劉超(中石油京唐液化天然氣有限公司，河北 唐山 063200)

1 BOG壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行參數(shù)

LNG的蒸發(fā)氣體是由BOG壓縮機(jī)進(jìn)行加壓后，將BOG輸送至再冷凝器進(jìn)行再液化處理。以唐山LNG接收站為例，站內(nèi)的BOG壓縮機(jī)為往復(fù)活塞式壓縮機(jī)，也是最常見(jiàn)、應(yīng)用最廣的壓縮機(jī)類型。這種類型壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是排氣量大，排氣壓力高，在石油與天然氣行業(yè)中最通用的一種機(jī)型。

BOG壓縮機(jī)的設(shè)備結(jié)構(gòu)主要由氣缸、活塞桿壓蓋、活塞桿、活塞、導(dǎo)向軸承、十字頭、連桿、曲軸、驅(qū)動(dòng)端、非驅(qū)動(dòng)端、曲柄機(jī)構(gòu)等組成，如圖1所示。

圖1 BOG壓縮機(jī)的設(shè)備結(jié)構(gòu)

BOG壓縮機(jī)的質(zhì)量流量為10018kg/h，標(biāo)準(zhǔn)體積流量為13662Nm3/h，入口體積流量為5166m3/h，設(shè)計(jì)溫度為-157℃/-24℃，運(yùn)行轉(zhuǎn)速為494Rpm，吸入壓力為0.009MPa，排氣壓力為0.805MPa，軸功率要求為689kW，電機(jī)額定值為900kW。BOG壓縮機(jī)在運(yùn)行時(shí)工作負(fù)荷分為四檔，分別是25%、50%、75%和100%?？梢酝ㄟ^(guò)控制室對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)，BOG壓縮機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)通過(guò)電磁閥對(duì)機(jī)體內(nèi)部的卸荷閥和余隙閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。

BOG壓縮機(jī)有潤(rùn)滑油、冷卻水等輔助系統(tǒng)。BOG在加壓過(guò)程中，機(jī)體溫度會(huì)快速升高。BOG壓縮機(jī)的曲軸、十字頭和導(dǎo)向軸承是通過(guò)潤(rùn)滑油進(jìn)行潤(rùn)滑。在啟動(dòng)BOG壓縮機(jī)前，操作人員需要手動(dòng)啟動(dòng)輔油泵，將壓縮機(jī)內(nèi)的曲軸、中間軸承和十字頭銷軸承進(jìn)行預(yù)潤(rùn)滑，潤(rùn)滑時(shí)間一般不能低于2min，潤(rùn)滑完成后才能啟動(dòng)BOG壓縮機(jī)。當(dāng)壓縮機(jī)啟動(dòng)后，主油泵會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，之前啟動(dòng)的輔油泵運(yùn)行30s以后自動(dòng)停止。啟動(dòng)BOG壓縮機(jī)后，壓縮機(jī)的曲軸、十字頭和導(dǎo)向軸承由主油泵進(jìn)行潤(rùn)滑。BOG壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)，主油泵會(huì)隨著壓縮機(jī)停止而自動(dòng)停止。而輔油泵會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，并在壓縮機(jī)停止5min后自動(dòng)停止。BOG壓縮機(jī)在停機(jī)期間，當(dāng)潤(rùn)滑油溫度低于15℃時(shí)，輔油泵和油加熱器會(huì)自動(dòng)工作。當(dāng)潤(rùn)滑油溫度大于20℃時(shí)，油加熱器會(huì)自動(dòng)停止工作。當(dāng)潤(rùn)滑油溫度大于25℃時(shí)，輔油泵自動(dòng)停止。當(dāng)潤(rùn)滑油壓力降到0.2MPa以下時(shí)，BOG壓縮機(jī)將停止運(yùn)行。

每臺(tái)BOG壓縮機(jī)都配備冷卻水系統(tǒng)，系統(tǒng)主要包括一個(gè)氮?dú)庑钅芷?，兩個(gè)冷卻水泵，兩個(gè)冷卻風(fēng)機(jī)，一個(gè)電加熱器，一個(gè)溫控閥和相關(guān)的分配管線。冷卻劑是由體積比為1∶1的水和乙二醇的防凍液組成，被分配到十字頭、熱障和潤(rùn)滑油系統(tǒng)。冷卻水系統(tǒng)中的兩臺(tái)冷卻水泵一般是一用一備，當(dāng)主泵運(yùn)行時(shí)如果冷卻水壓力低于0.2MPa時(shí)，備用泵自動(dòng)啟動(dòng)。如果備用泵啟動(dòng)后冷卻水壓力還是不能維持在0.2MPa并持續(xù)10min后，BOG壓縮機(jī)將自動(dòng)停止運(yùn)行。冷卻水系統(tǒng)中的電加熱器和冷卻風(fēng)扇的下游設(shè)置了一個(gè)溫控閥，溫控閥的主要作用是控制進(jìn)入BOG壓縮機(jī)的冷卻劑的溫度，設(shè)定值一般設(shè)定為30℃。當(dāng)冷卻劑溫度低于20℃時(shí)，電加熱器自動(dòng)啟動(dòng)。當(dāng)冷卻劑溫度高于26℃時(shí)，電加熱器自動(dòng)停止。當(dāng)冷卻劑溫度高于34℃時(shí)，冷卻風(fēng)扇自動(dòng)啟動(dòng)，當(dāng)冷卻劑溫度低于34℃時(shí)，冷卻風(fēng)扇自動(dòng)停止。當(dāng)冷卻劑溫度高于40℃時(shí)，第二臺(tái)冷卻風(fēng)扇會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。當(dāng)冷卻劑溫度再次低于40℃時(shí)，第二臺(tái)冷卻風(fēng)扇將自動(dòng)停止。

2 BOG的工藝處理流程

儲(chǔ)罐中蒸發(fā)的氣體通過(guò)BOG總管到達(dá)壓縮機(jī)，經(jīng)過(guò)BOG壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入再冷凝器的頂部，進(jìn)入后的BOG與低壓輸出總管的LNG在超級(jí)拉西環(huán)填料床層混合后被冷凝成LNG，再?gòu)脑倮淠鞯撞康某隹贚NG管線流至高壓泵。一般情況下BOG與LNG的質(zhì)量比為1:8.4。

如圖2所示，再冷凝器PIC-1300602壓力的穩(wěn)定對(duì)于接收站至關(guān)重要。當(dāng)PIC-1300602壓力過(guò)高時(shí)會(huì)使BOG壓縮機(jī)的輸送量減少，F(xiàn)X-1300601流量降低，PI-1300601壓力升高，容易觸發(fā)BOG壓縮機(jī)出口壓力高高聯(lián)鎖停車。當(dāng)PIC-1300602壓力過(guò)低時(shí)會(huì)使飽和蒸氣壓差值PDI-1300605減小，當(dāng)差值降低到0.05MPa時(shí)同樣觸發(fā)聯(lián)鎖。所以在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中要保證PIC-1300602壓力的穩(wěn)定。

圖2 再冷凝器運(yùn)行控制圖

出口壓縮機(jī)的負(fù)荷調(diào)整也會(huì)對(duì)再冷凝器的壓力產(chǎn)生一定影響。壓縮機(jī)提升負(fù)荷，F(xiàn)X-1300601流量升高，再冷凝器液位會(huì)出現(xiàn)下降，操作人員需要增加再冷凝器入口FCV-1300602的開(kāi)度，保證再冷凝器液位穩(wěn)定，同時(shí)還要減小PCV-1300602A或PCV-1300602B的開(kāi)度，保證再冷凝器的壓力穩(wěn)定。相反壓縮機(jī)減小負(fù)荷，F(xiàn)X-1300601流量降低，再冷凝器液位上升，要相應(yīng)減小再冷凝器入口FCV-1300602的開(kāi)度，并增加PCV-1300602A或PCV-1300602B的開(kāi)度，保證壓力穩(wěn)定。

再冷凝器是連接著氣相流程和液相流程的核心設(shè)備，它的運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到BOG的處理效果和高壓泵的運(yùn)行穩(wěn)定與安全。所以在再冷凝器運(yùn)行過(guò)程中需要對(duì)它進(jìn)行流量控制、液位控制和壓力控制。如果儲(chǔ)罐BOG的量高于BOG壓縮機(jī)和再冷凝器的處理量時(shí)，且儲(chǔ)罐和BOG總管的壓力一直升高并達(dá)到壓力控制閥設(shè)定值時(shí)，過(guò)量的BOG會(huì)排放至火炬燃燒，以防止儲(chǔ)罐壓力和BOG總管壓力過(guò)高帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

3 BOG產(chǎn)生量的計(jì)算

在接收站的工藝中，BOG的產(chǎn)生量決定著BOG壓縮機(jī)的工作負(fù)荷。之前提到壓縮機(jī)的工作負(fù)荷有25%，50%，75%，100%四檔，可根據(jù)產(chǎn)生量及罐壓對(duì)工作負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整。儲(chǔ)罐內(nèi)的BOG產(chǎn)生量一般采用這種計(jì)算方式：

Q1=ρ×V×η×n×24

式中：Q1為儲(chǔ)罐內(nèi)一天產(chǎn)生BOG的總量；ρ為儲(chǔ)罐內(nèi)LNG的密度(單位為kg/m3)；V為罐容；η為儲(chǔ)罐日蒸發(fā)率；n為儲(chǔ)罐的數(shù)量，24為一天的小時(shí)數(shù)。

一般采用這種方式可以將接收站內(nèi)的儲(chǔ)罐一天的BOG產(chǎn)生總量計(jì)算出來(lái)，偏差也不會(huì)太大，同時(shí)也對(duì)BOG系統(tǒng)和再冷凝器系統(tǒng)的運(yùn)行提供了穩(wěn)定保障。

4 BOG壓縮機(jī)易損部件與監(jiān)測(cè)分析

4.1 BOG壓縮機(jī)易損部件

BOG壓縮機(jī)的傳遞動(dòng)力部分、氣體進(jìn)出及密封部分、輔助部分都是容易出現(xiàn)損壞的地方[1]。傳遞動(dòng)力部分的損壞主要是曲軸、連桿、十字頭、活塞等零部件的損壞。氣體進(jìn)出及密封部分的損壞主要是氣缸、進(jìn)氣閥門、排氣閥門、閥片、彈簧、填料函、活塞環(huán)和氣量調(diào)節(jié)裝置等部件的損壞。輔助部分的損壞主要是水、氣、油三條管路上的冷卻器、安全閥及管路系統(tǒng)的損壞。

4.2 BOG壓縮機(jī)監(jiān)測(cè)分析

由于以上三個(gè)部分在壓縮機(jī)運(yùn)行過(guò)程中容易產(chǎn)生損壞，需要采用監(jiān)測(cè)手段解決這些問(wèn)題。通常的解決方法是：監(jiān)測(cè)進(jìn)口和出口氣閥的溫度；監(jiān)測(cè)機(jī)體振動(dòng)情況；監(jiān)測(cè)活塞桿下沉情況。監(jiān)測(cè)機(jī)體振動(dòng)一般在氣缸處安裝速度傳感器，也可安裝在機(jī)體的不同位置上，兩個(gè)速度傳感器采集的信號(hào)同時(shí)輸送到一個(gè)雙通道監(jiān)測(cè)器中，以此來(lái)判斷是否部件連接松動(dòng)、氣閥損壞等現(xiàn)象?；钊麠U下沉的監(jiān)測(cè)主要是在機(jī)體接近活塞桿適當(dāng)位置上，安裝一個(gè)非接觸式電渦流位移傳感器，當(dāng)活塞受到磨損時(shí)，水平放置的活塞桿就會(huì)下沉，非接觸式電渦流位移傳感器和活塞桿之間的間隙會(huì)發(fā)生變化，所產(chǎn)生的電壓變化信號(hào)會(huì)輸送到活塞桿下沉監(jiān)測(cè)器，從而監(jiān)測(cè)到活塞的工作狀況。

BOG壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)振源較多，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜等情況使得壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)有時(shí)會(huì)發(fā)生一些故障，且故障診斷的難度較大[2]。同時(shí)BOG壓縮機(jī)的機(jī)體和重量都較大，易損件也較多，增加了平時(shí)維護(hù)和檢修的難度。所以在工作中對(duì)于BOG壓縮機(jī)的正確維護(hù)和保養(yǎng)顯得非常重要。操作員要嚴(yán)格按照操作卡正確啟停壓縮機(jī)，并按照維護(hù)規(guī)程維護(hù)壓縮機(jī)。壓縮機(jī)在運(yùn)行時(shí)，操作員要密切監(jiān)視工況的變化，根據(jù)工藝參數(shù)的變化來(lái)進(jìn)行壓縮機(jī)負(fù)荷的調(diào)節(jié)。在非緊急情況下，避免壓縮機(jī)帶負(fù)荷停車。

5 BOG壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題及處理方法

壓縮機(jī)出口BOG溫度過(guò)高[3]，出現(xiàn)原因可能是：入口過(guò)濾器堵塞；入口BOG溫度過(guò)高。處理方法主要是：定期拆開(kāi)檢查并清理過(guò)濾器；打開(kāi)噴淋手閥冷卻BOG入口管線溫度。

壓縮機(jī)出口BOG壓力過(guò)低，出現(xiàn)原因可能是：活塞環(huán)漏氣；氣閥漏氣。處理方法主要是：定期檢查或更換活塞環(huán)；定期檢查或更換閥片。

壓縮機(jī)潤(rùn)滑油壓力過(guò)低，出現(xiàn)原因可能是：油過(guò)濾器堵塞；油管堵塞；安全閥故障；油箱內(nèi)油位較低。處理方法主要是：定期清洗油過(guò)濾器；定期檢查疏通油管；定期校驗(yàn)安全閥；定期添加潤(rùn)滑油。

壓縮機(jī)潤(rùn)滑油溫度過(guò)高，出現(xiàn)原因可能是：油冷卻器供水不足；潤(rùn)滑油變質(zhì)；油冷卻器堵塞。處理方法主要是：加大冷卻器供水量；定期檢查并更換潤(rùn)滑油；定期檢查和清洗油冷卻器。

壓縮機(jī)BOG排氣量過(guò)低，出現(xiàn)原因可能是：氣閥泄漏；卸荷閥故障；氣缸余隙容積過(guò)大。處理方法主要是：定期檢查或更換氣閥；檢查并處理卸荷裝置；調(diào)整氣缸余隙。

壓縮機(jī)軸承溫度度過(guò)高，出現(xiàn)原因可能是：潤(rùn)滑油溫度過(guò)高；潤(rùn)滑油變質(zhì)；潤(rùn)滑油供量不足或中斷。處理方法主要是：適度增加冷卻水供給量；定期檢查并更換潤(rùn)滑油；定期檢查油過(guò)濾器和油泵。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，BOG的有效處理不僅為接收站的運(yùn)行節(jié)約了成本，同時(shí)也為接收站的運(yùn)行安全提供了保證。壓縮機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定需要操作人員日常巡檢發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，也需要定期進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，才能使生產(chǎn)運(yùn)行更加安全穩(wěn)定。