LNG 槽車裝車橇應(yīng)用和國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程

宋 坤 衣 鵬 胡賢文

中海石油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京 100007

0 前言

隨著人們對(duì)LNG 綠色能源認(rèn)識(shí)的提高，近10 年來(lái)LNG 項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和建設(shè)在國(guó)內(nèi)快速發(fā)展， 約有近百個(gè)液化廠和接收站投入運(yùn)行［1］。隨著LNG 產(chǎn)業(yè)鏈的延伸，國(guó)內(nèi)大量LNG 衛(wèi)星站和LNG 加氣站建成投運(yùn)，LNG 液態(tài)銷量不斷增大， 在LNG 從接收站和液化廠到達(dá)LNG 衛(wèi)星站、 加氣站等中小型用戶的環(huán)節(jié)中，LNG 槽車運(yùn)輸是應(yīng)用最廣泛的方式［2］。 需要建設(shè)大量的LNG 槽車裝車設(shè)施。 目前在已投入運(yùn)營(yíng)的LNG 接收站中，多數(shù)槽車裝車系統(tǒng)為進(jìn)口產(chǎn)品，從運(yùn)營(yíng)情況看，存在售后服務(wù)差，備品備件昂貴且采辦周期漫長(zhǎng)等問(wèn)題。 LNG 槽車裝車橇系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化需求越來(lái)越迫切。

1 槽車裝車橇簡(jiǎn)介

LNG 槽車裝車橇（以下簡(jiǎn)稱“裝車橇”）是指將每一個(gè)LNG 裝車鶴位內(nèi)的儀表和設(shè)備集成在一個(gè)專用的框架結(jié)構(gòu)內(nèi)，在工廠內(nèi)實(shí)現(xiàn)預(yù)制、集成組裝和測(cè)試的一體化橇裝設(shè)施［3］。主要由一對(duì)裝車和回氣鶴管、流量計(jì)、靜電報(bào)警控制器、壓力變送器、裝車流量控制閥、緊急切斷閥、相關(guān)管道和批量控制器等組成，見(jiàn)圖1。裝車橇在工廠內(nèi)應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)強(qiáng)度、氣密性測(cè)試和系統(tǒng)功能測(cè)試，系統(tǒng)測(cè)試合格后出廠。 裝車橇到達(dá)用戶現(xiàn)場(chǎng)，連接地角螺栓、工藝管線、供電線路和通訊線路后，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的調(diào)試就可以投入使用。

圖1 典型的裝車橇

與傳統(tǒng)的裝車控制系統(tǒng)就地組裝比較，裝車橇可以節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工量，縮短項(xiàng)目工期，提高裝車控制系統(tǒng)的質(zhì)量。

2 國(guó)外主要裝車橇供貨商情況

目前，國(guó)際上的裝車橇供貨商主要有兩家，即法國(guó)的FMC 和日本的NIIGATA， 另外著名的控制系統(tǒng)制造商EMERSON 公司也可利用德國(guó)SVT 公司的裝車鶴管集成裝車橇，但其所占市場(chǎng)份額極小。

2.1 FMC 公司產(chǎn)品

FMC 公司總部、 主要工廠和辦事處位于法國(guó)桑斯， 在印度尼西亞建有組裝廠，F(xiàn)MC 在流體運(yùn)輸方面有40 多年經(jīng)驗(yàn)，提供的產(chǎn)品和服務(wù)包括輸油臂、LNG裝卸臂、計(jì)量系統(tǒng)和流量控制系統(tǒng)等。

FMC 公司多年從事LNG 裝卸業(yè)務(wù)， 生產(chǎn)的LNG裝車橇具有結(jié)構(gòu)緊湊，輕便，操作簡(jiǎn)單，可以增大裝車工作區(qū)域等特點(diǎn)， 旋轉(zhuǎn)接頭采用FMC 專利結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)——雙重密封系統(tǒng)， 軸承滾珠位于嵌入式軌道內(nèi)，避免了滾珠與旋轉(zhuǎn)接頭本體之間的磨損。

2.2 NIIGATA 公司產(chǎn)品

NIIGATA 前身為東京貿(mào)易商會(huì)， 于1959 年與世界上最早開發(fā)了全鋼制裝載臂的生產(chǎn)廠家美國(guó)Chiksan 公司（現(xiàn)FMC 公司）簽訂了技術(shù)合作協(xié)議，其產(chǎn)品與FMC 產(chǎn)品構(gòu)造相同， 在配重模式和邏輯控制上擁有自己的特色。整體橇裝布局合理，操作輕便靈活。為提高密封性，旋轉(zhuǎn)接頭也采用了雙重密封結(jié)構(gòu)。 通過(guò)增加與封口為同樣結(jié)構(gòu)的外壓用密封，阻止了外部介質(zhì)進(jìn)入球軸承部分，見(jiàn)圖2。

圖2 國(guó)外裝車橇及旋轉(zhuǎn)接頭示意

3 國(guó)內(nèi)裝車橇供貨商情況

中國(guó)LNG 裝車橇供貨商的成長(zhǎng)要?dú)w功于國(guó)內(nèi)的第一個(gè)LNG 接收站——廣東大鵬LNG 接收站項(xiàng)目（簡(jiǎn)稱廣東大鵬項(xiàng)目），廣東大鵬項(xiàng)目并未成橇采購(gòu)槽車裝車橇，而是采用傳統(tǒng)的就地配管、安裝模式，單獨(dú)采購(gòu)安裝LNG 裝車鶴管和回氣鶴管［4］。 2007 年廣東大鵬項(xiàng)目安裝了6 套法國(guó)FMC 裝車鶴管， 但到2009年質(zhì)保期后，由于FMC 公司供貨服務(wù)較差，裝車橇的備件采辦期長(zhǎng)達(dá)6 個(gè)月，不能保證裝車橇及時(shí)更換備件，導(dǎo)致LNG 槽車裝車不能滿足生產(chǎn)需求。 為此廣東大鵬項(xiàng)目聯(lián)合中國(guó)遠(yuǎn)洋運(yùn)輸集團(tuán)下屬連云港遠(yuǎn)洋流體裝卸設(shè)備有限公司共同研制國(guó)產(chǎn)裝車鶴管，經(jīng)過(guò)兩年多的努力，終于研制出國(guó)內(nèi)第一代LNG 裝車鶴管，并在廣東大鵬項(xiàng)目先后安裝了14 套。

2011 年初， 連云港遠(yuǎn)洋流體公司4 個(gè)月內(nèi)為中石油江蘇如東LNG 接收站生產(chǎn)了10 套LNG 槽車裝車橇，見(jiàn)圖3，保證了江蘇如東LNG 接收站于當(dāng)年6 月投產(chǎn)，目前運(yùn)行時(shí)間超過(guò)1a，狀態(tài)良好。 同年12 月該公司又為中石油大連LNG 接收站提供了4 套LNG 汽車裝車橇，從而奠定了該公司在這一產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)領(lǐng)軍地位。

圖3 槽車裝車橇外形及尺寸

同年， 第一代LNG 裝車鶴管的第一專利人擔(dān)任了江蘇長(zhǎng)隆科技有限公司技術(shù)副總，并研制出第二代鶴管，見(jiàn)圖4。目前1 套第二代鶴管在廣東大鵬項(xiàng)目中已替換FMC 鶴管進(jìn)行試用運(yùn)行， 并已正常裝車100余車，使用情況較好，沒(méi)有出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)接頭凍堵和泄漏等情況。

圖4 LNG 裝車臂

3.1 國(guó)內(nèi)槽車裝車橇主要參數(shù)

表1 國(guó)內(nèi)槽車裝車橇主要參數(shù)

3.2 國(guó)產(chǎn)LNG 裝車橇產(chǎn)品特點(diǎn)

設(shè)計(jì)用于管道系統(tǒng)與罐車之間傳輸流態(tài)產(chǎn)品；

介質(zhì)：LNG；

定位、定量檢測(cè)；

自支撐，彈簧平衡機(jī)制；

操作模式：手動(dòng)、氣動(dòng)、液壓；

管道材料：不銹鋼304L/316L；

旋轉(zhuǎn)接頭：見(jiàn)表2；

裝卸兩用，可兩側(cè)裝車；

PG，TIT，PIT 儀表全部采用控制系統(tǒng)集中顯示，便于現(xiàn)場(chǎng)人員操作控制。

4 國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品對(duì)比

國(guó)內(nèi)外LNG 槽車裝車橇綜合情況對(duì)比見(jiàn)表3。

表2 國(guó)內(nèi)第一代鶴管與第二代鶴管旋轉(zhuǎn)接頭比較

表3 國(guó)內(nèi)外LNG槽車裝車橇綜合情況對(duì)比

由表3 可見(jiàn)，國(guó)內(nèi)槽車裝車橇與國(guó)外成熟設(shè)備相比，具有供貨期短，價(jià)格便宜20%以上等優(yōu)點(diǎn)，售后服務(wù)和備品備件供貨及時(shí)，操作控制程序可根據(jù)項(xiàng)目差異進(jìn)行調(diào)整；關(guān)鍵零件的國(guó)產(chǎn)化基本成熟，但最大的問(wèn)題是如何保證廠家采用的國(guó)產(chǎn)材料的穩(wěn)定性。

連云港遠(yuǎn)洋流體為應(yīng)對(duì)廣東大鵬項(xiàng)目7 套裝車鶴管旋轉(zhuǎn)接頭軸承滾珠低溫變形，導(dǎo)致裝車臂裝車后凍結(jié)不能回位，在7 套裝車臂回廠檢修時(shí)購(gòu)置了1 臺(tái)紅外測(cè)分儀用于國(guó)產(chǎn)軸承滾珠等關(guān)鍵零件低溫測(cè)試后的尺寸檢驗(yàn)，以保證最終產(chǎn)品出廠質(zhì)量的穩(wěn)定性。

5 裝車橇關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)分析

a） 最核心的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)是鶴管上的5 個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭質(zhì)量［5］，旋轉(zhuǎn)接頭既要保證低溫結(jié)霜情況下自由運(yùn)動(dòng)，又要確保泄漏量符合國(guó)際規(guī)范要求，各廠家的旋轉(zhuǎn)接頭皆為其專利產(chǎn)品，并各具特點(diǎn)。 國(guó)內(nèi)旋轉(zhuǎn)接頭的特點(diǎn)表2 已有介紹， 相對(duì)而言法國(guó)FMC 的旋轉(zhuǎn)接頭采用軸承滾珠位于嵌入式耐磨軌道內(nèi)，避免了滾珠與旋轉(zhuǎn)接頭本體之間的摩擦，使用壽命最長(zhǎng)，但廣東大鵬項(xiàng)目長(zhǎng)期使用中也發(fā)現(xiàn)了密封圈變形泄漏等問(wèn)題。

b） 裝車橇內(nèi)工藝管線的設(shè)計(jì)和接收站內(nèi)工藝控制程序息息相關(guān)。 通過(guò)對(duì)福建蒲田、廣東大鵬和江蘇如東3 個(gè)已運(yùn)行項(xiàng)目的調(diào)研和分析，在裝車橇內(nèi)預(yù)留1 根LNG 排液管線，并在槽車裝車區(qū)內(nèi)單獨(dú)設(shè)立1 個(gè)低溫排液罐， 有效地將超裝工況下槽車內(nèi)的LNG 反卸出來(lái)。同時(shí)在槽車裝車回氣BOG 管線母管上配備1個(gè)壓力控制閥， 既能夠減緩大量槽車裝車時(shí)BOG 量波動(dòng)對(duì)接收站BOG 處理系統(tǒng)的影響， 又可使低壓的BOG 裝載到槽車內(nèi)，以增加槽車運(yùn)量。

c）裝車控制的優(yōu)化［6］。 雖然各供貨商都能提供完整的裝車控制設(shè)備和程序， 但如日本NIIGATA 不在各裝車橇配備單獨(dú)的PLC，而統(tǒng)一由放置在槽車控制室內(nèi)的控制系統(tǒng)控制。 控制程序中步驟復(fù)雜，工況確認(rèn)過(guò)多，雖然操作安全性高，但裝車效率低，且槽車橇失去了獨(dú)立操作功能。 國(guó)內(nèi)廠家應(yīng)結(jié)合各用戶槽車裝車運(yùn)行的具體操作情況， 優(yōu)化整理出一套安全可靠、適應(yīng)性強(qiáng)、界面友好且效率高的槽車裝車控制程序。

6 結(jié)論

通過(guò)近年的發(fā)展， 國(guó)產(chǎn)LNG 槽車裝車橇這一新型產(chǎn)品已跨過(guò)了實(shí)驗(yàn)期， 基本具備了與國(guó)外競(jìng)爭(zhēng)力，并正逐步替代進(jìn)口產(chǎn)品； 這一產(chǎn)品的科技含量較高，涉足的企業(yè)尚少，還未產(chǎn)生無(wú)序價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)。 借此發(fā)展良機(jī)，相關(guān)部門和企業(yè)應(yīng)盡快制定產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并盡可能提升為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以規(guī)范企業(yè)入門要求，提前避免產(chǎn)品成熟后一擁而上、魚龍混雜的局面。

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