上海液化天然氣有限責任公司 朱廣闊 李小燕

天然氣作為一種清潔、環(huán)保的優(yōu)質(zhì)能源，在全球能源消費格局中的地位不斷提高。上海洋山LNG一期工程主要由接收站、碼頭和輸氣管線工程三部分組成，其中接收站含 LNG儲罐、工藝設備、取水裝置、公用工程裝置、火炬、計量輸出裝置、電力設備、生產(chǎn)辦公區(qū)等，碼頭可接卸8～21.5萬m3的 LNG船舶；輸氣管線工程由海底輸氣管道、陸域輸氣管道和輸氣站組成。

隨著上海市天然氣用量逐年增加，洋山 LNG儲罐擴建工程目前已投產(chǎn)2座20萬m3的大型LNG全容儲罐。為了保障上海天然氣的供應以及擴展周邊省市的天然氣市場，實現(xiàn)對 LNG資源的分配更合理、利用更有效，在2座儲罐中各安裝了1臺反輸裝船泵，從而為上海洋山 LNG接收站實現(xiàn)反輸裝船功能奠定了堅實的基礎(chǔ)[1]。

1 LNG反輸裝船泵的組成和特點

上海洋山LNG儲罐擴建工程選用的LNG反輸裝船泵為日本某公司生產(chǎn)制造的立式潛液電動泵，主要由底閥、泵體、頂蓋板和電氣系統(tǒng)等組成，其作用是將儲罐中的LNG反輸?shù)絃NG船中。LNG反輸裝船泵的設備參數(shù)見表1。

表1 LNG反輸裝船泵的設備參數(shù)

LNG反輸裝船泵安裝在LNG儲罐的泵井中。上海LNG 2座20萬m3儲罐的泵井深55 m，泵體通過泵井底部的底閥與 LNG介質(zhì)相隔離。其底閥在自然狀態(tài)下是關(guān)閉的；當泵體坐落在底閥上時，由于自身的重力作用將底閥打開70 mm的開度。底閥和LNG反輸裝船泵長期浸泡在LNG介質(zhì)中，一旦投用底閥將無法取出，因此 LNG反輸裝船泵首次安裝時，需要嚴格按照安裝步驟進行安裝，記錄并核實安裝數(shù)據(jù)。

2 LNG反輸裝船泵的安裝過程

對 LNG反輸裝船泵以及相關(guān)配件等進行開箱檢查，確保底閥總成內(nèi)/外表面無損壞的痕跡以及泵體底部的誘導輪能夠自由旋轉(zhuǎn)，電機接線的相位有標記區(qū)分，一切檢查無誤后，開始進行安裝工作。

2.1 底閥安裝

利用液壓推車將底閥放置到泵井底部對應位置。此時將墊片放在底閥法蘭面上，然后利用手拉葫蘆提升底閥，將底閥法蘭和泵井底部法蘭進行連接。確保底閥安裝到位后，在法蘭周圍選擇等距的8個點檢查對中情況，其允許誤差≤1 mm，確認對中合格后，在螺栓上做好緊固順序編號，如圖1所示。底閥螺栓緊固共進行4次，每次按照對應的扭矩值進行緊固，螺栓扭矩值見表2。第4次緊固完畢后，等待1 h，最后按照第4次的扭矩值進行最終檢查。

表2 螺栓緊固扭矩值

圖1 螺栓緊固順序

2.2 泵線纜連接

線纜連接效果如圖2所示。

圖2 泵線纜連接

首先對所有線纜進行絕緣測試，絕緣阻值不小于40 MΩ；合格后將提升鋼絲繩B的一端纏繞在罐頂?shù)鯔C的滾筒上，然后將提升鋼絲繩A的一端、提升鋼絲繩B的另一端和支撐鋼絲繩均與泵體上的支撐板相連接；最后將 3根動力電纜、接地電纜和儀表通信電纜的一端接到相應的接線銷上[2]。

2.3 泵體安裝

首先利用罐頂?shù)鯔C上的提升鋼絲繩將泵體從水平吊裝到豎直狀態(tài)，然后與泵井對中緩慢下放泵體，同時將所有線纜一同進入泵井里。當下放到第一個纜繩夾塊處停止，先用防水布將泵井口遮住以防物品掉入泵井內(nèi)，然后將提升鋼絲繩A和B安裝在支撐條和鎖定塊之間，具體示意如圖3所示。最終擰緊壓緊螺母，繼續(xù)下放泵體直到所有纜繩夾塊都裝配到提升鋼絲繩上，并使支撐板略高于泵井口法蘭。此時，用支撐棒穿在支撐板上，繼續(xù)下放泵直到提升鋼絲繩B變得松弛，然后將提升鋼絲繩B從罐頂?shù)鯔C滾筒上拆下，同動力電纜、接地電纜和儀表通信電纜一同放入泵井里。

圖3 纜繩夾塊組件安裝

2.4 頂蓋板安裝

頂蓋板組裝完成后，把墊片暫時粘在頂蓋板密封面上，然后將頂蓋板吊裝至泵井上方，并將提升鋼絲繩 A的卸扣和花籃螺絲連接到頂蓋板下面的提升軸上，花籃螺絲下端的卸扣與支撐板連接，然后將動力電纜、接地電纜和儀表通信電纜分別連接到頂蓋板相應位置處，把提升鋼絲繩B纏繞到支架上，并保持下方有0.8～1.2 m的松弛余量。其吊裝示意圖如圖4所示。最后提起頂蓋板并抽出支撐棒，在泵井法蘭外邊緣放置定位楔片，暫時防止泵井法蘭面和墊片接觸，為下一步做準備。

圖4 頂蓋板吊裝示意

2.5 泵體調(diào)整

將手拉葫蘆、量具（稱）和提升設備等安裝在提升軸的吊環(huán)上。為確認泵體與底閥完全正確接觸，待泵體落位且底閥完全打開后，使用手拉葫蘆緩慢上升提升軸，每上升約10 mm后記錄量具重量，直到完全把泵體全部提起，量具重量不再發(fā)生變化為止；然后下落提升軸，每次下落同樣約10 mm并記錄量具重量，當泵將底閥打開后，量具的重量會逐漸變小，直到支撐纜繩的張力完全釋放，且量具重量不再發(fā)生變化，泵體上升和下降過程的承重載荷趨勢如圖 5 a）和 b）所示；測量罐內(nèi)底閥四周的開度，確認底閥完全打開和所有測量數(shù)據(jù)均合格。圖5 a）和 b）中所示的拐點為底閥全開的臨界點，此時提升軸行程在50～100 mm之間即為合格。

圖5 反輸裝船泵承重載荷趨勢

2.6 頂蓋板就位及電氣系統(tǒng)安裝

泵體調(diào)整完畢后，提升頂蓋板，移除楔片，確認泵井法蘭面沒有碎屑或損害后，將墊片放置于泵井法蘭面中心，然后調(diào)整方向，對準螺栓孔，將頂蓋板落到位，并進行緊固。最終進行電氣端子頭和接線盒的安裝，至此LNG反輸裝船泵的安裝結(jié)束，等待系統(tǒng)進行干燥置換[3]。

3 LNG反輸裝船泵性能測試

由于上海洋山 LNG一期碼頭還未進行改造，還不具備完整的裝船條件，因此在反輸裝船泵性能測試時，選擇在 4#儲罐 T-0204和 5#儲罐 T-0205之間進行回流測試，即4#儲罐反輸裝船泵P-0204E性能測試時，將LNG由卸料管線輸入到5#儲罐，其工藝流程如圖6所示。在進行性能測試時，由于反輸裝船泵流量較大，所以需密切注意儲罐壓力，若壓力上升速度較快，需及時減小反輸裝船泵的輸出流量或?qū)轇OG排放至火炬；反之，當5#儲罐反輸裝船泵P-0205E性能測試時，將LNG由卸料管線輸入到4#儲罐中。

圖6 4#儲罐反輸裝船泵性能測試工藝流程

3.1 反輸裝船泵啟動前條件

反輸裝船泵啟動前現(xiàn)場前提條件如下：

（1）LNG儲罐液位高于1.523 m；

（2）反輸裝船泵管線溫度低于-100 ℃；

（3）LNG儲罐的BOG壓力高于3 kPa；

（4）最小回流控制閥 FV-024501B處于開啟狀態(tài)，并處于自動模式；

（5）LNG輸出流量控制閥FV-024501A處于關(guān)閉狀態(tài)，并處于手動模式；

（6）泵井放空閥XV-024502處于開啟狀態(tài)。

3.2 反輸裝船泵啟動操作

啟泵現(xiàn)場前提條件確認無誤后，分布式控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）遠程啟動，泵開始運行，輸出 LNG向上進入到泵井內(nèi)，泵井中的BOG通過放空管線回到儲罐中。泵啟動90 s后，將放空閥XV-024502關(guān)閉，反輸裝船泵通過最小回流控制閥 FV-024501B以最小流量狀態(tài)下回流運行，最小回流運行測試正常后，方可進行性能測試。

3.3 反輸裝船泵性能測試

通過手動模式逐漸開啟 LNG輸出流量控制閥FV-024501A，分別測試反輸裝船泵在30%、50%、75%、100%和 110%負荷時的運行性能，主要記錄出口壓力、電流、電壓、振動（X方向/Y方向）和揚程等數(shù)據(jù)，同時監(jiān)測泵井法蘭處是否有LNG泄漏。反輸裝船泵P-0204E和P-0205E的性能測試數(shù)據(jù)分別見表3。

表3 反輸裝船泵性能測試數(shù)據(jù)

從表3中可以看出，2臺反輸裝船泵的出口壓力、電流、電壓、振動和揚程均滿足測試要求，但在測試過程中 2臺反輸裝船泵的泵井法蘭處均有LNG泄漏，主要是由于泵井預冷冷縮造成的，需通過進一步冷態(tài)緊固后，泄漏完全消除，完成性能測試。

4 結(jié)語

上海洋山LNG是目前國內(nèi)首個安裝LNG反輸裝船泵的接收站。增加反輸裝船功能可更好地保障上海周邊城市天然氣的供應，從而擴展市場，更加合理分配和有效利用LNG資源。本文對LNG反輸裝船泵的組成、功能、安裝過程和性能測試進行了較為全面的闡述。在進行反輸裝船泵安裝時，需根據(jù)安裝順序一步一步進行安裝，且注意不能有任何物品掉入泵井中；反輸裝船泵安裝完畢利用量具復驗時，其拐點必須在50～100 mm之間，如果不滿足需重新調(diào)整泵體；在進行性能測試前，需將工藝閥門的狀態(tài)和模式進行仔細檢查，測試時需實時監(jiān)測其運行數(shù)據(jù)，并做好數(shù)據(jù)記錄。上海洋山 LNG接收站進行的反輸裝船泵安裝和測試為今后其他接收站提供了參考依據(jù)。