CNG臂在国内LNG项目上的首次应用

2014-06-08王毅

石油化工建设 2014年2期

关键词：输气球阀甲板

王毅

海洋石油工程股份有限公司设计公司天津 300451

CNG臂在国内LNG项目上的首次应用

王毅

海洋石油工程股份有限公司设计公司天津 300451

针对接收站的设计要求对高压输气臂从配重、结构、液压快开快脱接头等技术特点做出详细的阐述。

CNG臂双配重液压快开快脱接头 FSRU

在天然气消费领域，城市天然气将会占据更大的比例，尤其冬季高峰用气量不断增加，峰谷差随之扩大，天然气供需矛盾逐渐突显。为了保证天津市冬季供气，加快项目进程，天津LNG项目采用了FSRU和陆地终端相结合的开发模式。作为国内首个浮式LNG项目，高压输气臂是本项目的关键设备，采用一用一备的设计，能够满足船岸连接的设计要求，从而达到由船向陆地输气的目的。

1 CNG臂的设计要求

来自LNG运输船的LNG首先通过卸料臂输送至LNG总管中，然后通过阀门控制，可分别输送至陆上LNG储罐或者通过装船臂输送至FSRU船。输送至FSRU船上的LNG首先通过加压外输气化，然后经高压气体外输臂输送至首站，接至天然气外输管网，然后进入城市管网。具体见图1。

高压输气臂（位号：TS-HGA-1001A/B）

设备直径：Φ300mm；

设备形式：DCMA；

设计流量：630000Nm3/h；

操作压力：5.0MPa(G)；

设计压力：FV/10.0MPa(G)；

操作温度：0℃；

设计温度：-40℃/60℃；

材料：低碳钢

2 CNG臂的结构组成

天津项目采用的是法国FMC公司设计制造的高压输气臂，主要由臂立柱、生产管汇、万向接头、快接快脱法兰（QCDC）、双关断球阀、配重、高压短管、液压系统、电控系统组成。输气臂的动作可以通过遥控器或现场控制盘手动传达动作指令到码头控制室PLC控制柜，经过处理后的信息，由PLC传输到CNG臂完成各种动作。主要包括氮气吹扫、试抓法兰、连接、锁紧、报警、关断、脱臂等功能。CNG臂的操作平台布置为三层分别为上层甲板标高18000mm，中层甲板标高13500mm，下层甲板8500mm。上层甲板布置设备现场控制盘，液压动力站等；中层甲板布置设备接管；下层CNG臂立柱生根（见图2）。

图1 CNG臂流程图

2.1 DCMA双配重结构卸料臂

根据本接收站设计及卸料臂的口径和臂长,DCMA(双配重结构卸料臂)是唯一也是最佳技术方案。只有这种双配重结构的卸料臂可以保证发生紧急脱离后,臂能够立即被抬高,避免臂碰撞到船舶汇管或护栏而产生火星造成的安全隐患。而单配重RCMA型式的臂在发生紧急脱离时，由于配重的结构设计型式，会先向前俯冲，之后才能被升高。

DCMA型式的卸料臂有两块独立的配重,分别用来平衡内臂和外臂。只有DCMA型式的卸料臂能够确保卸料臂在任何位置时, 配重梁都保持持续稳定的工作半径(无论臂在正常包络之内或之外）。这种臂的特别设计使其后部只占用很小的空间,确保不会碰到码头上的其它设备或结构。请注意,虽然其它型式的卸料臂原理上能够在特定区域内保持配重梁的活动范围（占用空间极大）,但是操作上的人为失误或其它意外情况难免发生,会卸料使臂意外超出正常工作包络,从而造成撞击码头管线等的事故,存在事故隐患。

图2 CNG臂布置图

2.2 紧急脱离后自动回收

发生紧急脱离后,FMC卸料臂能够完全被自动收回到高于船舶汇管2m的位置 (即使在失电情况下亦是如此),并液压锁定在此位置。之后操作员可控制并将臂收回到存储位置和/或把随船漂移走的那部分接回到臂上。按照EN1474标准设计紧急脱离后的自动完全回收归位。

2.3 旋转接头技术

旋转接头是卸料臂最关键的部件。FMC卸料臂的旋转接头内部结构采用嵌入式滚珠轨道，是高强度的不锈钢合成材料制成的。轴承滚珠不会与旋转接头本体发生任何直接接触，因此旋转接头本体不会因长期工作运转产生任何磨损而发生泄漏问题，同时更不会产生摩擦静电，引起火花，在危险区产生安全隐患。

2.4 液压快开快脱法兰

液压快开法兰可以很容易从高压管线上脱离和连接。在设计上，为了连接的便利，采用了自动对中导向连接系统。在完成连接法兰以后，导向柱可以折叠复位。另外，快开法兰上设计了2＂泄放阀门，当发生紧急脱离工况时，快开法兰和ESD关断阀发生联动，关断阀之间的高压气体同时通过快开法兰上的2＂球阀泄放，避免危险事故的发生。管汇上的工艺阀门之间的压力和液压快开法兰也是连锁的，就是说，当工艺阀门的压力降到1bar时，快开法兰脱离。