某接收站BOG壓縮機的預冷啟動

潘峰峰（中海浙江寧波液化天然氣有限公司，浙江寧波 315800）

某接收站BOG壓縮機的預冷啟動

潘峰峰
（中海浙江寧波液化天然氣有限公司，浙江寧波 315800）

針對BOG（閃蒸氣）[1]壓縮機啟動過程中，吸氣溫度較低，氣缸瞬時溫度變化大，導致氣缸內(nèi)外壁溫差大及氣缸進出口溫差大，使氣缸產(chǎn)生較大的熱應力，導致BOG壓縮機發(fā)生故障，經(jīng)過對國內(nèi)某大型LNG（液化天然氣）接收站的BOG壓縮機多次實際操作，得出了壓縮機啟動過程中，配合控制壓縮機循環(huán)閥、BOG減溫閥，能確保氣缸溫度穩(wěn)步下降，實現(xiàn)預冷啟動的方法，保障壓縮機的正常運行并延長各部件的機械壽命。

BOG壓縮機；溫度變化；啟動操作

1　BOG壓縮機介紹及處理系統(tǒng)流程描述

BOG壓縮機由氣缸部分、運動部分及機體部分、輔助部分、驅(qū)動機構及控制系統(tǒng)組成。

氣缸部分。包括氣缸、活塞、活塞桿、氣閥等，他們共同組成了BOG壓縮機氣體的可變工作容積。

運動部分及機體部分。包括曲軸、連桿、十字頭、機身、機體等，組成了能量的傳遞機構，通過安裝在機體內(nèi)的曲軸連桿機構，把驅(qū)動機構的圓周運動轉(zhuǎn)化成活塞在氣缸內(nèi)的往復運動。同時，機體還為安裝氣缸和其他零部件提供支座。

輔助部分。包括潤滑油系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、管路系統(tǒng)等，它是保證BOG壓縮機安全、經(jīng)濟、可靠運行所需的輔助設備和系統(tǒng)。

驅(qū)動機構及控制系統(tǒng)。它是用來驅(qū)動并控制壓縮機運行的動力設備，驅(qū)動機構由交直流電機及相應的控制系統(tǒng)構成[2]。

來自BOG匯管溫度約-140℃，壓力為0.012～0.024MPa的BOG氣體，進入BOG壓縮機入口分溶罐進行氣溶分離。分離后的氣體進入壓縮機，經(jīng)壓縮機兩級壓縮后，出口溫度介于-90～160℃之間，壓力為0.6～0.7MPa。壓縮后的氣體進入再冷凝器被冷凝回收利用。

2　BOG壓縮機啟動過程中的難點

在氣缸內(nèi)壁及外壁的同一位置各取一個點，壓縮機在啟動后沒有任何操作，其溫度變化如圖1。通過圖1可見，初始時刻，在低溫BOG的作用下，氣缸內(nèi)壁溫度下降較快，在常溫環(huán)境的作用下，外壁溫度下降相對緩慢，這使得內(nèi)外壁溫差在短時間內(nèi)達到最大值，隨后在氣缸內(nèi)部熱傳導的作用下，內(nèi)外壁溫差逐漸減小，最后趨于穩(wěn)定。

圖1　氣缸內(nèi)外壁溫度及溫差隨時間的變化

BOG壓縮機在啟動工況下，氣缸的溫度變化較大，啟動過程中氣缸溫度由高到低劇烈變化，產(chǎn)生很大的熱應力，操作不當會導致氣缸受力過大發(fā)生扭曲。

有研究表明，沒有任何優(yōu)化操作的情況下，壓縮機啟動后約600s左右，氣缸內(nèi)外壁溫差達到最大值為87.1℃，穩(wěn)定后溫差僅為30.6℃。壓縮機入口溫度達到-30-40℃時，內(nèi)外壁最大溫差為53.5℃，相比常溫下降了38.6%。通過圖1可見，壓縮機入口溫度下降到-100℃時，氣缸進出口溫差趨于穩(wěn)定。從中可知，壓縮機啟動的難點為控制壓縮機入口溫度緩慢下降以及壓縮機入口溫度達到-100℃左右，控制氣缸進出口溫差[3]。

3　BOG壓縮機預冷啟動

為了防止壓縮機啟動后，氣缸內(nèi)的大溫差對BOG壓縮機的運行產(chǎn)生影響，實際啟動操作過程中，一般采用預冷啟動方法來減少溫差。

該接收站的壓縮機有4個級別的負荷調(diào)節(jié)，分別為25%、50%、75%、100%。同時，在壓縮機出口至入口和分溶罐各有一個回流閥，這為預冷啟動操作創(chuàng)造了條件。流程圖見圖2。

圖2　BOG壓縮機流程圖

全開HV-2、HV-3。壓縮機的UCP上顯示具備啟動條件后，在其就地控制盤上，按下啟動按鈕。

啟動6s之后，逐漸關小HV-2至全關，此閥主要是防止啟動前壓縮機的被壓大，導致電機啟動電流大，防止電機燒壞，啟動6s后，電機正常運行后，便可關閉。接著根據(jù)溫度表T1的溫降來調(diào)節(jié)HV-3，通過壓縮機出口的高溫度BOG與來自儲罐的低溫度BOG混合，使進入壓縮機的BOG溫度逐漸降低，此時需要注意的是T2、T3的溫度，因為壓縮機在25%負荷下運行，有大部分的氣體被重復做功，會導致壓縮機出口溫度上升。若出口溫度上升較快，則通過關小HV-3和開大HV-1來調(diào)節(jié)溫度。一般情況下HV-3關小至50%左右，壓縮機入口溫度會緩慢下降，出口溫度會緩慢上升，效果較好。待T1溫降至-40℃，可以逐漸全關HV-3，據(jù)研究此時氣缸內(nèi)外壁溫差在50℃左右，溫差在正常啟動溫差范圍內(nèi)。HV-3全關和25%負荷運行600s后，可以將負荷升至50%，因有部分氣體重復做功，25%負荷運行下壓縮機入口溫度此時下降較慢，同時，壓縮機出口溫度上升較快，需將更多、更冷的氣體進入壓縮機進行進一步預冷。根據(jù)實際操作經(jīng)驗，50%負荷運行情況下，壓縮機一級出口溫度開始下降，二級出口溫度上升減緩，此負荷運行主要注意二級出口溫度不要超過155℃，一般通過加大BOG冷凝的操作和打開HV-3操作，能將溫度控制在130℃左右。經(jīng)過600s之后，壓縮機入口溫度已經(jīng)預冷至-80℃左右，可以將負荷上升至75%進行深冷。此時，壓縮機一級、二級出口溫度都會下降，此負荷條件下運行，需要注意壓縮機入口的溫度，因大量冷BOG進入壓縮機，入口溫度會迅速下降，而此時壓縮機一、二級出口溫度比較高，需要其緩慢下降，據(jù)研究壓縮機入口溫度下降到-100℃后，氣缸進出口溫差趨于穩(wěn)定，即需要控制壓縮機入口溫度在下降到-100℃時，一級出口溫度在-30℃以下和二級出口溫度在90℃以下的穩(wěn)定溫度，此時通過調(diào)節(jié)HV-2的開度來控制壓縮機入口溫差在-90--100℃之間，來逐步使壓縮機出口溫度降低，根據(jù)實際操作經(jīng)驗一般HV-2的開度為5%～8%，待一級出口溫度下降至-30℃以下和二級出口溫度下降至90℃以下，壓縮機就進入正常運行狀態(tài)。為了使壓縮機在切換負荷后，壓縮機氣缸溫度分布均勻，一般我們將切換負荷的時間間隔定為600s。

據(jù)了解，一般LNG接收站的BOG壓縮機都具有循環(huán)閥或者出口放空管線，都具備預冷操作的條件。

4　結束語

本文主要根據(jù)有關機構對壓縮機的啟動進行相關研究，通過實際操作總結經(jīng)驗，得出通過壓縮機負荷切換、循環(huán)閥的調(diào)節(jié)，確保壓縮機入口溫度緩慢下降，來控制壓縮機氣缸內(nèi)外壁溫差和氣缸進出口溫差實現(xiàn)壓縮機的預冷啟動，減少因溫差過大對壓縮機產(chǎn)生的損傷。

[1] 尹清黨.BOG壓縮機在LNG接收站的應用[J].壓縮機技術，2009，（9）：35-39.

[2] 付子航.LNG接收站蒸發(fā)氣處理系統(tǒng)的動態(tài)設計計算模型[J].集輸工程，2011，（31）：1-4.

A Pre-cooling Station BOG Compressor Start

Pan Feng-feng

BOG（flash vapor）[1]compressor starts during the intake air temperature is low，a large cylinder instantaneous temperature changes，resulting in a large temperature difference between inside and outside wall of the cylinder and cylinder import and export large temperature difference between the cylinder have a greater thermal stress lead BOG compressor failure，after a large-scale domestic LNG（liquefied natural gas）station of the BOG compressor repeatedly practice，come to the compressor during startup，with the control of the compressor recirculation valve，BOG desuperheater valve，to ensure a steady decline in the temperature of the cylinder to achieve pre-cooling start method to ensure the normal operation of the compressor and mechanical life of the components.

BOG compressor；temperature change；start operation

TE974

B

1003-6490（2016）03-0099-02

2016-03-12

潘峰峰（1988），男，浙江柯橋人，助理工程師，主要從事溶化天然氣接收站運行工作。