠地緊固調(diào)節(jié)螺栓上的螺母。

國產(chǎn)的LNG裝卸臂的平衡方式是彈簧缸平衡式，見圖8。理想的平衡效果是：空載(管道內(nèi)沒有介質(zhì))情況下，操作范圍內(nèi)，外臂可在垂直平面內(nèi)任何角度都能平衡。

圖8　國產(chǎn)臂平衡調(diào)節(jié)示意

這兩種平衡方式的裝卸臂在實際操作中，進口臂操作更方便，更容易與槽車的法蘭接口對接，槽車可?？康奈恢梅秶?；國產(chǎn)臂由于受到彈簧缸的作用，操作起來比較緊，需要更大的力氣才能完成與槽車的法蘭接口對接，由于國產(chǎn)臂比較短，導(dǎo)致槽車可?？康奈恢梅秶冗M口裝卸撬小。

3　工藝流程比較

進口槽車裝卸撬和國產(chǎn)槽車裝卸撬工藝流程見圖9、圖10。

圖9　進口槽車裝卸撬工藝流程

圖10　國產(chǎn)槽車裝卸撬工藝流程

槽車裝卸撬總的工藝流程分為兩種，裝車工藝和卸車工藝。裝車工藝是通過儲罐內(nèi)的液下泵將LNG輸送到槽車裝卸撬的裝車管道，通過撬內(nèi)的壓力和流量控制，將LNG裝入槽車內(nèi)，同時，槽車內(nèi)原有的天然氣和裝車過程過產(chǎn)生的BOG(蒸發(fā)氣)氣體，通過撬內(nèi)的BOG回氣管輸送到站區(qū)內(nèi)的BOG壓縮機，加壓后輸送至城市管網(wǎng)。

卸車工藝是利用站區(qū)內(nèi)輸送總管內(nèi)的高壓天然氣，經(jīng)過槽車裝卸撬內(nèi)的回氣管道，輸送到槽車內(nèi)，利用天然氣壓力將槽車內(nèi)的LNG壓至撬內(nèi)的卸車管道，再通過站區(qū)內(nèi)的管道裝入到儲罐內(nèi)。

進口槽車裝卸撬的設(shè)計壓力為1.46 MPa，設(shè)計溫度為-165～65 ℃，設(shè)計流量為100 m3/h。

國產(chǎn)槽車裝卸撬的設(shè)計壓力為1.46 MPa，設(shè)計溫度為-196～65 ℃，設(shè)計流量為60～80 m3/h。

從兩張工藝流程圖中可以看出，基本的工藝流程是相同的。存在以下幾點不同：

(1)在回氣管上，進口撬采用流量調(diào)節(jié)閥(FCV101)控制回氣的流量，國產(chǎn)撬采用壓力調(diào)節(jié)閥(PCV201)控制回氣的壓力，這是兩家制造廠家設(shè)計理念的不同，通過流量或壓力都能控制回氣的速度，防止流速太快，對下游產(chǎn)生影響，同時間接的控制著裝車的速度。如果下游BOG管道足夠長，管徑足夠大，或者BOG的處理能力足夠大的情況下，不用刻意控制回氣的流速和壓力，完全可以通過裝車管的LNG流速控制裝車速度，在日常生產(chǎn)過程中可以對流量調(diào)節(jié)閥和壓力調(diào)價閥設(shè)置較大的控制范圍，對壓力或者流量出現(xiàn)意外波動時進行控制，保護裝卸撬的安全。

(2)進口裝卸撬比國產(chǎn)裝卸撬多一根從裝卸液臂連接至卸車管的管道(DN50-20SP11-LNG-104，圖中加粗管道)，這決定了兩種裝卸撬的冷卻方式和裝卸撬在裝好車或卸好車后裝卸臂處的LNG的蒸發(fā)方式不同。

(3)氮氣接入點不同。進口裝卸撬的接入點在手動閥V111和V120閥門(裝卸臂前端的最后一道閥門)的前端，國產(chǎn)裝卸撬的接入點在手動閥V229和V231閥門的后端，這決定了裝卸車結(jié)束后的吹掃方式不同。

4　冷卻方法比較

槽車裝卸撬在第一次使用或長時間不裝卸車后再使用時，需對撬體進行冷卻。

進口裝卸撬的冷卻分三步進行。

第一步：來自儲罐內(nèi)的LNG到達(dá)槽車裝卸撬的裝車管后，經(jīng)過裝卸撬的V123、XV103、FCV103、XV104、V129閥門后，回到儲罐，對DN100主管道進行冷卻。

第二步：打開閥門V116、V122，形成新的循環(huán)回路，對裝車管的后半段進行冷卻。

第三步：裝車管與槽車連接后，緩慢打開V120閥門，對裝卸臂進行冷卻。全部冷卻好后，就可以裝車了。

國產(chǎn)槽車裝卸撬的第一步與進口裝卸撬的第一步完全一樣，待第一步冷卻好后，需要裝車管與槽車連接，緩慢打開V235和V231閥門，對裝車管的后半段進行冷卻。國產(chǎn)裝卸撬的冷卻要比進口撬慢。

5　裝車結(jié)束后吹掃方式比較

在裝車結(jié)束后，需用氮氣對裝卸臂進行吹掃后，確保裝卸臂內(nèi)無液體后才能將裝卸臂與槽車分離。

進口液相裝卸臂裝車結(jié)束后吹掃步驟：

(1)關(guān)閉V116，打開V115和V119閥門，利用氮氣將裝卸臂內(nèi)的殘液壓入槽車內(nèi)，然后關(guān)閉槽車上部進液閥。

(2)然后打開V122閥門，對卸液管進行吹掃，泄壓。

(3)最后打開V121閥門，確認(rèn)卸液臂內(nèi)無液體后，可以將裝卸臂與槽車分離。

進口氣相臂裝車結(jié)束后吹掃步驟：

(1)關(guān)閉V109，打開V105和V108閥門，將裝卸臂內(nèi)的氣體吹掃到槽車內(nèi)。

(2)然后打開V110閥門，對回氣臂進行吹掃，泄壓。

(3)最后打開V112進行泄壓，將氣相裝卸臂與槽車分離。

國產(chǎn)液相裝卸臂裝車結(jié)束后吹掃步驟：

(1)關(guān)閉V230，打開V232閥門，并打開槽車液相上進閥門，進行吹掃，然后關(guān)閉槽車液相上進閥門。

(2)然后打開V230閥門，對液相臂進行吹掃，然后關(guān)閉V230閥門。

(3)最后打開槽車液相放空閥，進行泄壓，可將液相裝卸臂與槽車分離。

國產(chǎn)氣相臂裝車結(jié)束后吹掃步驟：

(1)打開V228閥門，并打開槽車氣相進氣閥門，進行吹掃，然后關(guān)閉槽車氣相進氣閥門。

(2)然后打開槽車氣相放空閥，進行泄壓，將裝卸臂與槽車分離。

進口裝卸撬和國產(chǎn)裝卸撬的吹掃步驟大致相同，由于兩種撬的氮氣接入點不同，進口撬對整根裝卸臂進行了吹掃，還設(shè)有一根排液管，在裝卸臂末端可以檢測液相臂內(nèi)是否還有液體。國產(chǎn)裝卸撬只對裝卸臂的末端進行了吹掃，裝卸臂的前段未進行吹掃，在吹掃的過程中，還需借助槽車上的氣相和液相放散口進行放散。由于無法檢測液相臂內(nèi)是否還有液體的存在，需要吹掃的時間長一些，才能確保操作的安全。

6　裝載速度比較

兩類裝卸撬的裝載速度比較見圖11。

從圖11中可以看出，進口裝卸撬的裝卸速度比國產(chǎn)裝卸撬要快，給同一槽車裝載20 t LNG，進口裝載撬可以比國產(chǎn)裝載撬節(jié)約14分鐘。

圖11　兩類裝卸撬的裝載速度比較

7　結(jié)語

隨著國內(nèi)天然氣使用不斷普及，槽車運輸LNG量在逐年攀升，LNG裝卸撬的數(shù)量在逐年增加，國內(nèi)LNG裝卸撬的制造技術(shù)也在不斷提高，在逐步的追趕國外先進制造廠家的技術(shù)水平。

在轉(zhuǎn)接頭的關(guān)鍵技術(shù)上，國內(nèi)制造水平還不及國外；國內(nèi)設(shè)計的裝卸撬的裝載速度過于保守，但國內(nèi)制造廠家的維修響應(yīng)速度占據(jù)絕對優(yōu)勢。

Comparison of Domestic and Imported Tanker's Loading and Unloading Skid

Shanghai Natural Gas Pipeline Network Co., Ltd.Zhang Taijie

In this paper, domestic and imported tanker's loading and unloading skid process, piping, cooling, liquid unloading arm's principle and loading speed in Wuhaogou LNG terminal are compared, then summarizes the advantages and disadvantages of two kinds of tanker's loading and unloading skid.

natural gas, LNG, tanker, loading and unloading skid