宋 坤 衣 鵬 胡賢文

中海石油氣電集團有限責任公司，北京 100007

0 前言

隨著人們對LNG 綠色能源認識的提高，近10 年來LNG 項目的設(shè)計和建設(shè)在國內(nèi)快速發(fā)展， 約有近百個液化廠和接收站投入運行［1］。隨著LNG 產(chǎn)業(yè)鏈的延伸，國內(nèi)大量LNG 衛(wèi)星站和LNG 加氣站建成投運，LNG 液態(tài)銷量不斷增大， 在LNG 從接收站和液化廠到達LNG 衛(wèi)星站、 加氣站等中小型用戶的環(huán)節(jié)中，LNG 槽車運輸是應用最廣泛的方式［2］。 需要建設(shè)大量的LNG 槽車裝車設(shè)施。 目前在已投入運營的LNG 接收站中，多數(shù)槽車裝車系統(tǒng)為進口產(chǎn)品，從運營情況看，存在售后服務差，備品備件昂貴且采辦周期漫長等問題。 LNG 槽車裝車橇系統(tǒng)的國產(chǎn)化需求越來越迫切。

1 槽車裝車橇簡介

LNG 槽車裝車橇（以下簡稱“裝車橇”）是指將每一個LNG 裝車鶴位內(nèi)的儀表和設(shè)備集成在一個專用的框架結(jié)構(gòu)內(nèi)，在工廠內(nèi)實現(xiàn)預制、集成組裝和測試的一體化橇裝設(shè)施［3］。主要由一對裝車和回氣鶴管、流量計、靜電報警控制器、壓力變送器、裝車流量控制閥、緊急切斷閥、相關(guān)管道和批量控制器等組成，見圖1。裝車橇在工廠內(nèi)應進行系統(tǒng)強度、氣密性測試和系統(tǒng)功能測試，系統(tǒng)測試合格后出廠。 裝車橇到達用戶現(xiàn)場，連接地角螺栓、工藝管線、供電線路和通訊線路后，經(jīng)過簡單的調(diào)試就可以投入使用。

圖1 典型的裝車橇

與傳統(tǒng)的裝車控制系統(tǒng)就地組裝比較，裝車橇可以節(jié)省現(xiàn)場設(shè)計和現(xiàn)場施工量，縮短項目工期，提高裝車控制系統(tǒng)的質(zhì)量。

2 國外主要裝車橇供貨商情況

目前，國際上的裝車橇供貨商主要有兩家，即法國的FMC 和日本的NIIGATA， 另外著名的控制系統(tǒng)制造商EMERSON 公司也可利用德國SVT 公司的裝車鶴管集成裝車橇，但其所占市場份額極小。

2.1 FMC 公司產(chǎn)品

FMC 公司總部、 主要工廠和辦事處位于法國桑斯， 在印度尼西亞建有組裝廠，F(xiàn)MC 在流體運輸方面有40 多年經(jīng)驗，提供的產(chǎn)品和服務包括輸油臂、LNG裝卸臂、計量系統(tǒng)和流量控制系統(tǒng)等。

FMC 公司多年從事LNG 裝卸業(yè)務， 生產(chǎn)的LNG裝車橇具有結(jié)構(gòu)緊湊，輕便，操作簡單，可以增大裝車工作區(qū)域等特點， 旋轉(zhuǎn)接頭采用FMC 專利結(jié)構(gòu)的設(shè)計——雙重密封系統(tǒng)， 軸承滾珠位于嵌入式軌道內(nèi)，避免了滾珠與旋轉(zhuǎn)接頭本體之間的磨損。

2.2 NIIGATA 公司產(chǎn)品

NIIGATA 前身為東京貿(mào)易商會， 于1959 年與世界上最早開發(fā)了全鋼制裝載臂的生產(chǎn)廠家美國Chiksan 公司（現(xiàn)FMC 公司）簽訂了技術(shù)合作協(xié)議，其產(chǎn)品與FMC 產(chǎn)品構(gòu)造相同， 在配重模式和邏輯控制上擁有自己的特色。整體橇裝布局合理，操作輕便靈活。為提高密封性，旋轉(zhuǎn)接頭也采用了雙重密封結(jié)構(gòu)。 通過增加與封口為同樣結(jié)構(gòu)的外壓用密封，阻止了外部介質(zhì)進入球軸承部分，見圖2。

圖2 國外裝車橇及旋轉(zhuǎn)接頭示意

3 國內(nèi)裝車橇供貨商情況

中國LNG 裝車橇供貨商的成長要歸功于國內(nèi)的第一個LNG 接收站——廣東大鵬LNG 接收站項目（簡稱廣東大鵬項目），廣東大鵬項目并未成橇采購槽車裝車橇，而是采用傳統(tǒng)的就地配管、安裝模式，單獨采購安裝LNG 裝車鶴管和回氣鶴管［4］。 2007 年廣東大鵬項目安裝了6 套法國FMC 裝車鶴管， 但到2009年質(zhì)保期后，由于FMC 公司供貨服務較差，裝車橇的備件采辦期長達6 個月，不能保證裝車橇及時更換備件，導致LNG 槽車裝車不能滿足生產(chǎn)需求。 為此廣東大鵬項目聯(lián)合中國遠洋運輸集團下屬連云港遠洋流體裝卸設(shè)備有限公司共同研制國產(chǎn)裝車鶴管，經(jīng)過兩年多的努力，終于研制出國內(nèi)第一代LNG 裝車鶴管，并在廣東大鵬項目先后安裝了14 套。

2011 年初， 連云港遠洋流體公司4 個月內(nèi)為中石油江蘇如東LNG 接收站生產(chǎn)了10 套LNG 槽車裝車橇，見圖3，保證了江蘇如東LNG 接收站于當年6 月投產(chǎn)，目前運行時間超過1a，狀態(tài)良好。 同年12 月該公司又為中石油大連LNG 接收站提供了4 套LNG 汽車裝車橇，從而奠定了該公司在這一產(chǎn)品的國內(nèi)領(lǐng)軍地位。

圖3 槽車裝車橇外形及尺寸

同年， 第一代LNG 裝車鶴管的第一專利人擔任了江蘇長隆科技有限公司技術(shù)副總，并研制出第二代鶴管，見圖4。目前1 套第二代鶴管在廣東大鵬項目中已替換FMC 鶴管進行試用運行， 并已正常裝車100余車，使用情況較好，沒有出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)接頭凍堵和泄漏等情況。

圖4 LNG 裝車臂

3.1 國內(nèi)槽車裝車橇主要參數(shù)

表1 國內(nèi)槽車裝車橇主要參數(shù)

3.2 國產(chǎn)LNG 裝車橇產(chǎn)品特點

設(shè)計用于管道系統(tǒng)與罐車之間傳輸流態(tài)產(chǎn)品；

介質(zhì)：LNG；

定位、定量檢測；

自支撐，彈簧平衡機制；

操作模式：手動、氣動、液壓；

管道材料：不銹鋼304L/316L；

旋轉(zhuǎn)接頭：見表2；

裝卸兩用，可兩側(cè)裝車；

PG，TIT，PIT 儀表全部采用控制系統(tǒng)集中顯示，便于現(xiàn)場人員操作控制。

4 國內(nèi)外產(chǎn)品對比

國內(nèi)外LNG 槽車裝車橇綜合情況對比見表3。

表2 國內(nèi)第一代鶴管與第二代鶴管旋轉(zhuǎn)接頭比較

表3 國內(nèi)外LNG槽車裝車橇綜合情況對比

由表3 可見，國內(nèi)槽車裝車橇與國外成熟設(shè)備相比，具有供貨期短，價格便宜20%以上等優(yōu)點，售后服務和備品備件供貨及時，操作控制程序可根據(jù)項目差異進行調(diào)整；關(guān)鍵零件的國產(chǎn)化基本成熟，但最大的問題是如何保證廠家采用的國產(chǎn)材料的穩(wěn)定性。

連云港遠洋流體為應對廣東大鵬項目7 套裝車鶴管旋轉(zhuǎn)接頭軸承滾珠低溫變形，導致裝車臂裝車后凍結(jié)不能回位，在7 套裝車臂回廠檢修時購置了1 臺紅外測分儀用于國產(chǎn)軸承滾珠等關(guān)鍵零件低溫測試后的尺寸檢驗，以保證最終產(chǎn)品出廠質(zhì)量的穩(wěn)定性。

5 裝車橇關(guān)鍵技術(shù)點分析

a） 最核心的關(guān)鍵技術(shù)點是鶴管上的5 個旋轉(zhuǎn)接頭質(zhì)量［5］，旋轉(zhuǎn)接頭既要保證低溫結(jié)霜情況下自由運動，又要確保泄漏量符合國際規(guī)范要求，各廠家的旋轉(zhuǎn)接頭皆為其專利產(chǎn)品，并各具特點。 國內(nèi)旋轉(zhuǎn)接頭的特點表2 已有介紹， 相對而言法國FMC 的旋轉(zhuǎn)接頭采用軸承滾珠位于嵌入式耐磨軌道內(nèi)，避免了滾珠與旋轉(zhuǎn)接頭本體之間的摩擦，使用壽命最長，但廣東大鵬項目長期使用中也發(fā)現(xiàn)了密封圈變形泄漏等問題。

b） 裝車橇內(nèi)工藝管線的設(shè)計和接收站內(nèi)工藝控制程序息息相關(guān)。 通過對福建蒲田、廣東大鵬和江蘇如東3 個已運行項目的調(diào)研和分析，在裝車橇內(nèi)預留1 根LNG 排液管線，并在槽車裝車區(qū)內(nèi)單獨設(shè)立1 個低溫排液罐， 有效地將超裝工況下槽車內(nèi)的LNG 反卸出來。同時在槽車裝車回氣BOG 管線母管上配備1個壓力控制閥， 既能夠減緩大量槽車裝車時BOG 量波動對接收站BOG 處理系統(tǒng)的影響， 又可使低壓的BOG 裝載到槽車內(nèi)，以增加槽車運量。

c）裝車控制的優(yōu)化［6］。 雖然各供貨商都能提供完整的裝車控制設(shè)備和程序， 但如日本NIIGATA 不在各裝車橇配備單獨的PLC，而統(tǒng)一由放置在槽車控制室內(nèi)的控制系統(tǒng)控制。 控制程序中步驟復雜，工況確認過多，雖然操作安全性高，但裝車效率低，且槽車橇失去了獨立操作功能。 國內(nèi)廠家應結(jié)合各用戶槽車裝車運行的具體操作情況， 優(yōu)化整理出一套安全可靠、適應性強、界面友好且效率高的槽車裝車控制程序。

6 結(jié)論

通過近年的發(fā)展， 國產(chǎn)LNG 槽車裝車橇這一新型產(chǎn)品已跨過了實驗期， 基本具備了與國外競爭力，并正逐步替代進口產(chǎn)品； 這一產(chǎn)品的科技含量較高，涉足的企業(yè)尚少，還未產(chǎn)生無序價格競爭。 借此發(fā)展良機，相關(guān)部門和企業(yè)應盡快制定產(chǎn)品行業(yè)標準并盡可能提升為國家標準，以規(guī)范企業(yè)入門要求，提前避免產(chǎn)品成熟后一擁而上、魚龍混雜的局面。

［1］ 邢 云. 液化天然氣項目管理手冊［M］. 北京：石油工業(yè)出版社，2012：43-55.Xing Yun. Liquefied Natural Gas Project Management Manual［M］.Beijing：Petroleum Industry Press，2012：43-55.

［2］ 黃海東， 黃 威. 液態(tài)天然氣銷售對燃氣發(fā)電市場的影響［J］. 能源與節(jié)能，2012，（8）：7-9.Huang Haidong，Huang Wei.Influence of LNG Liquid Sales on Gas Generation Marketing ［J］. Energy and Energy Conservation，2012，（8）：7-9.

［3］ 賀 耿， 王 正， 包光磊.LNG 槽車裝車系統(tǒng)的技術(shù)特點［J］. 天然氣與石油2012，30（4）：11-14.He Geng，Wang Zheng，Bao Guanglei.Technical Characteristic of LNG Truck Loading System ［J］.Natural Gas and Oil，2012，30（4）：11-14.

［4］ 杜光能. LNG 終端接收站工藝及設(shè)備［J］. 天然氣工業(yè)，1999，19（5）：82-86.Du Guangneng. LNG Terminal Technology and Equipment［J］.Natural Gas Industry，1999，19（5）：82-86.

［5］ 熊光德， 毛云龍.LNG 的儲存和運輸［J］. 天然氣與石油，2005，23（2）：17-20.Xiong Guangde，Mao Yunlong. Gathering and Transportation of LNG ［J］.Natural Gas and Oil，2005，23（2）：17-20.

［6］ 楊建坡.LNG 槽車裝車操作方式及其優(yōu)化措施［J］.油氣儲運，2012，31（B05）：41-43.Yang Jianpo.LNG Truck Loading Operation and Optimization Measures［J］. Oil & Gas Storage and Transportation，2012，31（B05）：41-43.