LNG接收站断电后的紧急处理和预防措施分析

2011-11-08何洪儒胡云跃郭志明

天然气技术与经济 2011年1期

何洪儒胡云跃郭志明

（中海福建天然气有限责任公司，福建莆田 351100）

0 引言

福建LNG 接收站电力系统由石海（1号）和东进（2号）两条110KV的电力输送线供应。当其中一条突然断电后，接收站主变电站里的线路开关会在8 s切换供电主线，保证接收站电力供应。当两条供电母线同时断电时，事故发电机会在极短时间（15 s）内启动，事故发电机启动后向应急电源供电（EPS）系统供电。

EPS 系统设计成能向检测系统、灭火系统、报警系统、应急照明系统（逃生及疏散）、DCS、以及一些对（液化天然气）站区和人员安全有重要性的一些设备的设施和辅助设施，提供持续和足够的应急电源供电。EPS 系统在装置恢复正常运行（开车）时或停车时、在失去主电源时供电。EPS 可提供应急柴油发电机、UPS（不间断供电）系统、直流电源系统3种类型的应急供电。应急柴油发电机可为接收站部分设备用记最少一天的用电量。UPS 电源自带电池，在失去应急供电时为不能中断电源的重要负载提供电能。直流电源系统自带电池，在失去应急供电时为不能中断电源的控制回路提供电能,该系统与应急网络相连。

2010年5月6日凌晨，接收站全场断电，UPS紧急供电，事故发电机迅速启动，接收站当时正在进行高压外输，P-0201C、P-0202A、P-0401C、P-1101C、C-0301B 等主要设备正在运行，断电后，上述设备因为断电停车，为防止工艺管线憋压，对接收站断电做了紧急处理，导通高压泵、ORV 等高压段管线，密切监控各管段参数。下面笔者将主要从工艺的角度阐述接收站断电后的紧急处理和预防措施。

1 接收站突然断电的紧急处理

接收站断电有两种情况：一种为1号和2号同时断电，二是1号或2号断电。断电时，接收站工艺情况有4种：有卸船，有外输；无卸船，无外输；有卸船，无外输；无卸船，有外输。

当无卸船、无外输时，接收站内只有码头、槽车、零输出循环在投用，断电后，只需要保证管线的工艺流程畅通，管道内没有憋压即可。由于卸船时断电不会对码头卸料造成太大影响，所以，只需要讨论对有外输时的影响。

下面讨论接收站1号和2号母线同时断电后，并且短时间（30 min及以上）供应不上的情况。

当班人员处理措施：中控人员分工协作，及时联系领导，报告断电事实以及断电导致的异常情况；及时和电气人员沟通，检查断电原因，询问送电时间；高压外输停止后，冷能空分厂生产受影响、冷轧钢厂生产受影响、下游输气干线管道压力低等问题而涉及到的沟通等。

其余人员处理生产区情况，由于设备较多，且工艺阀门是关键，由于气动阀门的电磁阀电源连接在UPS 上，所以突然断阀门不会立即动作，事故发电机故障未启、UPS 电源耗尽除外。为了防止UPS电源坚持时间过少，断电后，可以关闭中控室部分照明、监视器大屏幕显示器、以及次要的DCS 系统显示器等。接收站现场按岗位可以分为以下几部分。

1.1 公用工程

公用工程包括了空气（仪表、工厂空气）、氮气、水（生产、生活、消防水）、柴油等4个系统，仪表空气系统和柴油系统为密切监控的系统。

1）操作人员迅速去现场仪表空气压机厂房启动仪表空气压缩机（供电电源的每一次切换都需要人工启动），保证全场气动阀门仪表空气供应不间断，当仪表空气管网压力到达0.6 MPa时，控制点阀门将动作，带来严重后果。以现在工况为例，管网无供给，管网压力将在100 min左右降低至0.6 MPa；

2）断电以后，膜制氮停车，液氮会因下游管网压力下降而启动，可通过分析全场氮气用量，如码头卸料臂、槽车吹扫氮，以及再冷凝器注氮是否投用，关闭设备停止后的多余用氮（如再冷凝器注氮等）。

3）消防水管网压力会因消防稳压泵的停止运行降低致0.9 MPa以下，为了防止电力供应恢复后，电动消防泵和柴油消防泵由于逻辑自启（逻辑见附1），可让操作人员更改面板模式，选择为手动或检修，待恢复电力后，复位火气报警（DCS 上为Fire Alarm Terminal 00-XS-0001 Reset），投用电动消防泵和柴油消防泵。

图1 ORA-A流程图

接收站消防水管网压力由消防稳压泵间歇启动来维持，当管网压力低于1 MPa 时，消防稳压泵P-2101A 或B 启动，当管网压力等于或高于1.3 MPa时，消防稳压泵P-2101A 或B 停止。当管网压力低于0.9 MPa 时，电动消防泵启动，当压力继续降低，降至0.65 MPa 时，柴油消防泵启动；如果管网压力低于0.9 MPa时，电动消防泵未启动，30 s后，柴油消防泵启动。无论是电动消防泵还是柴油消防泵，它们投用后，海水会进入消防水管网，为了防止氯化物对消防水GRE管（玻璃纤维增强环氧树脂管）的腐蚀，停用后，须用淡水冲洗管道。

4）检查柴油泵进出口管线流程，事故应急发电机、柴油消防泵油箱进口管线流程，保证流程通畅，当油箱油位低时能够及时补充柴油，保证设备运行。

1.2 工艺

工艺区动设备繁多，如有设备在运行（即高压外输进行中），断电后，急需处理。

首先，高压泵和压缩机及其附属设备会因为突然断电导致停车（泵停，无ESD信号触发，高压泵出口ESDV 由于连锁将关闭），开架式气化器（ORV）会因为海水流量计11-FIT-1022（以ORV-A 为例，图1）检测到海水流量低（2640M3＊H）触发ESD 信号，导致进口管线线上的阀门04ESDV1021 和04FV1021关闭，出口管线上的04ESDV1022有可能延迟10 min后关闭（当ORV 内LNG 无水气化时，导致出口温度低至0℃）。中控人员和现场人员密切配合，处理因触发ESD 带来的异常状况，04ESDV1021 和04FV1021关闭后，两阀之间会因LNG气化膨胀，压力无处释放，导致憋压，可以打开两阀之间04TSV1026的旁路卸压。

其次，高压泵停止，出口ESDV 关闭，ORV 进口ESDV 关闭，两者之间管线也会因为残存LNG 的蒸发导致压力升高，可开启零输出循环阀门04FV0002 卸压。高压泵出口ESDV 关闭后，可开启高压泵出口双止逆阀旁路和出口球阀旁路防止憋压。

低温液体在密闭的空间内因热传递导致温度上升，升温后，热胀冷缩，压力升高，随着时间的推移，压力无处释放，导致憋压，憋压后对管道、阀门可能会带来不可逆转的影响。憋压时间的限度与密闭间的绝热性有关，站场LNG 管道虽有保温材料，但由于温差过大（管道内-135℃左右，管道外20℃左右，温差接近于150℃），热传递迅速，为了减少对本管段的影响，应优先处理。

1.3 码头

码头重要工作为卸船，卸船期间断电后，由于事故母线连接到码头变电站，并与卸料臂液压泵单元、靠泊系缆绞盘电机等连接，所以，接收站断电将不会对卸料及接送船只造成影响。然而，正在操作卸料臂时除外，由于应急柴油发电机在1号和2号母线同时断电后有15 s 左右的启动反应时间，所以操作卸料臂会有短暂停止，恢复后可继续。

码头栈桥以及卸船平台会因为紧急照明比平常照明少的缘故，照明会少掉很多，码头变电室、控制室空调会因切换供应电源而停止，防止意外（如有人摸黑上码头控制室盗窃等），当班人员应去码头变电室和控制室打开空调，以及看守码头控制室室内物品。

电解氯系统会因为断电后停止运行，连续加药泵、冲击加药泵、电解单元、稀释风机等停止，为了防止次氯酸钠收集罐液体因为重力流空（液位低于300 MM 无法启动），导致启动失败，可以关闭连续加药泵和冲击加药泵出口阀，保证液位维持在300 MM以上。

1.4 储罐

低压泵停止运行，防止管道内LNG 蒸发流失，为保持管道冷态，可以关闭码头循环阀和04FV0001上游蝶阀。

1.5 槽车

装车撬系统会因为罐内泵的突然停止，导致无LNG 进入低压输出管网而触发“零流量”报警，引发ESD信号，撬内的进出口紧急切断阀（ESDV）和流量控制阀（FV）将关闭，防止憋压，可以开启FV旁路或ESDV旁路。

由于接收站设备繁多，基本每套设备都分别有和1号或2号母线相连的的设计，所以在设备选择上就要求操作员尽量选择同一母线上的设备，防止如：1号母线断电后，低压泵、压缩机、海水泵等设备都停止运行，却有一台2号母线上的设备高压泵在运行的危险情况。由于接收站设备的维护保养、故障等多方面的原因，不可避免出现上述情况，出现上述情况后，冷静对待，接收站设备大都有一套自身保护逻辑，某些参数超出设定范围，设备将自我保护的停止运行。