提高LNG接收站槽車裝車速度的探討

周宇罕，徐菲菲，楊偉紅

(中海浙江寧波液化天然氣有限公司，浙江 寧波 315200)

天然氣作為清潔能源越來越受到青睞，很多國家都將天然氣做為首選燃料，天然氣在能源供應(yīng)中的比例迅速增加，至2013年底國內(nèi)已建成運(yùn)行的液化天燃?xì)?LNG)接收站有10個(gè)，且陸續(xù)將有更多的LNG接收站建成。LNG作為一種低溫液體，溫度達(dá)到-165℃，氣液膨脹比約為1∶600，爆炸極限為5%～15%，氣化后的天然氣屬于易燃易爆甲A類火災(zāi)危險(xiǎn)氣體。

LNG接收站是儲(chǔ)存LNG后往外輸送天然氣的場所。從國外引進(jìn)LNG，需通過LNG船運(yùn)至LNG接收站，再由LNG槽車運(yùn)輸送至用戶或經(jīng)升溫升壓后通過區(qū)域天然氣管網(wǎng)送至用戶。LNG裝車撬對LNG槽車進(jìn)行充裝，通過陸路運(yùn)輸送往各類用戶。LNG在接收站的槽車區(qū)主要由裝車系統(tǒng)和地衡系統(tǒng)組成。裝車系統(tǒng)主要設(shè)備是裝車撬，主要由1對裝車液相和氣相鶴管臂、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)管道和控制系統(tǒng)等組成。裝車撬的管道儀表流程如圖1所示。

圖1 LNG裝車撬的管道儀表流程示意

LNG裝車撬主要的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)如下：

1) BSEN 1474—2008 《InstallationandEquipmentforLiquefiedNaturalGasDesignandTestingofLoading/UnloadingArms》。

2) HG/T 21608—2012《液體裝卸臂工程技術(shù)要求》。

3) GB/T 22724—2008《液化天然氣設(shè)備與安裝陸上裝置設(shè)計(jì)》。

LNG槽車的裝載量會(huì)根據(jù)用戶的需求而發(fā)生變化，往往受季節(jié)的影響較大。在夏季和冬季需求量較大時(shí)，裝車的速度、效率顯得尤為重要。

1 原裝車系統(tǒng)存在的問題

1.1 裝車前的準(zhǔn)備

裝車前的準(zhǔn)備包括車輛和人員信息核查、安全檢查、空車稱重、車輛IC卡的制作、與地方安監(jiān)部門系統(tǒng)的核查等。

該過程中影響裝車效率的主要問題：

1) 信息和數(shù)據(jù)的錄入、核對，安全檢查，稱重等，需在槽車控制室附近排隊(duì)進(jìn)行，導(dǎo)致操作人員工作量大，無法滿足大量的槽車裝運(yùn)，車輛安排混亂，并且影響交通。

2) 原有設(shè)計(jì)未考慮信息共享，地衡系統(tǒng)和裝車控制系統(tǒng)相互獨(dú)立，一套數(shù)據(jù)重復(fù)輸入，操作人員工作量大。

1.2 LNG槽車的充裝

裝車過程包括： 車輛與裝車撬的連接、氣密試壓、預(yù)冷、提速、全速、減速、車輛與裝車撬的脫離。該過程中影響裝車效率的主要問題：

1) 連接和脫離裝車撬受槽車司機(jī)的操作熟練程度和低氣溫影響較大，尤其是冬天陰雨天氣，氣溫在0℃以下，且空氣中的濕度大，造成連接處更易結(jié)冰。

2) 氣壓試驗(yàn)時(shí)間需1min，偏長。

3) 預(yù)冷時(shí)間設(shè)置不合理。在裝載較為頻繁時(shí)，裝車臂處于基本預(yù)冷完全的程度，且預(yù)冷時(shí)間固定為5min，造成重復(fù)預(yù)冷且降溫不明顯。

4) 全速裝車時(shí)通過撬內(nèi)的流量調(diào)節(jié)閥FV-1和質(zhì)量流量計(jì)FT-1控制，使其流量達(dá)到設(shè)計(jì)的60m3/h，裝車速度偏低。

5) 現(xiàn)裝車量與裝車目標(biāo)值的偏差值，接近某一設(shè)定值(偏差設(shè)定值)時(shí)，裝車的流量從60m3/h開始減小。原設(shè)計(jì)的偏差設(shè)定值為500kg，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，流量調(diào)節(jié)閥能快速響應(yīng)，可以考慮調(diào)整減小偏差設(shè)定值。

1.3 稱重和打印磅單

裝車的最后一步是出站前的稱重、打印榜單，也是裝車中貿(mào)易計(jì)量的重要環(huán)節(jié)。該過程中影響裝車效率的主要問題：

1) 裝車系統(tǒng)與地衡系統(tǒng)相互獨(dú)立，數(shù)據(jù)沒有共享，造成人員工作量大、司機(jī)長時(shí)間排隊(duì)等候的情況，降低了工作效率。

2) 用于貿(mào)易交接的稱重?cái)?shù)據(jù)通過人工填寫，存在安全隱患。

1.4 裝車時(shí)間的統(tǒng)計(jì)

根據(jù)實(shí)際運(yùn)行裝車情況，隨機(jī)收集了2013年5～9月，每個(gè)月5天的槽車每車裝車的平均時(shí)間(按進(jìn)、出地衡時(shí)間點(diǎn))，見表1所列，并計(jì)算出了每個(gè)月的平均裝車時(shí)間。

表1 2013年5～9月隨機(jī)抽取5天每天裝車時(shí)間統(tǒng)計(jì) min

(1)

上述問題的存在，需要通過管理、技術(shù)改進(jìn)，在符合相關(guān)國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)及確保安全的前提下，減少操作人員的工作量、提高裝車速度，最終提升企業(yè)的生產(chǎn)能力和提高經(jīng)濟(jì)效益。

2 改造及優(yōu)化措施

2.1 裝車前的準(zhǔn)備

將接收站附近空曠場地作為停車場，在停車場新增1套信息錄入系統(tǒng)，與當(dāng)?shù)匕脖O(jiān)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。LNG槽車進(jìn)入停車場接受安全檢查，并與安監(jiān)系統(tǒng)的登記信息核對，對檢查合格的LNG車輛，制作IC卡，錄入相應(yīng)的裝車信息(包括客戶名稱、運(yùn)輸單位名稱、車輛公司名稱、車牌號(hào)、槽罐所屬公司、槽罐號(hào)、槽罐容量、槽罐空車質(zhì)量、槽罐最大質(zhì)量、駕駛員所屬公司、駕駛員姓名、押運(yùn)員所屬公司、押運(yùn)員姓名、計(jì)劃裝載量等)后，IC卡隨車進(jìn)入接收站的地衡。

將地衡系統(tǒng)與裝車系統(tǒng)，通過RS-485總線進(jìn)行通信連接，整合信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)裝車IC卡內(nèi)的信息共享，在車輛進(jìn)入廠區(qū)裝車前通過快速刷卡獲取相關(guān)車輛及人員信息，提高車輛進(jìn)出場裝車效率。

2.2 優(yōu)化充裝程序

根據(jù)一年多的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在滿足測試要求的前提下，將氣密測試時(shí)間可以從1min調(diào)整至0.5min。

裝車臂包括液相臂和氣相臂，分別連接裝車撬與LNG槽車。由于LNG低溫的原因，在達(dá)到設(shè)計(jì)的裝車流速之前必須進(jìn)行預(yù)冷，預(yù)冷結(jié)束的工藝設(shè)計(jì)參數(shù)為液相臂溫度TTI4≤-135℃，氣相臂溫度TTI5≤-50℃，同時(shí)滿足預(yù)冷時(shí)間最少需要5min。通過實(shí)際測試，在滿足裝車臂溫度的情況下，將PLC程序調(diào)整為具有“優(yōu)先進(jìn)入”控制功能的程序。在裝車頻繁，裝車時(shí)間間隔較短時(shí)，預(yù)冷時(shí)間可以根據(jù)裝車臂的實(shí)際溫度自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，避免了人為誤操作。當(dāng)槽車裝車臂的溫度較低時(shí)，預(yù)冷時(shí)間較短，而當(dāng)槽車裝車臂的溫度較高時(shí)，預(yù)冷時(shí)間自動(dòng)延長(具體調(diào)整措施見表2所列)。

表2 修改參數(shù)后的裝車時(shí)間統(tǒng)計(jì)

全速流量的調(diào)整也至關(guān)重要。槽車裝車臂原設(shè)計(jì)最大流量為60m3/h，根據(jù)規(guī)范BSEN 1474—2008第4.7.1 條的規(guī)定，槽車裝車臂最大流量可以到達(dá)80m3/h。在保證安全的前提下，經(jīng)過大量試驗(yàn)，將全速裝車流量提至66m3/h運(yùn)行。LNG的流量由質(zhì)量流量計(jì)測量，通過PLC的運(yùn)算，控制流量閥，達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行的目的。

鑒于流量調(diào)節(jié)閥能快速響應(yīng)，因而將原設(shè)計(jì)設(shè)定偏差值500kg修改為350kg。

3 效 果

改造及優(yōu)化后，隨機(jī)收集了2013年12月～2014年1月期間的槽車每車裝車的平均時(shí)間，見表3所列，計(jì)算出了每個(gè)月的平均裝車時(shí)間。

(2)

(i=1， 2， …， 31)

表3 2013年12月～2014年1月每天每車平均裝車時(shí)間統(tǒng)計(jì)表 min

對優(yōu)化前后槽車裝車時(shí)間進(jìn)行對比，由式(1)，(2)可以看出，優(yōu)化后平均每車裝車時(shí)間縮短了約21min。同時(shí)，裝車程序優(yōu)化后未出現(xiàn)任何影響裝車的問題。裝車速度提高后，每臺(tái)裝車撬每個(gè)月(按30d計(jì)算)可以多裝載槽車135.48車次，每輛槽車裝載量為19.5t，故每個(gè)月可以加裝2641.86t。

4 結(jié)束語

根據(jù)日后的運(yùn)行情況，裝車過程還可以不斷改進(jìn)，尤其是全速流量的提高，但需要不斷地積累實(shí)際裝車經(jīng)驗(yàn)，并且要考慮振動(dòng)、噪聲等因素。成套設(shè)備的運(yùn)行效果，與設(shè)計(jì)的質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)有較大的關(guān)系。裝車效率的提高與操作現(xiàn)場情況和設(shè)備維護(hù)情況相關(guān)。LNG裝車速度的提高，需要設(shè)計(jì)、操作、維修人員的共同努力。通過裝車系統(tǒng)配置及裝車程序優(yōu)化等經(jīng)驗(yàn)的不斷總結(jié)，裝車速度會(huì)不斷地進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以達(dá)到與實(shí)際運(yùn)行的最佳匹配。

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