LNG 槽车装车橇应用和国产化进程

宋 坤 衣 鹏 胡贤文

中海石油气电集团有限责任公司，北京 100007

0 前言

随着人们对LNG 绿色能源认识的提高，近10 年来LNG 项目的设计和建设在国内快速发展， 约有近百个液化厂和接收站投入运行［1］。随着LNG 产业链的延伸，国内大量LNG 卫星站和LNG 加气站建成投运，LNG 液态销量不断增大， 在LNG 从接收站和液化厂到达LNG 卫星站、 加气站等中小型用户的环节中，LNG 槽车运输是应用最广泛的方式［2］。 需要建设大量的LNG 槽车装车设施。 目前在已投入运营的LNG 接收站中，多数槽车装车系统为进口产品，从运营情况看，存在售后服务差，备品备件昂贵且采办周期漫长等问题。 LNG 槽车装车橇系统的国产化需求越来越迫切。

1 槽车装车橇简介

LNG 槽车装车橇（以下简称“装车橇”）是指将每一个LNG 装车鹤位内的仪表和设备集成在一个专用的框架结构内，在工厂内实现预制、集成组装和测试的一体化橇装设施［3］。主要由一对装车和回气鹤管、流量计、静电报警控制器、压力变送器、装车流量控制阀、紧急切断阀、相关管道和批量控制器等组成，见图1。装车橇在工厂内应进行系统强度、气密性测试和系统功能测试，系统测试合格后出厂。 装车橇到达用户现场，连接地角螺栓、工艺管线、供电线路和通讯线路后，经过简单的调试就可以投入使用。

图1 典型的装车橇

与传统的装车控制系统就地组装比较，装车橇可以节省现场设计和现场施工量，缩短项目工期，提高装车控制系统的质量。

2 国外主要装车橇供货商情况

目前，国际上的装车橇供货商主要有两家，即法国的FMC 和日本的NIIGATA， 另外著名的控制系统制造商EMERSON 公司也可利用德国SVT 公司的装车鹤管集成装车橇，但其所占市场份额极小。

2.1 FMC 公司产品

FMC 公司总部、 主要工厂和办事处位于法国桑斯， 在印度尼西亚建有组装厂，FMC 在流体运输方面有40 多年经验，提供的产品和服务包括输油臂、LNG装卸臂、计量系统和流量控制系统等。

FMC 公司多年从事LNG 装卸业务， 生产的LNG装车橇具有结构紧凑，轻便，操作简单，可以增大装车工作区域等特点， 旋转接头采用FMC 专利结构的设计——双重密封系统， 轴承滚珠位于嵌入式轨道内，避免了滚珠与旋转接头本体之间的磨损。

2.2 NIIGATA 公司产品

NIIGATA 前身为东京贸易商会， 于1959 年与世界上最早开发了全钢制装载臂的生产厂家美国Chiksan 公司（现FMC 公司）签订了技术合作协议，其产品与FMC 产品构造相同， 在配重模式和逻辑控制上拥有自己的特色。整体橇装布局合理，操作轻便灵活。为提高密封性，旋转接头也采用了双重密封结构。 通过增加与封口为同样结构的外压用密封，阻止了外部介质进入球轴承部分，见图2。

图2 国外装车橇及旋转接头示意

3 国内装车橇供货商情况

中国LNG 装车橇供货商的成长要归功于国内的第一个LNG 接收站——广东大鹏LNG 接收站项目（简称广东大鹏项目），广东大鹏项目并未成橇采购槽车装车橇，而是采用传统的就地配管、安装模式，单独采购安装LNG 装车鹤管和回气鹤管［4］。 2007 年广东大鹏项目安装了6 套法国FMC 装车鹤管， 但到2009年质保期后，由于FMC 公司供货服务较差，装车橇的备件采办期长达6 个月，不能保证装车橇及时更换备件，导致LNG 槽车装车不能满足生产需求。 为此广东大鹏项目联合中国远洋运输集团下属连云港远洋流体装卸设备有限公司共同研制国产装车鹤管，经过两年多的努力，终于研制出国内第一代LNG 装车鹤管，并在广东大鹏项目先后安装了14 套。

2011 年初， 连云港远洋流体公司4 个月内为中石油江苏如东LNG 接收站生产了10 套LNG 槽车装车橇，见图3，保证了江苏如东LNG 接收站于当年6 月投产，目前运行时间超过1a，状态良好。 同年12 月该公司又为中石油大连LNG 接收站提供了4 套LNG 汽车装车橇，从而奠定了该公司在这一产品的国内领军地位。

图3 槽车装车橇外形及尺寸

同年， 第一代LNG 装车鹤管的第一专利人担任了江苏长隆科技有限公司技术副总，并研制出第二代鹤管，见图4。目前1 套第二代鹤管在广东大鹏项目中已替换FMC 鹤管进行试用运行， 并已正常装车100余车，使用情况较好，没有出现旋转接头冻堵和泄漏等情况。

图4 LNG 装车臂

3.1 国内槽车装车橇主要参数

表1 国内槽车装车橇主要参数

3.2 国产LNG 装车橇产品特点

设计用于管道系统与罐车之间传输流态产品；

介质：LNG；

定位、定量检测；

自支撑，弹簧平衡机制；

操作模式：手动、气动、液压；

管道材料：不锈钢304L/316L；

旋转接头：见表2；

装卸两用，可两侧装车；

PG，TIT，PIT 仪表全部采用控制系统集中显示，便于现场人员操作控制。

4 国内外产品对比

国内外LNG 槽车装车橇综合情况对比见表3。

表2 国内第一代鹤管与第二代鹤管旋转接头比较

表3 国内外LNG槽车装车橇综合情况对比

由表3 可见，国内槽车装车橇与国外成熟设备相比，具有供货期短，价格便宜20%以上等优点，售后服务和备品备件供货及时，操作控制程序可根据项目差异进行调整；关键零件的国产化基本成熟，但最大的问题是如何保证厂家采用的国产材料的稳定性。

连云港远洋流体为应对广东大鹏项目7 套装车鹤管旋转接头轴承滚珠低温变形，导致装车臂装车后冻结不能回位，在7 套装车臂回厂检修时购置了1 台红外测分仪用于国产轴承滚珠等关键零件低温测试后的尺寸检验，以保证最终产品出厂质量的稳定性。

5 装车橇关键技术点分析

a） 最核心的关键技术点是鹤管上的5 个旋转接头质量［5］，旋转接头既要保证低温结霜情况下自由运动，又要确保泄漏量符合国际规范要求，各厂家的旋转接头皆为其专利产品，并各具特点。 国内旋转接头的特点表2 已有介绍， 相对而言法国FMC 的旋转接头采用轴承滚珠位于嵌入式耐磨轨道内，避免了滚珠与旋转接头本体之间的摩擦，使用寿命最长，但广东大鹏项目长期使用中也发现了密封圈变形泄漏等问题。

b） 装车橇内工艺管线的设计和接收站内工艺控制程序息息相关。 通过对福建蒲田、广东大鹏和江苏如东3 个已运行项目的调研和分析，在装车橇内预留1 根LNG 排液管线，并在槽车装车区内单独设立1 个低温排液罐， 有效地将超装工况下槽车内的LNG 反卸出来。同时在槽车装车回气BOG 管线母管上配备1个压力控制阀， 既能够减缓大量槽车装车时BOG 量波动对接收站BOG 处理系统的影响， 又可使低压的BOG 装载到槽车内，以增加槽车运量。

c）装车控制的优化［6］。 虽然各供货商都能提供完整的装车控制设备和程序， 但如日本NIIGATA 不在各装车橇配备单独的PLC，而统一由放置在槽车控制室内的控制系统控制。 控制程序中步骤复杂，工况确认过多，虽然操作安全性高，但装车效率低，且槽车橇失去了独立操作功能。 国内厂家应结合各用户槽车装车运行的具体操作情况， 优化整理出一套安全可靠、适应性强、界面友好且效率高的槽车装车控制程序。

6 结论

通过近年的发展， 国产LNG 槽车装车橇这一新型产品已跨过了实验期， 基本具备了与国外竞争力，并正逐步替代进口产品； 这一产品的科技含量较高，涉足的企业尚少，还未产生无序价格竞争。 借此发展良机，相关部门和企业应尽快制定产品行业标准并尽可能提升为国家标准，以规范企业入门要求，提前避免产品成熟后一拥而上、鱼龙混杂的局面。

［1］ 邢 云. 液化天然气项目管理手册［M］. 北京：石油工业出版社，2012：43-55.Xing Yun. Liquefied Natural Gas Project Management Manual［M］.Beijing：Petroleum Industry Press，2012：43-55.

［2］ 黄海东， 黄 威. 液态天然气销售对燃气发电市场的影响［J］. 能源与节能，2012，（8）：7-9.Huang Haidong，Huang Wei.Influence of LNG Liquid Sales on Gas Generation Marketing ［J］. Energy and Energy Conservation，2012，（8）：7-9.

［3］ 贺 耿， 王 正， 包光磊.LNG 槽车装车系统的技术特点［J］. 天然气与石油2012，30（4）：11-14.He Geng，Wang Zheng，Bao Guanglei.Technical Characteristic of LNG Truck Loading System ［J］.Natural Gas and Oil，2012，30（4）：11-14.

［4］ 杜光能. LNG 终端接收站工艺及设备［J］. 天然气工业，1999，19（5）：82-86.Du Guangneng. LNG Terminal Technology and Equipment［J］.Natural Gas Industry，1999，19（5）：82-86.

［5］ 熊光德， 毛云龙.LNG 的储存和运输［J］. 天然气与石油，2005，23（2）：17-20.Xiong Guangde，Mao Yunlong. Gathering and Transportation of LNG ［J］.Natural Gas and Oil，2005，23（2）：17-20.

［6］ 杨建坡.LNG 槽车装车操作方式及其优化措施［J］.油气储运，2012，31（B05）：41-43.Yang Jianpo.LNG Truck Loading Operation and Optimization Measures［J］. Oil & Gas Storage and Transportation，2012，31（B05）：41-43.