劉衛(wèi)東，楊建坤，付林豐

(中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司 天津 300457)

LNG加氣站管線溫度測(cè)量研究

劉衛(wèi)東，楊建坤，付林豐

(中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司 天津 300457)

LNG加氣站在實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，其管線承受較低溫度循環(huán)變化的溫度載荷，由于 LNG管線普遍采用不銹鋼金屬管線，金屬管線存在熱脹冷縮現(xiàn)象，且管線之間多處為法蘭連接，溫度的重復(fù)變化給管線法蘭密封帶來(lái)了一定困難。為了解決這些問(wèn)題，以某箱式LNG 加氣站為研究對(duì)象，通過(guò)選取合適的溫度測(cè)量?jī)x表及方法對(duì)LNG管線的溫度進(jìn)行測(cè)量研究，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了分析，測(cè)量研究結(jié)果為后期對(duì) LNG管線溫度場(chǎng)下的受力分析提供了必要條件。

LNG加氣站 管線 溫度測(cè)量

0 引 言

LNG主要成分是液態(tài)甲烷，由于其等質(zhì)量體積僅為其氣態(tài)的 1/600，便于儲(chǔ)存與運(yùn)輸，是一種安全、清潔、高效能源，因而 LNG燃料汽車得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。LNG加氣站是實(shí)現(xiàn)天然氣清潔高效利用的重要工作站，專為L(zhǎng)NG燃?xì)馄嚰託舛谩?/p>

LNG加氣站在實(shí)際工作過(guò)程中，部分管線承受較低溫度至常溫的溫度循環(huán)載荷作用，該溫度變化對(duì)管線結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有著較大影響，計(jì)算管線在溫度載荷作用下的應(yīng)力和變形，需要了解管線溫度的實(shí)際變化情況。因此，有必要對(duì)管線溫度進(jìn)行測(cè)量分析研究。

圖1 溫度測(cè)量系統(tǒng)示意圖Fig.1 Schematic diagram of the temperature measurement system

1 LNG管線溫度測(cè)量?jī)x表及方法

首先，對(duì) LNG管線溫度的信號(hào)進(jìn)行采集，這就需要選用合適的測(cè)量?jī)x器及設(shè)備，主要包括計(jì)算機(jī)、動(dòng)態(tài)信號(hào)分析系統(tǒng)、溫度變送器及數(shù)據(jù)線等。測(cè)量方法是將溫度變送器安裝固定在所測(cè)管道的外壁來(lái)測(cè)量 LNG管線溫度，通過(guò)數(shù)據(jù)線將溫度變送器與動(dòng)態(tài)信號(hào)分析系統(tǒng)連接，將采集到的溫度信號(hào)傳送到動(dòng)態(tài)信號(hào)分析系統(tǒng)，再通過(guò)信號(hào)線將溫度信號(hào)傳送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析與處理，本次溫度測(cè)量系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

由于天然氣是可燃性氣體，在對(duì) LNG加氣站管線進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí)，必須考慮實(shí)際操作的安全性。故本次測(cè)量采用了防爆溫度變送器，所用溫度變送器的詳細(xì)參數(shù)如表1所示。

表1 溫度傳感器參數(shù)Tab.1 Temperature sensor parameters

在進(jìn)行溫度測(cè)量之前，為了保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠，使用恒溫槽對(duì)溫度變送器進(jìn)行了檢測(cè)和標(biāo)定，所用測(cè)試儀器和設(shè)備如圖2所示。

圖2 測(cè)量系統(tǒng)的檢測(cè)與標(biāo)定用儀器和設(shè)備Fig.2 Instrument and equipment of measurement system for testing and calibration

由于變送器的恒溫槽可提供的溫度范圍為-50～50,℃，因此只對(duì)溫度變送器在該溫度范圍內(nèi)的性能進(jìn)行了驗(yàn)證。變送器在-50～50,℃溫度范圍內(nèi)的測(cè)量標(biāo)定結(jié)果如表2所示。

表2 形卡測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定結(jié)果Tab.2 Results of measurement system calibration

為檢驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)的線性度，將表2中標(biāo)定的數(shù)據(jù)導(dǎo)入Origin軟件中進(jìn)行處理。從處理結(jié)果可知，溫度變送器在-50～40,℃溫度范圍內(nèi)線性度良好，而在50,℃點(diǎn)有個(gè)別變送器偏差較大。LNG管線外壁溫度處于 10,℃以下，而變送器在-50～10,℃溫度范圍內(nèi)線性度良好，且每個(gè)變送器在各個(gè)溫度點(diǎn)的實(shí)測(cè)溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度值的偏差基本相同，因此，可認(rèn)為溫度變送器性能良好。

2 LNG測(cè)點(diǎn)位置選取及結(jié)果分析

圖3 LNG加氣站的管線分布及測(cè)點(diǎn)布置Fig.3 The distribution and arrangement of measuringpoints of the pipeline in a LNG station

圖4 不同溫度測(cè)點(diǎn)同一天內(nèi)的溫度變化圖Fig.4 Different temperature measuring points’ temperature variation within the same day

根據(jù)LNG加氣站在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中各管線的溫度情況，結(jié)合 LNG加氣站管線結(jié)構(gòu)，選取溫度變化范圍較大、變化較頻繁的管線的合適部位作為測(cè)溫測(cè)點(diǎn)對(duì)某LNG加氣站管線溫度進(jìn)行測(cè)量，LNG加氣站的管線分布及測(cè)點(diǎn)布置如圖3所示。

此次測(cè)量根據(jù)各管線所處溫度的變化情況，在潛液泵出液管線上布置了4個(gè)測(cè)點(diǎn)，按照管內(nèi)液體流向依次為測(cè)點(diǎn)H、測(cè)點(diǎn)C、測(cè)點(diǎn)A、測(cè)點(diǎn)D。在回氣管上布置了兩個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別是測(cè)點(diǎn)F和測(cè)點(diǎn)G，為了保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性及消除環(huán)境等因素的影響，對(duì)其進(jìn)行了7,d不間斷測(cè)量，選取了同一天內(nèi)各個(gè)管線所對(duì)應(yīng)的溫度變送器所測(cè)量的溫度進(jìn)行比較分析，其溫度變化規(guī)律如圖 4所示。測(cè)點(diǎn) F與泵出液管上 4個(gè)測(cè)點(diǎn)的溫度變化曲線基本吻合，并且“沿管內(nèi) LNG介質(zhì)流向，距離潛液泵越遠(yuǎn)的測(cè)點(diǎn)(測(cè)點(diǎn) H)溫度越低，而越靠近加液口的測(cè)點(diǎn)(測(cè)點(diǎn) D)溫度越高”這一規(guī)律在加氣站頻繁加液時(shí)顯現(xiàn)得更加明顯。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)某LNG加氣站的管線溫度進(jìn)行實(shí)際測(cè)量研究分析，得到了 LNG管線溫度的變化量值及規(guī)律，該結(jié)果為后期 LNG管線的溫度場(chǎng)下的受力變形研究提供了重要的數(shù)據(jù)。

［1］ 鐘偉，廖長(zhǎng)纓，黃小美. 車用 LNG的發(fā)展現(xiàn)狀與市場(chǎng)前景分析[J]. 煤氣與熱力，2013(1)：10-13.

［2］ 楊述斌. 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 中國(guó)科技信息，2007(23)：75-76.

［3］ 吳永. 基于網(wǎng)絡(luò)的單片機(jī)多點(diǎn)溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2010(4)：959-960.

On Pipeline Temperature Measurement in LNG Filling Stations

LIU Weidong，YANG Jiankun，F(xiàn)U Linfeng
(CNOOC EnerTech Equipment Technology Co.，Ltd.，Tianjin 300457，China)

During the actual operation process of LNG filling stations，pipelines have to endure low temperature cycling loads．As the pipelines are normally made of stainless steel，featuring thermal expansion and contraction，many are connected by flanges，and repeated changes in temperature bring some difficulties to flange seals．In order to resolve these problems，a type of LNG filling station was taken as the research object and temperatures of LNG pipeline were measured by choosing suitable temperature measuring instruments and methods．Then，numerical analysis of measurement results was carried out，which will provide necessary conditions for LNG pipeline stress analysis under temperature field.

LNG filling station；pipeline；temperature measurement

TK311

A

1006-8945(2016)01-0049-03

2016-01-05