LNG接收站斷電后的緊急處理和預(yù)防措施分析

何洪儒 胡云躍 郭志明

（中海福建天然氣有限責(zé)任公司，福建 莆田 351100）

0 引言

福建LNG 接收站電力系統(tǒng)由石海（1號(hào)）和東進(jìn)（2號(hào)）兩條110KV的電力輸送線供應(yīng)。當(dāng)其中一條突然斷電后，接收站主變電站里的線路開(kāi)關(guān)會(huì)在8 s切換供電主線，保證接收站電力供應(yīng)。當(dāng)兩條供電母線同時(shí)斷電時(shí)，事故發(fā)電機(jī)會(huì)在極短時(shí)間（15 s）內(nèi)啟動(dòng)，事故發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后向應(yīng)急電源供電（EPS）系統(tǒng)供電。

EPS 系統(tǒng)設(shè)計(jì)成能向檢測(cè)系統(tǒng)、滅火系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、應(yīng)急照明系統(tǒng)（逃生及疏散）、DCS、以及一些對(duì)（液化天然氣）站區(qū)和人員安全有重要性的一些設(shè)備的設(shè)施和輔助設(shè)施，提供持續(xù)和足夠的應(yīng)急電源供電。EPS 系統(tǒng)在裝置恢復(fù)正常運(yùn)行（開(kāi)車(chē)）時(shí)或停車(chē)時(shí)、在失去主電源時(shí)供電。EPS 可提供應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)、UPS（不間斷供電）系統(tǒng)、直流電源系統(tǒng)3種類(lèi)型的應(yīng)急供電。應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)可為接收站部分設(shè)備用記最少一天的用電量。UPS 電源自帶電池，在失去應(yīng)急供電時(shí)為不能中斷電源的重要負(fù)載提供電能。直流電源系統(tǒng)自帶電池，在失去應(yīng)急供電時(shí)為不能中斷電源的控制回路提供電能,該系統(tǒng)與應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)相連。

2010年5月6日凌晨，接收站全場(chǎng)斷電，UPS緊急供電，事故發(fā)電機(jī)迅速啟動(dòng)，接收站當(dāng)時(shí)正在進(jìn)行高壓外輸，P-0201C、P-0202A、P-0401C、P-1101C、C-0301B 等主要設(shè)備正在運(yùn)行，斷電后，上述設(shè)備因?yàn)閿嚯娡＼?chē)，為防止工藝管線憋壓，對(duì)接收站斷電做了緊急處理，導(dǎo)通高壓泵、ORV 等高壓段管線，密切監(jiān)控各管段參數(shù)。下面筆者將主要從工藝的角度闡述接收站斷電后的緊急處理和預(yù)防措施。

1 接收站突然斷電的緊急處理

接收站斷電有兩種情況：一種為1號(hào)和2號(hào)同時(shí)斷電，二是1號(hào)或2號(hào)斷電。斷電時(shí)，接收站工藝情況有4種：有卸船，有外輸；無(wú)卸船，無(wú)外輸；有卸船，無(wú)外輸；無(wú)卸船，有外輸。

當(dāng)無(wú)卸船、無(wú)外輸時(shí)，接收站內(nèi)只有碼頭、槽車(chē)、零輸出循環(huán)在投用，斷電后，只需要保證管線的工藝流程暢通，管道內(nèi)沒(méi)有憋壓即可。由于卸船時(shí)斷電不會(huì)對(duì)碼頭卸料造成太大影響，所以，只需要討論對(duì)有外輸時(shí)的影響。

下面討論接收站1號(hào)和2號(hào)母線同時(shí)斷電后，并且短時(shí)間（30 min及以上）供應(yīng)不上的情況。

當(dāng)班人員處理措施：中控人員分工協(xié)作，及時(shí)聯(lián)系領(lǐng)導(dǎo)，報(bào)告斷電事實(shí)以及斷電導(dǎo)致的異常情況；及時(shí)和電氣人員溝通，檢查斷電原因，詢(xún)問(wèn)送電時(shí)間；高壓外輸停止后，冷能空分廠生產(chǎn)受影響、冷軋鋼廠生產(chǎn)受影響、下游輸氣干線管道壓力低等問(wèn)題而涉及到的溝通等。

其余人員處理生產(chǎn)區(qū)情況，由于設(shè)備較多，且工藝閥門(mén)是關(guān)鍵，由于氣動(dòng)閥門(mén)的電磁閥電源連接在UPS 上，所以突然斷閥門(mén)不會(huì)立即動(dòng)作，事故發(fā)電機(jī)故障未啟、UPS 電源耗盡除外。為了防止UPS電源堅(jiān)持時(shí)間過(guò)少，斷電后，可以關(guān)閉中控室部分照明、監(jiān)視器大屏幕顯示器、以及次要的DCS 系統(tǒng)顯示器等。接收站現(xiàn)場(chǎng)按崗位可以分為以下幾部分。

1.1 公用工程

公用工程包括了空氣（儀表、工廠空氣）、氮?dú)?、水（生產(chǎn)、生活、消防水）、柴油等4個(gè)系統(tǒng)，儀表空氣系統(tǒng)和柴油系統(tǒng)為密切監(jiān)控的系統(tǒng)。

1）操作人員迅速去現(xiàn)場(chǎng)儀表空氣壓機(jī)廠房啟動(dòng)儀表空氣壓縮機(jī)（供電電源的每一次切換都需要人工啟動(dòng)），保證全場(chǎng)氣動(dòng)閥門(mén)儀表空氣供應(yīng)不間斷，當(dāng)儀表空氣管網(wǎng)壓力到達(dá)0.6 MPa時(shí)，控制點(diǎn)閥門(mén)將動(dòng)作，帶來(lái)嚴(yán)重后果。以現(xiàn)在工況為例，管網(wǎng)無(wú)供給，管網(wǎng)壓力將在100 min左右降低至0.6 MPa；

2）斷電以后，膜制氮停車(chē)，液氮會(huì)因下游管網(wǎng)壓力下降而啟動(dòng)，可通過(guò)分析全場(chǎng)氮?dú)庥昧?，如碼頭卸料臂、槽車(chē)吹掃氮，以及再冷凝器注氮是否投用，關(guān)閉設(shè)備停止后的多余用氮（如再冷凝器注氮等）。

3）消防水管網(wǎng)壓力會(huì)因消防穩(wěn)壓泵的停止運(yùn)行降低致0.9 MPa以下，為了防止電力供應(yīng)恢復(fù)后，電動(dòng)消防泵和柴油消防泵由于邏輯自啟（邏輯見(jiàn)附1），可讓操作人員更改面板模式，選擇為手動(dòng)或檢修，待恢復(fù)電力后，復(fù)位火氣報(bào)警（DCS 上為Fire Alarm Terminal 00-XS-0001 Reset），投用電動(dòng)消防泵和柴油消防泵。

圖1 ORA-A流程圖

接收站消防水管網(wǎng)壓力由消防穩(wěn)壓泵間歇啟動(dòng)來(lái)維持，當(dāng)管網(wǎng)壓力低于1 MPa 時(shí)，消防穩(wěn)壓泵P-2101A 或B 啟動(dòng)，當(dāng)管網(wǎng)壓力等于或高于1.3 MPa時(shí)，消防穩(wěn)壓泵P-2101A 或B 停止。當(dāng)管網(wǎng)壓力低于0.9 MPa 時(shí)，電動(dòng)消防泵啟動(dòng)，當(dāng)壓力繼續(xù)降低，降至0.65 MPa 時(shí)，柴油消防泵啟動(dòng)；如果管網(wǎng)壓力低于0.9 MPa時(shí)，電動(dòng)消防泵未啟動(dòng)，30 s后，柴油消防泵啟動(dòng)。無(wú)論是電動(dòng)消防泵還是柴油消防泵，它們投用后，海水會(huì)進(jìn)入消防水管網(wǎng)，為了防止氯化物對(duì)消防水GRE管（玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂管）的腐蝕，停用后，須用淡水沖洗管道。

4）檢查柴油泵進(jìn)出口管線流程，事故應(yīng)急發(fā)電機(jī)、柴油消防泵油箱進(jìn)口管線流程，保證流程通暢，當(dāng)油箱油位低時(shí)能夠及時(shí)補(bǔ)充柴油，保證設(shè)備運(yùn)行。

1.2 工藝

工藝區(qū)動(dòng)設(shè)備繁多，如有設(shè)備在運(yùn)行（即高壓外輸進(jìn)行中），斷電后，急需處理。

首先，高壓泵和壓縮機(jī)及其附屬設(shè)備會(huì)因?yàn)橥蝗粩嚯妼?dǎo)致停車(chē)（泵停，無(wú)ESD信號(hào)觸發(fā)，高壓泵出口ESDV 由于連鎖將關(guān)閉），開(kāi)架式氣化器（ORV）會(huì)因?yàn)楹Ｋ髁坑?jì)11-FIT-1022（以O(shè)RV-A 為例，圖1）檢測(cè)到海水流量低（2640M3＊H）觸發(fā)ESD 信號(hào)，導(dǎo)致進(jìn)口管線線上的閥門(mén)04ESDV1021 和04FV1021關(guān)閉，出口管線上的04ESDV1022有可能延遲10 min后關(guān)閉（當(dāng)ORV 內(nèi)LNG 無(wú)水氣化時(shí)，導(dǎo)致出口溫度低至0℃）。中控人員和現(xiàn)場(chǎng)人員密切配合，處理因觸發(fā)ESD 帶來(lái)的異常狀況，04ESDV1021 和04FV1021關(guān)閉后，兩閥之間會(huì)因LNG氣化膨脹，壓力無(wú)處釋放，導(dǎo)致憋壓，可以打開(kāi)兩閥之間04TSV1026的旁路卸壓。

其次，高壓泵停止，出口ESDV 關(guān)閉，ORV 進(jìn)口ESDV 關(guān)閉，兩者之間管線也會(huì)因?yàn)闅埓鍸NG 的蒸發(fā)導(dǎo)致壓力升高，可開(kāi)啟零輸出循環(huán)閥門(mén)04FV0002 卸壓。高壓泵出口ESDV 關(guān)閉后，可開(kāi)啟高壓泵出口雙止逆閥旁路和出口球閥旁路防止憋壓。

低溫液體在密閉的空間內(nèi)因熱傳遞導(dǎo)致溫度上升，升溫后，熱脹冷縮，壓力升高，隨著時(shí)間的推移，壓力無(wú)處釋放，導(dǎo)致憋壓，憋壓后對(duì)管道、閥門(mén)可能會(huì)帶來(lái)不可逆轉(zhuǎn)的影響。憋壓時(shí)間的限度與密閉間的絕熱性有關(guān)，站場(chǎng)LNG 管道雖有保溫材料，但由于溫差過(guò)大（管道內(nèi)-135℃左右，管道外20℃左右，溫差接近于150℃），熱傳遞迅速，為了減少對(duì)本管段的影響，應(yīng)優(yōu)先處理。

1.3 碼頭

碼頭重要工作為卸船，卸船期間斷電后，由于事故母線連接到碼頭變電站，并與卸料臂液壓泵單元、靠泊系纜絞盤(pán)電機(jī)等連接，所以，接收站斷電將不會(huì)對(duì)卸料及接送船只造成影響。然而，正在操作卸料臂時(shí)除外，由于應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)在1號(hào)和2號(hào)母線同時(shí)斷電后有15 s 左右的啟動(dòng)反應(yīng)時(shí)間，所以操作卸料臂會(huì)有短暫停止，恢復(fù)后可繼續(xù)。

碼頭棧橋以及卸船平臺(tái)會(huì)因?yàn)榫o急照明比平常照明少的緣故，照明會(huì)少掉很多，碼頭變電室、控制室空調(diào)會(huì)因切換供應(yīng)電源而停止，防止意外（如有人摸黑上碼頭控制室盜竊等），當(dāng)班人員應(yīng)去碼頭變電室和控制室打開(kāi)空調(diào)，以及看守碼頭控制室室內(nèi)物品。

電解氯系統(tǒng)會(huì)因?yàn)閿嚯姾笸Ｖ惯\(yùn)行，連續(xù)加藥泵、沖擊加藥泵、電解單元、稀釋風(fēng)機(jī)等停止，為了防止次氯酸鈉收集罐液體因?yàn)橹亓α骺眨ㄒ何坏陀?00 MM 無(wú)法啟動(dòng)），導(dǎo)致啟動(dòng)失敗，可以關(guān)閉連續(xù)加藥泵和沖擊加藥泵出口閥，保證液位維持在300 MM以上。

1.4 儲(chǔ)罐

低壓泵停止運(yùn)行，防止管道內(nèi)LNG 蒸發(fā)流失，為保持管道冷態(tài)，可以關(guān)閉碼頭循環(huán)閥和04FV0001上游蝶閥。

1.5 槽車(chē)

裝車(chē)撬系統(tǒng)會(huì)因?yàn)楣迌?nèi)泵的突然停止，導(dǎo)致無(wú)LNG 進(jìn)入低壓輸出管網(wǎng)而觸發(fā)“零流量”報(bào)警，引發(fā)ESD信號(hào)，撬內(nèi)的進(jìn)出口緊急切斷閥（ESDV）和流量控制閥（FV）將關(guān)閉，防止憋壓，可以開(kāi)啟FV旁路或ESDV旁路。

由于接收站設(shè)備繁多，基本每套設(shè)備都分別有和1號(hào)或2號(hào)母線相連的的設(shè)計(jì)，所以在設(shè)備選擇上就要求操作員盡量選擇同一母線上的設(shè)備，防止如：1號(hào)母線斷電后，低壓泵、壓縮機(jī)、海水泵等設(shè)備都停止運(yùn)行，卻有一臺(tái)2號(hào)母線上的設(shè)備高壓泵在運(yùn)行的危險(xiǎn)情況。由于接收站設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)、故障等多方面的原因，不可避免出現(xiàn)上述情況，出現(xiàn)上述情況后，冷靜對(duì)待，接收站設(shè)備大都有一套自身保護(hù)邏輯，某些參數(shù)超出設(shè)定范圍，設(shè)備將自我保護(hù)的停止運(yùn)行。

2 恢復(fù)電力后的應(yīng)對(duì)措施

當(dāng)電力供應(yīng)系統(tǒng)恢復(fù)后，啟動(dòng)儀表空氣壓縮機(jī)、膜制氮、消防穩(wěn)壓泵、生活水泵等設(shè)備。由于消防水、生活水、生產(chǎn)水管網(wǎng)壓力因自身消耗等因素，壓力值偏低，啟動(dòng)消防穩(wěn)壓、生活水、生產(chǎn)水泵時(shí)，調(diào)節(jié)泵出口閥，緩慢升壓，防止壓差過(guò)大損壞設(shè)備。

如果需要啟動(dòng)高壓外輸，輔助設(shè)備啟動(dòng)穩(wěn)定后（儀表空氣、消防水等），啟動(dòng)海水泵、低壓泵、投用ORV 等設(shè)備，按照正常程序啟動(dòng)高壓外輸。啟動(dòng)低壓泵時(shí)需注意，由于下游管網(wǎng)壓力偏低，需通過(guò)調(diào)節(jié)出口截止閥（XV）旁路對(duì)下游管網(wǎng)補(bǔ)液升壓,待壓力穩(wěn)定后，開(kāi)啟出口XV，建立低壓外輸。

3 結(jié)論與建議

1）定期測(cè)試EPS 供電系統(tǒng)、UPS 系統(tǒng)、主變室供電母線開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，防止在斷電時(shí)因故障啟動(dòng)失敗。

2）定期對(duì)柴油液位進(jìn)行檢查，當(dāng)液位少時(shí)及時(shí)補(bǔ)充。

3）定期對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行檢查和維護(hù)。

4）對(duì)接收站突然斷電處理措施應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行定期演練，在演練中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。