晃電對LNG接收站的影響及工藝處置對策

陳國霞(中國石化青島液化天然氣有限責(zé)任公司，山東 青島 266400)

0 引言

“晃電”是因外部電網(wǎng)發(fā)生故障，或因雷擊、接地短路、大負(fù)載啟動等引起的，供電電壓發(fā)生瞬間較大幅度下跌，甚至短時斷電，致用電設(shè)備不能正常工作的現(xiàn)象[1-3]。在連續(xù)運(yùn)行的化工企業(yè)，時常會因晃電引起關(guān)鍵設(shè)備停機(jī)，甚至導(dǎo)致整個生產(chǎn)裝置聯(lián)鎖停車[4-6]。液化天然氣(Liquef ied Natural Gas，LNG)接收站擔(dān)負(fù)著LNG的接卸、存儲及氣化外輸?shù)热蝿?wù)，屬于連續(xù)性生產(chǎn)企業(yè)，運(yùn)行過程中部分關(guān)鍵設(shè)備可能因晃電停車，處置不當(dāng)會給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。由于電網(wǎng)電壓瞬間波動的時間和幅值無法預(yù)知，所以每次停運(yùn)的設(shè)備會有所不同，應(yīng)急處置的工藝對策就要隨之調(diào)整。因而，研究LNG接收站發(fā)生晃電時的工藝處置對策對確保LNG接收站的安全運(yùn)行、防止因晃電而造成裝置停車、提高LNG接收站的經(jīng)濟(jì)效益具有深遠(yuǎn)的意義。

1 LNG接收站基本工藝流程

以某LNG接收站為例，LNG船靠泊后，通過卸料臂將LNG儲存在LNG儲罐中，LNG儲罐中的LNG經(jīng)罐內(nèi)泵輸送至低壓外輸區(qū)。低壓外輸區(qū)的LNG一部分去槽車充裝區(qū)裝車外運(yùn)或經(jīng)LNG升壓泵升壓后去輕烴回收裝置，另一部分經(jīng)高壓泵升壓后去氣化器(ORV和SCV)氣化為NG(天然氣)外輸。ORV(海水開架式氣化器)以海水泵升壓輸送過來的海水為熱源氣化LNG，SCV(浸沒燃燒式氣化器)以燃料氣和鼓風(fēng)機(jī)輸送來的空氣混合燃燒生產(chǎn)的煙氣為熱源氣化LNG。公用工程系統(tǒng)為全廠各個生產(chǎn)系統(tǒng)提供冷卻水、儀表風(fēng)、氮?dú)獾?，其關(guān)鍵用電設(shè)備為螺桿壓縮機(jī)。LNG接收站內(nèi)因漏冷、設(shè)備啟停、接船等產(chǎn)生的BOG(蒸發(fā)氣)經(jīng)BOG壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入再冷凝器冷凝為LNG進(jìn)入高壓泵，超壓的BOG可以放火炬燃燒。其中，螺桿壓縮機(jī)、海水泵、SCV鼓風(fēng)機(jī)、BOG壓縮機(jī)等關(guān)鍵用電設(shè)備的停車很可能會造成外輸停止、BOG放火炬燃燒等嚴(yán)重后果。

2 晃電對LNG接收站的影響

LNG接收站的用電動設(shè)備有高壓電動機(jī)(6kV)和低壓電動機(jī)(380V)兩種。低壓電動機(jī)的運(yùn)行大多數(shù)采用交流接觸器和變頻器等啟動控制設(shè)備進(jìn)行控制。一般低壓電動機(jī)的運(yùn)行電壓為額定電壓的-5%～+10%，晃電發(fā)生時，電網(wǎng)電壓瞬間波動，低壓電動機(jī)控制回路接觸器線圈欠壓釋放，控制回路失電，軟啟動器和變頻器也會停機(jī)，會造成重要的低壓電機(jī)停機(jī)。高壓電動機(jī)繼電保護(hù)一般設(shè)有欠電壓延時跳閘功能，但也不排除工藝聯(lián)鎖停車，如1222晃電事件(表1)中的高壓電機(jī)設(shè)備海水泵即是由于工藝聯(lián)鎖而停車的。一般情況下，當(dāng)外部電網(wǎng)電壓下降到額定值的95%以下時，低壓電動機(jī)幾乎全部停車。高壓電動機(jī)將會因低壓設(shè)備停車而發(fā)生工藝聯(lián)鎖停車。當(dāng)外部電網(wǎng)電壓下降到幅值的50%以下時，高壓電動機(jī)將會因低電壓而停車。

分析某LNG接收站投產(chǎn)運(yùn)行以來發(fā)生的幾起晃電事件如表1所示。

表1 某LNG接收站發(fā)生的幾起晃電事件分析

由表1可以看出，發(fā)生晃電時，電網(wǎng)電壓瞬間波動的幅值、持續(xù)時間不盡相同，所以每次晃電時停運(yùn)的設(shè)備會有所不同，給LNG接收站造成的影響也不同。其中，有3次晃電事件造成了外輸停止，1次晃電事件造成了LNG泄漏，1次晃電事件造成了火炬放空；海水泵跳車1次，螺桿壓縮機(jī)跳車2次，輕烴裝置泵跳車3次，BOG壓縮機(jī)跳車2次。LNG接收站晃電造成停車的設(shè)備隨機(jī)性較大、范圍廣，且每次事件都有多臺設(shè)備停車，給工藝處置帶來了很大的挑戰(zhàn)。作為工藝操作人員，要切實提高安全防范意識，熟悉應(yīng)對晃電的工藝處置對策，做到早發(fā)現(xiàn)、快匯報、速處理，能夠根據(jù)晃電發(fā)生時停運(yùn)的設(shè)備，及時做出的正確反應(yīng)，采取合理的工藝處置措施，對于降低晃電影響，保證LNG接收站的安全運(yùn)行，減小經(jīng)濟(jì)損失，具有重要意義。

3 LNG接收站應(yīng)對晃電的工藝處置對策

晃電作為客觀存在的一種電氣隱患，是國內(nèi)外電氣專業(yè)領(lǐng)域存在的一項難題，因此在日常的生產(chǎn)工作中，工藝操作人員要熟悉應(yīng)對晃電事件的工藝處置原則和處置對策，及時采取合理的操作方法，將晃電事件的影響降到最低。發(fā)生晃電事件時，工藝操作人員要遵從以下工藝處置原則：一是確保全廠設(shè)備安全，防止設(shè)備超溫、超壓；二是盡可能減小晃電對LNG接收站NG外輸及LNG槽車裝車的影響；三是防止大量帶液BOG放火炬；四是防止輕烴產(chǎn)品罐區(qū)合格產(chǎn)品罐受到污染。工藝操作人員首先通過DCS報警或工藝參數(shù)異常(如儀表風(fēng)、氮?dú)?、生活水管網(wǎng)壓力較低等)判斷可能發(fā)生晃電，及時查看報警記錄及設(shè)備狀態(tài)，若發(fā)現(xiàn)設(shè)備停機(jī)則與電氣專業(yè)確認(rèn)。在確認(rèn)晃電發(fā)生及相關(guān)設(shè)備停車后，工藝操作人員要及時向上級匯報，并與槽車、輕烴、檢維修等其他專業(yè)人員溝通共同查找、確定停車原因。

3.1 工藝設(shè)備晃電停車的工藝處置

當(dāng)工藝設(shè)備因晃電停車后，在設(shè)備冷卻時間內(nèi)先啟動備用設(shè)備，優(yōu)先保證氣化外輸，同時盡可能減小對輕烴回收裝置的影響。當(dāng)海水泵或SCV風(fēng)機(jī)因晃電而停車后，需要盡快啟動備用海水泵或SCV。當(dāng)所有罐內(nèi)泵因晃電而停車后，停BOG壓縮機(jī)，切出再冷凝器，關(guān)閉氣化器入口閥門，停高壓泵，待罐內(nèi)泵啟動后再逐步恢復(fù)外輸。當(dāng)運(yùn)行中的高壓泵因晃電而停車后，停BOG壓縮機(jī)，切出再冷凝器，罐內(nèi)泵打回流，關(guān)閉氣化器入口閥門，待高壓泵啟動后逐步恢復(fù)流程。如果短時間內(nèi)能夠恢復(fù)工藝流程，可不停BOG壓縮機(jī)而讓BOG壓縮機(jī)打回流。當(dāng)罐內(nèi)泵晃停后需聯(lián)系電氣進(jìn)行復(fù)位后才能啟動。發(fā)生晃電后，除優(yōu)先處置影響外輸、裝車、儀表風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)備外，操作人員需對全廠設(shè)備進(jìn)行檢查，重新啟動晃停設(shè)備。

3.2 輕烴設(shè)備晃電停車的工藝處置

由于輕烴裝置同時使用高壓電機(jī)和低壓電機(jī)，確認(rèn)裝置晃電造成機(jī)泵停運(yùn)后，緊急處理原則為立即啟動相關(guān)停運(yùn)機(jī)泵，將影響降至最低。高壓電機(jī)泵停車后，要在晃電故障消除后，第一時間啟動高壓電機(jī)泵(或備用泵)，恢復(fù)LNG產(chǎn)品外輸。若高壓電機(jī)泵無法第一時間啟動，脫甲烷塔壓力快速上升，緊急降低脫甲烷塔負(fù)荷至20t/h左右，調(diào)整塔再沸器熱負(fù)荷；降低裝置進(jìn)料負(fù)荷至30t/h左右，調(diào)整各機(jī)泵回流閥開度，保證回流量大于額定回流量，避免脫甲烷塔、閃蒸罐壓力高安全閥起跳。級間泵因晃電而停車后，要根據(jù)裝置運(yùn)行情況，及時調(diào)整降低脫甲烷塔負(fù)荷及再沸器加熱負(fù)荷，避免上部級間液位滿；脫乙烷塔調(diào)整再沸器負(fù)荷、回流量、塔進(jìn)料量，避免超壓、靈敏板溫度過高。

3.3 公用工程設(shè)備晃電停車的工藝處置

當(dāng)公用工程設(shè)備因晃電而停車時，工藝操作人員需密切監(jiān)控儀表風(fēng)管網(wǎng)、循環(huán)水系統(tǒng)壓力，確認(rèn)螺桿壓縮機(jī)、循環(huán)水泵的狀態(tài)。若儀表風(fēng)螺桿壓縮機(jī)停車，需重新啟動或啟動備用螺桿壓縮機(jī)；若螺桿壓縮機(jī)或循環(huán)水泵無法啟動，需密切關(guān)注儀表風(fēng)儲罐的壓力，同時通知檢維修專業(yè)現(xiàn)場查看問題；當(dāng)長時間無法恢復(fù)儀表風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備且儀表風(fēng)儲罐壓力降至1MPa以下時，需連通LNG接收站碼頭平臺氮?dú)?、儀表風(fēng)跨線，在儀表風(fēng)壓力不足時使用氮?dú)庋a(bǔ)充，保證全廠氣動閥門儀表風(fēng)供應(yīng)正常。在儀表風(fēng)系統(tǒng)恢復(fù)正常后，將儀表風(fēng)儲罐壓力升壓至3MPa以上做備用。

4 結(jié)語

為有效防控晃電對LNG接收站關(guān)鍵設(shè)備的影響，通過對某LNG接收站多次晃電事件的分析，制定了工藝設(shè)備、輕烴設(shè)備、公用工程設(shè)備晃電停車的工藝處置原則和步驟，促進(jìn)LNG接收站的連續(xù)安全運(yùn)行。