LNG加气站管线温度测量研究

刘卫东，杨建坤，付林丰

(中海油能源发展装备技术有限公司 天津 300457)

LNG加气站管线温度测量研究

刘卫东，杨建坤，付林丰

(中海油能源发展装备技术有限公司 天津 300457)

LNG加气站在实际运营过程中，其管线承受较低温度循环变化的温度载荷，由于 LNG管线普遍采用不锈钢金属管线，金属管线存在热胀冷缩现象，且管线之间多处为法兰连接，温度的重复变化给管线法兰密封带来了一定困难。为了解决这些问题，以某箱式LNG 加气站为研究对象，通过选取合适的温度测量仪表及方法对LNG管线的温度进行测量研究，并对测量结果进行了分析，测量研究结果为后期对 LNG管线温度场下的受力分析提供了必要条件。

LNG加气站 管线 温度测量

0 引 言

LNG主要成分是液态甲烷，由于其等质量体积仅为其气态的 1/600，便于储存与运输，是一种安全、清洁、高效能源，因而 LNG燃料汽车得到了越来越广泛的应用。LNG加气站是实现天然气清洁高效利用的重要工作站，专为LNG燃气汽车加气而用。

LNG加气站在实际工作过程中，部分管线承受较低温度至常温的温度循环载荷作用，该温度变化对管线结构强度有着较大影响，计算管线在温度载荷作用下的应力和变形，需要了解管线温度的实际变化情况。因此，有必要对管线温度进行测量分析研究。

图1 温度测量系统示意图Fig.1 Schematic diagram of the temperature measurement system

1 LNG管线温度测量仪表及方法

首先，对 LNG管线温度的信号进行采集，这就需要选用合适的测量仪器及设备，主要包括计算机、动态信号分析系统、温度变送器及数据线等。测量方法是将温度变送器安装固定在所测管道的外壁来测量 LNG管线温度，通过数据线将温度变送器与动态信号分析系统连接，将采集到的温度信号传送到动态信号分析系统，再通过信号线将温度信号传送到计算机进行存储、分析与处理，本次温度测量系统示意图如图1所示。

由于天然气是可燃性气体，在对 LNG加气站管线进行温度测量时，必须考虑实际操作的安全性。故本次测量采用了防爆温度变送器，所用温度变送器的详细参数如表1所示。

表1 温度传感器参数Tab.1 Temperature sensor parameters

在进行温度测量之前，为了保证测量结果准确可靠，使用恒温槽对温度变送器进行了检测和标定，所用测试仪器和设备如图2所示。

图2 测量系统的检测与标定用仪器和设备Fig.2 Instrument and equipment of measurement system for testing and calibration

由于变送器的恒温槽可提供的温度范围为-50～50,℃，因此只对温度变送器在该温度范围内的性能进行了验证。变送器在-50～50,℃温度范围内的测量标定结果如表2所示。

表2 形卡测量系统的标定结果Tab.2 Results of measurement system calibration

为检验测量系统的线性度，将表2中标定的数据导入Origin软件中进行处理。从处理结果可知，温度变送器在-50～40,℃温度范围内线性度良好，而在50,℃点有个别变送器偏差较大。LNG管线外壁温度处于 10,℃以下，而变送器在-50～10,℃温度范围内线性度良好，且每个变送器在各个温度点的实测温度与标准温度值的偏差基本相同，因此，可认为温度变送器性能良好。

2 LNG测点位置选取及结果分析

图3 LNG加气站的管线分布及测点布置Fig.3 The distribution and arrangement of measuringpoints of the pipeline in a LNG station

图4 不同温度测点同一天内的温度变化图Fig.4 Different temperature measuring points’ temperature variation within the same day

根据LNG加气站在实际运行过程中各管线的温度情况，结合 LNG加气站管线结构，选取温度变化范围较大、变化较频繁的管线的合适部位作为测温测点对某LNG加气站管线温度进行测量，LNG加气站的管线分布及测点布置如图3所示。

此次测量根据各管线所处温度的变化情况，在潜液泵出液管线上布置了4个测点，按照管内液体流向依次为测点H、测点C、测点A、测点D。在回气管上布置了两个测点，分别是测点F和测点G，为了保证测量结果的准确性及消除环境等因素的影响，对其进行了7,d不间断测量，选取了同一天内各个管线所对应的温度变送器所测量的温度进行比较分析，其温度变化规律如图 4所示。测点 F与泵出液管上 4个测点的温度变化曲线基本吻合，并且“沿管内 LNG介质流向，距离潜液泵越远的测点(测点 H)温度越低，而越靠近加液口的测点(测点 D)温度越高”这一规律在加气站频繁加液时显现得更加明显。

3 结 语

本文通过对某LNG加气站的管线温度进行实际测量研究分析，得到了 LNG管线温度的变化量值及规律，该结果为后期 LNG管线的温度场下的受力变形研究提供了重要的数据。

［1］ 钟伟，廖长缨，黄小美. 车用 LNG的发展现状与市场前景分析[J]. 煤气与热力，2013(1)：10-13.

［2］ 杨述斌. 工业现场温度采集系统设计与实现[J]. 中国科技信息，2007(23)：75-76.

［3］ 吴永. 基于网络的单片机多点温度采集系统的设计[J]. 计算机测量与控制，2010(4)：959-960.

On Pipeline Temperature Measurement in LNG Filling Stations

LIU Weidong，YANG Jiankun，FU Linfeng
(CNOOC EnerTech Equipment Technology Co.，Ltd.，Tianjin 300457，China)

During the actual operation process of LNG filling stations，pipelines have to endure low temperature cycling loads．As the pipelines are normally made of stainless steel，featuring thermal expansion and contraction，many are connected by flanges，and repeated changes in temperature bring some difficulties to flange seals．In order to resolve these problems，a type of LNG filling station was taken as the research object and temperatures of LNG pipeline were measured by choosing suitable temperature measuring instruments and methods．Then，numerical analysis of measurement results was carried out，which will provide necessary conditions for LNG pipeline stress analysis under temperature field.

LNG filling station；pipeline；temperature measurement

TK311

A

1006-8945(2016)01-0049-03

2016-01-05