殘液回收壓縮機(jī)模擬工況調(diào)試方案設(shè)計和實踐

１引言海洋石油平臺輕烴回收裝置生產(chǎn)的液化石油氣（ＬＰＧ），需要通過外輸軟管與運輸船舶進(jìn)行連接，將ＬＰＧ由儲罐輸送至運輸船舶，用專用運輸船舶運輸這種易燃易爆的危險品［１］。外輸完成后外輸軟管內(nèi)的ＬＰＧ殘液需要依靠殘液回收壓縮機(jī)進(jìn)行吹掃、回收等處理，殘液回收壓縮機(jī)是保障外輸作業(yè)安全穩(wěn)定的重要設(shè)備。因其在海洋平臺上的應(yīng)用數(shù)量不多，其模擬工況的調(diào)試方案尚未見有報道。對其模擬工況調(diào)試方案流程設(shè)計和應(yīng)用實踐的探索進(jìn)行總結(jié)，以期對后續(xù)海洋平臺ＬＰＧ外輸系統(tǒng)殘液回收壓縮機(jī)調(diào)試提供借鑒。２問題的提出為滿足殘液回收壓縮機(jī)在ＬＰＧ外輸作業(yè)時的快速啟動、安全運行的要求，殘液回收壓縮機(jī)在完成空載運轉(zhuǎn)調(diào)試后，需要進(jìn)一步完成實際工質(zhì)的帶載調(diào)試，驗證機(jī)組性能。殘液回收壓縮機(jī)的實際應(yīng)用工況只有在ＬＰＧ外輸作業(yè)時才具備，外輸作業(yè)是高風(fēng)險作業(yè)，且涉及外輸泵啟動、儲罐壓力下降及時補壓等多項操作，且受海況條件影響［２］，故在外輸作業(yè)期間不適宜開展殘液壓縮機(jī)設(shè)備調(diào)試。因此需要在外輸作業(yè)前根據(jù)儲罐、外輸管線等現(xiàn)有條件，進(jìn)行流程設(shè)計和靈活應(yīng)用實現(xiàn)殘液回收壓縮機(jī)運行工況的模擬，完成殘液回收壓縮機(jī)實際工質(zhì)運轉(zhuǎn)調(diào)試。３方案設(shè)計殘液回收壓縮機(jī)在外輸作業(yè)中的應(yīng)用工況有吹掃工況和回收工況。吹掃工況（即管線內(nèi)殘余液體輸送工況）在ＬＰＧ外輸作業(yè)后，啟動壓縮機(jī)對來自ＬＰＧ儲罐內(nèi)的氣體進(jìn)行壓縮，將其輸送到液相的外輸管道中，逐漸提高液相管道的壓力，引起液相的流動，使外輸管線內(nèi)的殘余液相流向運輸船舶，起到吹掃作用?；厥展r：殘液輸送完成后通過旋轉(zhuǎn)四通閥，啟動殘液壓縮機(jī)對外輸管線內(nèi)殘余氣液進(jìn)行回收至儲罐，進(jìn)而實現(xiàn)ＬＰＧ裝卸管道中殘液量的最小化［３］。３.１工況１（模擬吹掃工況）吹掃工況是利用增壓的氣體對外輸管線進(jìn)行增壓，靠壓力推動管線內(nèi)液體流動，增壓壓力是吹掃工況的關(guān)鍵點。模擬工況調(diào)試方案需要在ＬＰＧ儲罐存儲一定量的ＬＰＧ之后進(jìn)行。將ＬＰＧ外輸滾筒管線末端蝶閥關(guān)閉，由殘液回收壓縮機(jī)至外輸管線末端構(gòu)成封閉空間。ＬＰＧ儲罐罐頂氣相介質(zhì)由殘液回收壓縮機(jī)壓縮后輸送至此封閉空間，使該管線內(nèi)壓力提高，壓力與吹掃工況設(shè)計壓力保持一致。流程方案詳細(xì)如下：ＬＰＧ儲罐罐頂ＸＶ６０開→四通閥ＡＤ連通→回收洗滌罐Ｖ－２３６０→殘液壓縮機(jī)進(jìn)氣閥→殘液壓縮機(jī)排氣閥→四通閥ＢＣ連通→ＬＰＧ外輸管線流程→ＬＰＧ外輸滾筒前液壓關(guān)斷閥→ＬＰＧ滾筒末端蝶閥關(guān)閉，如圖１虛線所示。３.２工況２（模擬殘余氣液回收工況）在完成工況１后，外輸管線內(nèi)壓力已升高，將其壓力通過ＨＣＶ平衡至ＬＰＧ儲罐，如圖２虛線所示，使外輸管線壓力保持與儲罐壓力一致。旋轉(zhuǎn)四通閥使得ＣＤ連通ＢＡ連通，壓縮機(jī)進(jìn)入殘余氣液回收流程，啟動壓縮機(jī)對外輸管線內(nèi)氣體進(jìn)行回收使壓力至２００ｋＰａ（Ｇ），控制回收壓力是關(guān)鍵點。在殘余氣相回收完畢后，考慮到，外輸管線在正常運行時內(nèi)可能存在部分殘余液體，將儲罐內(nèi)ＬＰＧ導(dǎo)入外輸管線３～４ｍ３，啟動殘液壓縮機(jī)進(jìn)行測試，對管線內(nèi)含液的工況進(jìn)行模擬。流程方案詳細(xì)如下：ＬＰＧ滾筒末端蝶閥關(guān)閉→四通閥ＣＤ連通→回收洗滌罐Ｖ－２３６０→殘液壓縮機(jī)進(jìn)氣閥→殘液壓縮機(jī)排氣閥→四通閥ＢＡ連通→ＬＰＧ回注管線流程→開關(guān)閥ＸＶ６１開→ＬＰＧ儲罐液相，如圖３虛線所示。３.３方案實施控制要點３.３.１壓力控制在模擬工況下，因外輸卷筒管線末端處于封閉狀態(tài)，外輸管線管容有限，管線長度４００ｍ，６″管線，為避免管線內(nèi)過高壓力造成系統(tǒng)超壓［４］或壓力過低導(dǎo)致外部空氣進(jìn)入管線，產(chǎn)生不良后果。需要依靠壓差調(diào)節(jié)閥ＰＤＶ，通過控制回流量，控制壓縮機(jī)進(jìn)排氣壓差［５］，使其小于５００ｋＰａ（Ｇ），從而而保證在工況１下壓縮機(jī)出口壓力不高于１１００ｋＰａ（Ｇ），在工況２下壓縮機(jī)進(jìn)氣壓力不小于１５０～２００ｋＰａ（Ｇ），以避免一些預(yù)計不到的，以及其他因素造成壓力繼續(xù)下降時，引起空氣的滲入，使內(nèi)部形成爆炸性混合氣體［６］，保證模擬工況測試的安全性。３.３.２流量控制在模擬工況下，通過壓縮機(jī)進(jìn)氣閥上的卸荷裝置，實現(xiàn)壓縮機(jī)流量的０、５０％、１００％三檔控制，具有負(fù)荷調(diào)節(jié)特性［７］。壓縮機(jī)配４個卸荷閥，２個電磁閥，在機(jī)組啟動時，控制電磁閥（ＸＹ００１為曲軸側(cè)卸荷閥電磁閥、ＸＹ００２為缸頭側(cè)卸荷閥電磁閥）使４個卸荷閥全打開，壓縮機(jī)無負(fù)載啟動。啟動運行后，通過電磁閥ＸＹ００１控制來關(guān)閉曲軸箱側(cè)的卸荷閥進(jìn)行５０％的流量運行。視壓差控制情況選擇是否進(jìn)行１００％的流量運行。３.３.３排氣溫度控制在工況２下，防止儲罐因壓縮機(jī)排氣溫度過高導(dǎo)致壓力上升，通過后冷卻器的啟停及可調(diào)扇葉的控制，將壓縮機(jī)排氣冷卻后溫度保持在５０～６０℃后排入儲罐的液相部分。３.３.４洗滌罐液位控制工況２下，需要密切注視殘液壓縮機(jī)入口洗滌罐液位，保證持續(xù)穩(wěn)定的吸入氣體，避免氣相帶液損壞壓縮機(jī)［８］。啟機(jī)前確認(rèn)液位控制邏輯，液位超過報警值后機(jī)組應(yīng)自動停機(jī)，確認(rèn)機(jī)組停機(jī)后，啟動回收泵將ＬＰＧ輸送至儲罐后再進(jìn)行壓縮機(jī)啟動。３.３.５安全保護(hù)系統(tǒng)殘液壓縮機(jī)組采用ＰＬＣ控制，采集現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)，由現(xiàn)場控制盤顯示設(shè)備狀態(tài)信息及安全報警信息［９］，并通過ＲＳ４８５傳送至中控。機(jī)組和系統(tǒng)運行參數(shù)，如溫度、壓力、液位、振動的報警關(guān)斷邏輯、中控邏輯在機(jī)組啟動前進(jìn)行測試確保有效。機(jī)組運行參數(shù)和閥門開關(guān)動作，需通過壓縮機(jī)現(xiàn)場控制盤和中控控制系統(tǒng)進(jìn)行操作，由中控和現(xiàn)場進(jìn)行聯(lián)合確認(rèn)。３.３.６靜電防護(hù)裝置內(nèi)的設(shè)備、管道、閥門等進(jìn)行可靠的導(dǎo)除靜電接地檢查，檢查接地電阻不大于１０Ω，管道上法蘭間的跨接電阻不大于００３Ω［１０］。４方案實施效果４.１工況１在管線吹掃工況中，進(jìn)氣壓力由６２２ｋＰａ（Ｇ）增加到１１００ｋＰａ（Ｇ），執(zhí)行了５０％、１００％的流量負(fù)載，壓縮機(jī)運行參數(shù)平穩(wěn)，運行數(shù)據(jù)達(dá)到吹掃工況的需要，數(shù)據(jù)詳見表１。同時測試了排氣壓力Ｈ報警和ＨＨ停機(jī)連鎖邏輯，用時５ｍｉｎ。４.２工況２在回收流程工況（工況２）中，外輸管線壓力由６２０ｋＰａ（Ｇ）降到２００ｋＰａ（Ｇ），排氣壓力由６４０ｋＰａ（Ｇ）升高至６９０ｋＰａ（Ｇ）將氣體回收并排放至儲罐液相，數(shù)據(jù)詳見表２。另外，在外輸管線含液的條件下，根據(jù)洗滌罐液位情況，分多次把外輸管內(nèi)液體回收到洗滌罐內(nèi)，由ＬＰＧ回收泵打回儲罐。同時執(zhí)行了風(fēng)扇的啟停、進(jìn)氣壓力Ｌ報警和ＬＬ停機(jī)連鎖邏輯，單個流程用時１５ｍｉｎ左右。５結(jié)語通過模擬工況應(yīng)用ＬＰＧ儲罐內(nèi)氣液介質(zhì)完成殘液回收壓縮機(jī)的運轉(zhuǎn)調(diào)試實踐、并達(dá)到預(yù)期效果，說明海洋石油平臺輕烴回收裝置外輸系統(tǒng)殘液回收壓縮機(jī)在模擬工況下進(jìn)行調(diào)試運行是可行可靠的，在模擬工況中根據(jù)外輸管線管容做好壓力控制、合理設(shè)定機(jī)組進(jìn)排氣壓差、做好排氣溫度和液位的監(jiān)測和控制等是模擬工況調(diào)試成功的關(guān)鍵。殘液回收壓縮機(jī)模擬工況的成功調(diào)試，為外輸作業(yè)人員提供操作演練機(jī)會，為ＬＰＧ安全外輸提供有力保障。參考文獻(xiàn)：［１］范思奇．ＬＰＧ和化學(xué)氣體的貨物裝卸操作［Ｊ］．天津航海，１９８４，（０３）：４０－４６．［２］周曉紅，劉向東，郭欣，張倩．流花油田群ＦＰＳＯ輕烴回收方案研究［Ｊ］．中國海上油氣，２０１８，３０（０４）：１７８－１８２．［３］徐田甜，張美榮．ＬＰＧ回收在ＦＰＳＯ上的應(yīng)用可行性研究［Ｊ］．船舶，２００９，２０（０６）：２２－２７．［４］王為江．壓縮機(jī)卸火車槽車液化石油氣工藝設(shè)計［Ｊ］．廣州化工，２０１２，４０（０７）：１６３－１６５＋１９３．［５］吳德成．液化石油氣儲配系統(tǒng)運行性能研究［Ｄ］．哈爾濱工業(yè)大學(xué)，２０１５．［６］向素平，福鵬，楊永慧，李學(xué)孔．ＬＰＧ儲配站典型工藝設(shè)備選型計算［Ａ］．中國土木工程學(xué)會燃?xì)夥謺袊細(xì)膺\營與安全研討會（第十屆）暨中國土木工程學(xué)會燃?xì)夥謺玻埃保鼓陮W(xué)術(shù)年會論文集（上冊）［Ｃ］．中國土木工程學(xué)會燃?xì)夥謺骸睹簹馀c熱力》雜志社有限公司，２０１９，８．［７］姜良，張文國，李志權(quán)，邵晨，范吉全．整體齒輪式壓縮機(jī)在ＬＮＧ接收站中的適用性分析［Ｊ］．天然氣與石油，２０２１，３９（０１）：４２－４８．［