LNG裝車橇鶴管歸位鎖緊裝置設(shè)計(jì)

姚貴昌 胡旭杰 尚延偉 卞紹順

連云港杰瑞自動化有限公司， 江蘇 連云港 222006

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LNG裝車橇鶴管歸位鎖緊裝置設(shè)計(jì)

姚貴昌 胡旭杰 尚延偉 卞紹順

連云港杰瑞自動化有限公司， 江蘇 連云港 222006

為了提高LNG裝車橇裝車環(huán)節(jié)的安全性，增強(qiáng)操作人員的安全意識，基于批量控制儀裝車平臺，利用自鎖緊插銷和行程開關(guān)等設(shè)備，運(yùn)用DCS控制系統(tǒng)的信號檢測技術(shù)對LNG裝車橇鶴管歸位鎖緊裝置進(jìn)行總體設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用。該裝置能夠通過DCS控制系統(tǒng)的信號檢測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對LNG裝車橇鶴管歸位鎖緊裝置的信號檢測與反饋。應(yīng)用結(jié)果表明：通過對LNG裝車橇鶴管歸位鎖緊裝置的設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)對鶴管歸位狀態(tài)的信號檢測與反饋，操作流程得到了有效控制，大大減少了誤操作和其它因素的干擾，有助于保障操作人員的安全。該裝置在LNG裝車站得到了安全應(yīng)用，充分證明了該裝置的安全性和實(shí)用性。本設(shè)計(jì)簡單實(shí)用，滿足防爆安全性能的相關(guān)要求，有助于推動操作流程的安全設(shè)計(jì)，降低因裝車后鶴管不歸位及其它因素帶來的風(fēng)險(xiǎn)，提高LNG罐裝現(xiàn)場運(yùn)行的安全性，防止天然氣泄漏。

LNG裝車橇；鶴管；歸位鎖緊；行程開關(guān)；信號檢測

0 前言

鶴管歸位是完成LNG橇裝裝車的一個(gè)重要環(huán)節(jié)[1-3]，橇裝設(shè)備的安全使用是罐裝站安全生產(chǎn)的主要保證[4-5]。目前，大部分LNG橇裝裝車僅能夠?qū)崿F(xiàn)簡易歸位，基本思路是利用繩子扣住或其他簡易歸位裝置完成歸位[6-7]。但因歸位環(huán)節(jié)無鶴管歸位信號反饋和鎖緊措施[8]，無法確定鶴管歸位狀態(tài)，尤其是接受站中心控制室內(nèi)無鶴管歸位狀態(tài)顯示，安全控制難度大[9-10]。而LNG是一種無色無臭的可燃?xì)怏w，現(xiàn)場一旦發(fā)生泄漏則將帶來極大的安全隱患[11-15]。

本文基于批量控制儀裝車平臺，利用自鎖緊插銷和行程開關(guān)等設(shè)備，運(yùn)用DCS控制系統(tǒng)的信號檢測技術(shù)對LNG裝車橇鶴管歸位鎖緊裝置進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)對鶴管的安全應(yīng)用，為LNG裝車橇裝車環(huán)節(jié)提供了安全保障，并為控制系統(tǒng)管理者提供了反饋信息，有利于提高LNG裝車過程的安全性[16]。

1 結(jié)構(gòu)組成及原理

LNG裝車橇鶴管歸位鎖緊裝置組成結(jié)構(gòu)及工程現(xiàn)場應(yīng)用見圖1。該裝置由鶴管臂歸位固定座、鎖緊裝置保護(hù)罩、鎖緊固定座、銷桿、鎖緊螺母、圓柱頭把手、限位螺釘、壓縮彈簧、行程開關(guān)等組成。在LNG橇裝設(shè)備上安裝鶴管臂歸位固定座，在鶴管臂歸位固定座上再安裝行程開關(guān)和自鎖緊插銷。而自鎖緊插銷由鎖緊固定座、銷桿、鎖緊螺母、圓柱頭把手、限位螺釘、壓縮彈簧等組成，在鎖緊固定座上先安裝銷桿，在銷桿上先安裝限位螺釘，壓縮彈簧安裝在銷桿上，通過安裝在鎖緊固定座的鎖緊螺母將壓縮彈簧封閉在鎖緊固定座的腔體內(nèi)，再在銷桿尾部安裝圓柱頭把手。最后在鶴管臂歸位固定座上安裝鎖緊裝置保護(hù)罩。

在LNG裝車操作開始時(shí)，鶴管臂鎖緊在鶴管臂歸位固定座的防脫落歸位槽內(nèi)，行程開關(guān)處于閉合狀態(tài)，裝車流程處于禁止?fàn)顟B(tài)。拉出自鎖緊插銷的銷桿，鶴管從鶴管臂歸位固定座的防脫落歸位槽內(nèi)脫離，行程開關(guān)斷開，提示操作員進(jìn)入裝車操作流程。

完成裝車操作后鶴管歸位，隨著鶴管的進(jìn)入，自鎖緊插銷的銷桿受壓收縮后自行縮回，當(dāng)鶴管臂處于鶴管臂歸位固定座的防脫落歸位槽內(nèi)后，銷桿在壓縮彈簧的作用下再次伸出，鎖緊鶴管臂，行程開關(guān)閉合，并向批量控制儀發(fā)出檢測信號，提示鶴管臂歸位，槽車離開。

a)組成結(jié)構(gòu)

b)工程現(xiàn)場應(yīng)用圖1 鶴管歸位鎖緊裝置組成結(jié)構(gòu)及工程現(xiàn)場應(yīng)用

2 功能描述

2.1 防爆行程開關(guān)

防爆行程開關(guān)與工業(yè)自動化中應(yīng)用的行程開關(guān)功能一致，都是利用生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動部件的碰撞使其觸頭動作來實(shí)現(xiàn)接通或分?jǐn)嗫刂齐娐?，達(dá)到一定的控制目的[17]。但應(yīng)用在LNG裝車環(huán)境下的行程開關(guān)應(yīng)滿足防爆安全性能的相關(guān)要求[18]。此生產(chǎn)應(yīng)用中選用的是新黎明LX 5系列防爆行程開關(guān)，型號為LX 5-Z，其外形尺寸見圖2。

防爆行程開關(guān)通過批量控制儀的DCS控制系統(tǒng)對LNG裝車橇鶴管歸位鎖緊裝置的行程開關(guān)進(jìn)行信號檢測，實(shí)現(xiàn)鶴管臂歸位信號的反饋，有效避免因人為疏忽拉斷鶴管而導(dǎo)致的操作失誤，確保罐裝現(xiàn)場的安全運(yùn)行，減少天然氣泄漏的危險(xiǎn)[7]。

圖2 LX 5-Z防爆行程開關(guān)外形尺寸

2.2 自鎖緊插銷

自鎖緊插銷由鎖緊固定座、銷桿、鎖緊螺母、圓柱頭把手、限位螺釘、壓縮彈簧等組成，安裝在鶴管歸位鎖緊裝置的入口處，見圖1。自鎖緊插銷結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 自鎖緊插銷結(jié)構(gòu)

自鎖緊插銷通過帶舌頭的銷桿能夠?qū)⑺酵屏D(zhuǎn)換為向上的推力，從而使得銷桿向上縮進(jìn)；在不受推力的狀態(tài)下，壓縮彈簧為銷桿提供了伸出力，使得銷桿向下伸出。限位螺釘使帶舌頭的銷桿具有一定方向性，并將銷桿限定在一定行程范圍內(nèi)進(jìn)行伸縮。自鎖緊插銷在受鶴管推力的作用下能夠自由伸縮，實(shí)現(xiàn)鎖緊功能。

3 流程控制

3.1 控制流程

基于工程項(xiàng)目的控制流程見圖4。

3.2 具體過程描述

初始化裝車準(zhǔn)備及裝車流程由駕駛員和庫區(qū)操作員共同完成，駕駛員和操作員按照《槽車裝車規(guī)程》步驟進(jìn)行操作。

首先，將槽車停入裝車臺位置，檢查槽車停靠位置是否合適，停止槽車引擎，將手閥放置于正確位置，將阻滑器置于車輪下，并將鑰匙交由操作員保管；操作員在刷卡器上刷卡，核對信息；駕駛員將靜電接地夾連接到槽車上，操作員在批量控制儀上確認(rèn)收到接地信號，初步完成初始化裝車準(zhǔn)備工作。

圖4 控制流程

鶴管歸位鎖緊裝置的開關(guān)信號控制著啟動操作流程的關(guān)鍵信號。取下液相臂/氣相臂進(jìn)行槽車連接，批量控制儀檢測到鶴管歸位鎖緊裝置反饋的斷開信號，裝車流程打開聯(lián)鎖，完成槽車連接。

其次，依次完成液相吹掃、氣相吹掃、壓力泄露檢查、管線預(yù)冷、槽車快速裝車、管線排凈、液相臂/氣相臂氮?dú)獯祾?，完成槽車的裝車流程。

再次，鶴管歸位是完成鎖定操作流程的另一關(guān)鍵步驟。裝車臂移除槽車，并立即進(jìn)行鶴管歸位，批量控制儀檢測到鶴管歸位鎖緊裝置反饋的閉合信號，裝車流程關(guān)閉聯(lián)鎖。

最后，由操作員取下槽車靜電接地夾，裝車工作全部完成。駕駛員將阻滑器擺放整齊，檢查槽車狀況，填寫《槽車充裝記錄表》，確認(rèn)正常后駛離裝車臺[19-20]。

4 結(jié)論

本研究基于批量控制儀裝車平臺，利用自鎖緊插銷和行程開關(guān)等設(shè)備，運(yùn)用DCS控制系統(tǒng)的信號檢測技術(shù)對LNG裝車橇鶴管歸位鎖緊裝置進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用。應(yīng)用結(jié)果表明，鶴管歸位鎖緊裝置的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了與批量控制儀及DCS系統(tǒng)的聯(lián)鎖控制，提高了控制流程的工作效率及庫區(qū)的安全性，為LNG裝車橇裝車環(huán)節(jié)提供了安全保障，并為控制系統(tǒng)管理者提供了可靠信息。

本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，方便實(shí)用，且能滿足防爆安全性能的相關(guān)要求，可大大減少裝車后鶴管不歸位帶來的安全隱患，確保罐裝現(xiàn)場的安全運(yùn)行，減少天然氣泄漏的危險(xiǎn)。

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西南油氣田高產(chǎn)頁巖氣井作業(yè)獲成功

2015年10月21日，從中國石油西南油氣田獲悉，蜀南氣礦近日首次啟用不壓井設(shè)備，采取生產(chǎn)、修井同步進(jìn)行的方式，僅用10天時(shí)間，順利完成威遠(yuǎn)國家級頁巖氣示范區(qū)第一口高產(chǎn)頁巖氣井——威204井修井作業(yè)。修井過程中生產(chǎn)天然氣20.6×104m3，做到生產(chǎn)、修井兩不誤。

威204井位于四川省威遠(yuǎn)縣龍會鎮(zhèn)，2014年10月29日投產(chǎn)后，11月平均套壓39.4 MPa，日產(chǎn)氣10.34×104m3，日產(chǎn)水18 m3。其后產(chǎn)量快速遞減，到2015年10月修井前，套壓已降至5 MPa，日產(chǎn)氣降至1.9×104m3，日產(chǎn)水13 m3，其間曾出現(xiàn)水淹停產(chǎn)。為延長氣井自噴生產(chǎn)周期，蜀南氣礦決定對該井實(shí)施帶壓修井作業(yè)，將放噴流程與現(xiàn)有生產(chǎn)流程整改后串聯(lián)，在修井過程中由油管改到套管生產(chǎn)，同時(shí)將修井放噴流程僅用于應(yīng)急情況，確保修井作業(yè)安全不影響生產(chǎn)。

(曾 妍 摘自中國石油新聞中心)

2015-06-13

天津液化天然氣(LNG)項(xiàng)目接收站工程資助(02209-01DD)

姚貴昌(1983-)，男，江蘇連云港人，工程師，碩士，主要從事LNG裝車橇橇裝研究與設(shè)計(jì)工作。

10.3969/j.issn.1006-5539.2015.06.008