LNG泵在LNG加注站的選型應(yīng)用分析

王高 羅斌 賽力克·米拉提汗

摘 要：近年來，隨著我國(guó)加快LNG加氣站建設(shè)布局，LNG作為交通能源的生力軍愈發(fā)凸顯其重要地位，LNG加注站的安全平穩(wěn)高效運(yùn)行成為行業(yè)基礎(chǔ)，LNG加主站核心設(shè)備的選型與應(yīng)用成為投資者關(guān)心的話題。實(shí)現(xiàn)加注功能的動(dòng)力輸出設(shè)備是LNG加氣站的核心，主要包括低溫潛液泵和高壓柱塞泵兩個(gè)類型，本文對(duì)這兩種設(shè)備進(jìn)行對(duì)比分析，希望對(duì)廣大投資者的投資決策提供有益參考。

關(guān)鍵詞：LNG加氣站;低溫潛液泵;柱塞泵

一、情況簡(jiǎn)介

（一）特點(diǎn)

低溫潛液泵，是一種在低溫環(huán)境下使用的高速離心式液體泵，它的葉輪工作在液面以下。當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉輪對(duì)低溫介質(zhì)作功，介質(zhì)從葉輪中獲得了壓力能和速度能。當(dāng)介質(zhì)流經(jīng)導(dǎo)流器時(shí)，部分速度能將轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓力能。介質(zhì)自葉輪拋出時(shí)，葉輪中心成為低壓區(qū)，與吸入液面的壓力形成壓力差，于是液體不斷的被吸入，并以一定的壓力排出，流暢不間斷。

低溫柱塞泵是一種正變量的體積泵，主要運(yùn)用流量小，輸出液體壓力較高（20Mpa）的不受污染的場(chǎng)合，低溫柱塞泵與其他泵相比，故障率較高，穩(wěn)定性較差，其故障主要表現(xiàn)為，泵后壓力低和效率低（壓力上升慢）。低溫柱塞泵工作前半個(gè)周期是吸入液體，后半個(gè)周期是排出液體，排液是間斷式的，并非是連續(xù)的，流量和壓力不穩(wěn)定。

（二）使用現(xiàn)狀

由于我國(guó)LNG、L-CNG 加氣站設(shè)備的開發(fā)、生產(chǎn)相對(duì)較晚，早期建設(shè)的LNG、L-CNG加氣站的關(guān)鍵設(shè)備LNG潛液泵、柱塞泵均采用進(jìn)口設(shè)備。隨著加氣站建設(shè)的快速發(fā)展，我國(guó)的研發(fā)、生產(chǎn)廠商攻克了材料、密封件等一系列難題，已生產(chǎn)了一系列LNG、L-CNG加氣站配套設(shè)備。設(shè)備廠家方面，主流廠家均選擇低溫潛液泵作為L(zhǎng)NG加氣站建設(shè)用泵，有個(gè)別公司選擇LNG柱塞泵作為L(zhǎng)NG加氣站建設(shè)用泵;終端用戶方面，絕大多數(shù)客戶選用低溫潛液泵作為L(zhǎng)NG加氣站核心設(shè)備，極少數(shù)用戶選用低溫柱塞泵。

二、潛液泵和柱塞泵的對(duì)比分析

（一）主要指標(biāo)對(duì)比

低溫潛液泵采用變頻器控制，入口壓力為0.2～1.0MPa，泵池緩沖儲(chǔ)存液體，泵出口恒定輸出壓力，一般為1.5MPa，壓力低泵轉(zhuǎn)速加快，壓力高會(huì)自適應(yīng)降低轉(zhuǎn)速;低溫柱塞泵電機(jī)轉(zhuǎn)速不可調(diào)，入口壓力為0.4～1.0MPa，泵前無儲(chǔ)存緩沖，泵出口壓力在1.6MPa～2.5MPa 之間。

（二）安全性

低溫潛液泵為浸潤(rùn)型離心泵，完全浸泡在LNG液體內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，無碰撞和活塞環(huán)摩擦發(fā)熱的問題，沒有意外爆炸的風(fēng)險(xiǎn)、噪音極低，小于5分貝;低溫柱塞泵原理和水槍一樣，缸體約為Ф50mm，壓縮行程為40mm左右，為了保證流量，壓縮頻率極高，活塞環(huán)與缸體在LNG液體未及時(shí)進(jìn)入的情況下，極容易發(fā)熱，當(dāng)溫度上升到一定程度，就會(huì)出現(xiàn)燒缸或爆缸，進(jìn)一步產(chǎn)生次生災(zāi)害，且噪音在70分貝以上。

（三）運(yùn)營(yíng)成本

低溫潛液泵，一泵帶動(dòng)兩臺(tái)加液機(jī)，功率11KW，能耗低，設(shè)計(jì)流量20m3/h，LNG加注量可達(dá)到30～40噸/日，可同時(shí)操作卸液、加液流程，在卸液狀態(tài)下，當(dāng)有車輛加氣時(shí)，直接插槍按加氣即可，加注完畢可由控制系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換;操作時(shí)間較短，2小時(shí)可卸完20噸LNG，每輛車加液時(shí)間3～5分鐘;維修費(fèi)用低，新設(shè)備可保證8000小時(shí)無故障，1～3年內(nèi)不需維修，6年內(nèi)維修費(fèi)約1萬元。

低溫柱塞泵，單站必須配備2臺(tái)或2臺(tái)以上，單泵可以帶多臺(tái)加液機(jī)，功率22KW，耗電量大，設(shè)計(jì)流量20m3/h，不能實(shí)現(xiàn)卸液、加液同時(shí)操作功能，一般流量少于潛液泵所帶LNG加液機(jī)加注流量;操作時(shí)間較長(zhǎng)，3～4小時(shí)卸完20噸LNG;維修費(fèi)用高，柱塞泵的活塞環(huán)和密封填料的理論壽命600～1000小時(shí)，受摩擦發(fā)熱影響，一般每年需要更換6次密封填料，一旦缸體拉傷，就需要整體更換泵頭，6年內(nèi)更換填料36次，每次5000元，更換泵頭1次，每次3萬，6年內(nèi)維修費(fèi)約21萬。

（四） BOG損耗

使用低溫潛液泵，從儲(chǔ)罐出液到真空泵池，再溢流回到儲(chǔ)罐氣相，管道較短，一般控制在12米內(nèi)，從空氣中吸收熱能極少，泵體運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，幾乎不發(fā)熱，日均產(chǎn)生BOG量小于50Nm3/h;使用低溫柱塞泵，從儲(chǔ)罐出液到泵頭入口，因泵頭高頻振動(dòng)，必須增加金屬軟管來減震，泵內(nèi)活塞環(huán)高頻撞擊、摩擦，產(chǎn)生大量的熱量，增加LNG氣化量，柱塞泵產(chǎn)生的BOG要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于低溫潛液泵。

（五）經(jīng)濟(jì)性

低溫潛液泵價(jià)格略貴，每臺(tái)9萬元，加氣站成套設(shè)備先進(jìn)，整站估價(jià)較高，得到國(guó)內(nèi)大的能源公司一致認(rèn)可。

低溫柱塞泵價(jià)格低廉，每臺(tái)2萬元，但加氣站設(shè)備工藝落后，整站估價(jià)低，維修費(fèi)用非常高，改造時(shí)安監(jiān)、消防手續(xù)審批難度大。

三、結(jié)論

綜上所述，低溫潛液泵的工藝先進(jìn)，維修方便，使用范圍廣，深受廣大用戶的青睞;低溫柱塞泵的工藝落后，維修費(fèi)用高，能耗多、損耗大。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳子如，鄧志晟，吳波，汪國(guó)洪.國(guó)產(chǎn)LNG潛液泵和L-CNG高壓柱塞泵的選型與應(yīng)用/石油庫(kù)與加油站.第28卷第2期總第162期， 2019（162）：21.