潘峰峰（中海浙江寧波液化天然氣有限公司，浙江寧波 315800）

某接收站BOG壓縮機(jī)的預(yù)冷啟動(dòng)

潘峰峰
（中海浙江寧波液化天然氣有限公司，浙江寧波 315800）

針對(duì)BOG（閃蒸氣）[1]壓縮機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，吸氣溫度較低，氣缸瞬時(shí)溫度變化大，導(dǎo)致氣缸內(nèi)外壁溫差大及氣缸進(jìn)出口溫差大，使氣缸產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致BOG壓縮機(jī)發(fā)生故障，經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)某大型LNG（液化天然氣）接收站的BOG壓縮機(jī)多次實(shí)際操作，得出了壓縮機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，配合控制壓縮機(jī)循環(huán)閥、BOG減溫閥，能確保氣缸溫度穩(wěn)步下降，實(shí)現(xiàn)預(yù)冷啟動(dòng)的方法，保障壓縮機(jī)的正常運(yùn)行并延長(zhǎng)各部件的機(jī)械壽命。

BOG壓縮機(jī)；溫度變化；啟動(dòng)操作

1　BOG壓縮機(jī)介紹及處理系統(tǒng)流程描述

BOG壓縮機(jī)由氣缸部分、運(yùn)動(dòng)部分及機(jī)體部分、輔助部分、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)組成。

氣缸部分。包括氣缸、活塞、活塞桿、氣閥等，他們共同組成了BOG壓縮機(jī)氣體的可變工作容積。

運(yùn)動(dòng)部分及機(jī)體部分。包括曲軸、連桿、十字頭、機(jī)身、機(jī)體等，組成了能量的傳遞機(jī)構(gòu)，通過(guò)安裝在機(jī)體內(nèi)的曲軸連桿機(jī)構(gòu)，把驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，機(jī)體還為安裝氣缸和其他零部件提供支座。

輔助部分。包括潤(rùn)滑油系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、管路系統(tǒng)等，它是保證BOG壓縮機(jī)安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行所需的輔助設(shè)備和系統(tǒng)。

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)。它是用來(lái)驅(qū)動(dòng)并控制壓縮機(jī)運(yùn)行的動(dòng)力設(shè)備，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由交直流電機(jī)及相應(yīng)的控制系統(tǒng)構(gòu)成[2]。

來(lái)自BOG匯管溫度約-140℃，壓力為0.012～0.024MPa的BOG氣體，進(jìn)入BOG壓縮機(jī)入口分溶罐進(jìn)行氣溶分離。分離后的氣體進(jìn)入壓縮機(jī)，經(jīng)壓縮機(jī)兩級(jí)壓縮后，出口溫度介于-90～160℃之間，壓力為0.6～0.7MPa。壓縮后的氣體進(jìn)入再冷凝器被冷凝回收利用。

2　BOG壓縮機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中的難點(diǎn)

在氣缸內(nèi)壁及外壁的同一位置各取一個(gè)點(diǎn)，壓縮機(jī)在啟動(dòng)后沒(méi)有任何操作，其溫度變化如圖1。通過(guò)圖1可見(jiàn)，初始時(shí)刻，在低溫BOG的作用下，氣缸內(nèi)壁溫度下降較快，在常溫環(huán)境的作用下，外壁溫度下降相對(duì)緩慢，這使得內(nèi)外壁溫差在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大值，隨后在氣缸內(nèi)部熱傳導(dǎo)的作用下，內(nèi)外壁溫差逐漸減小，最后趨于穩(wěn)定。

圖1　氣缸內(nèi)外壁溫度及溫差隨時(shí)間的變化

BOG壓縮機(jī)在啟動(dòng)工況下，氣缸的溫度變化較大，啟動(dòng)過(guò)程中氣缸溫度由高到低劇烈變化，產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，操作不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致氣缸受力過(guò)大發(fā)生扭曲。

有研究表明，沒(méi)有任何優(yōu)化操作的情況下，壓縮機(jī)啟動(dòng)后約600s左右，氣缸內(nèi)外壁溫差達(dá)到最大值為87.1℃，穩(wěn)定后溫差僅為30.6℃。壓縮機(jī)入口溫度達(dá)到-30-40℃時(shí)，內(nèi)外壁最大溫差為53.5℃，相比常溫下降了38.6%。通過(guò)圖1可見(jiàn)，壓縮機(jī)入口溫度下降到-100℃時(shí)，氣缸進(jìn)出口溫差趨于穩(wěn)定。從中可知，壓縮機(jī)啟動(dòng)的難點(diǎn)為控制壓縮機(jī)入口溫度緩慢下降以及壓縮機(jī)入口溫度達(dá)到-100℃左右，控制氣缸進(jìn)出口溫差[3]。

3　BOG壓縮機(jī)預(yù)冷啟動(dòng)

為了防止壓縮機(jī)啟動(dòng)后，氣缸內(nèi)的大溫差對(duì)BOG壓縮機(jī)的運(yùn)行產(chǎn)生影響，實(shí)際啟動(dòng)操作過(guò)程中，一般采用預(yù)冷啟動(dòng)方法來(lái)減少溫差。

該接收站的壓縮機(jī)有4個(gè)級(jí)別的負(fù)荷調(diào)節(jié)，分別為25%、50%、75%、100%。同時(shí)，在壓縮機(jī)出口至入口和分溶罐各有一個(gè)回流閥，這為預(yù)冷啟動(dòng)操作創(chuàng)造了條件。流程圖見(jiàn)圖2。

圖2　BOG壓縮機(jī)流程圖

全開(kāi)HV-2、HV-3。壓縮機(jī)的UCP上顯示具備啟動(dòng)條件后，在其就地控制盤上，按下啟動(dòng)按鈕。

啟動(dòng)6s之后，逐漸關(guān)小HV-2至全關(guān)，此閥主要是防止啟動(dòng)前壓縮機(jī)的被壓大，導(dǎo)致電機(jī)啟動(dòng)電流大，防止電機(jī)燒壞，啟動(dòng)6s后，電機(jī)正常運(yùn)行后，便可關(guān)閉。接著根據(jù)溫度表T1的溫降來(lái)調(diào)節(jié)HV-3，通過(guò)壓縮機(jī)出口的高溫度BOG與來(lái)自儲(chǔ)罐的低溫度BOG混合，使進(jìn)入壓縮機(jī)的BOG溫度逐漸降低，此時(shí)需要注意的是T2、T3的溫度，因?yàn)閴嚎s機(jī)在25%負(fù)荷下運(yùn)行，有大部分的氣體被重復(fù)做功，會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)出口溫度上升。若出口溫度上升較快，則通過(guò)關(guān)小HV-3和開(kāi)大HV-1來(lái)調(diào)節(jié)溫度。一般情況下HV-3關(guān)小至50%左右，壓縮機(jī)入口溫度會(huì)緩慢下降，出口溫度會(huì)緩慢上升，效果較好。待T1溫降至-40℃，可以逐漸全關(guān)HV-3，據(jù)研究此時(shí)氣缸內(nèi)外壁溫差在50℃左右，溫差在正常啟動(dòng)溫差范圍內(nèi)。HV-3全關(guān)和25%負(fù)荷運(yùn)行600s后，可以將負(fù)荷升至50%，因有部分氣體重復(fù)做功，25%負(fù)荷運(yùn)行下壓縮機(jī)入口溫度此時(shí)下降較慢，同時(shí)，壓縮機(jī)出口溫度上升較快，需將更多、更冷的氣體進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步預(yù)冷。根據(jù)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，50%負(fù)荷運(yùn)行情況下，壓縮機(jī)一級(jí)出口溫度開(kāi)始下降，二級(jí)出口溫度上升減緩，此負(fù)荷運(yùn)行主要注意二級(jí)出口溫度不要超過(guò)155℃，一般通過(guò)加大BOG冷凝的操作和打開(kāi)HV-3操作，能將溫度控制在130℃左右。經(jīng)過(guò)600s之后，壓縮機(jī)入口溫度已經(jīng)預(yù)冷至-80℃左右，可以將負(fù)荷上升至75%進(jìn)行深冷。此時(shí)，壓縮機(jī)一級(jí)、二級(jí)出口溫度都會(huì)下降，此負(fù)荷條件下運(yùn)行，需要注意壓縮機(jī)入口的溫度，因大量冷BOG進(jìn)入壓縮機(jī)，入口溫度會(huì)迅速下降，而此時(shí)壓縮機(jī)一、二級(jí)出口溫度比較高，需要其緩慢下降，據(jù)研究壓縮機(jī)入口溫度下降到-100℃后，氣缸進(jìn)出口溫差趨于穩(wěn)定，即需要控制壓縮機(jī)入口溫度在下降到-100℃時(shí)，一級(jí)出口溫度在-30℃以下和二級(jí)出口溫度在90℃以下的穩(wěn)定溫度，此時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)HV-2的開(kāi)度來(lái)控制壓縮機(jī)入口溫差在-90--100℃之間，來(lái)逐步使壓縮機(jī)出口溫度降低，根據(jù)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)一般HV-2的開(kāi)度為5%～8%，待一級(jí)出口溫度下降至-30℃以下和二級(jí)出口溫度下降至90℃以下，壓縮機(jī)就進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。為了使壓縮機(jī)在切換負(fù)荷后，壓縮機(jī)氣缸溫度分布均勻，一般我們將切換負(fù)荷的時(shí)間間隔定為600s。

據(jù)了解，一般LNG接收站的BOG壓縮機(jī)都具有循環(huán)閥或者出口放空管線，都具備預(yù)冷操作的條件。

4　結(jié)束語(yǔ)

本文主要根據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)壓縮機(jī)的啟動(dòng)進(jìn)行相關(guān)研究，通過(guò)實(shí)際操作總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，得出通過(guò)壓縮機(jī)負(fù)荷切換、循環(huán)閥的調(diào)節(jié)，確保壓縮機(jī)入口溫度緩慢下降，來(lái)控制壓縮機(jī)氣缸內(nèi)外壁溫差和氣缸進(jìn)出口溫差實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的預(yù)冷啟動(dòng)，減少因溫差過(guò)大對(duì)壓縮機(jī)產(chǎn)生的損傷。

[1] 尹清黨.BOG壓縮機(jī)在LNG接收站的應(yīng)用[J].壓縮機(jī)技術(shù)，2009，（9）：35-39.

[2] 付子航.LNG接收站蒸發(fā)氣處理系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)計(jì)算模型[J].集輸工程，2011，（31）：1-4.

A Pre-cooling Station BOG Compressor Start

Pan Feng-feng

BOG（flash vapor）[1]compressor starts during the intake air temperature is low，a large cylinder instantaneous temperature changes，resulting in a large temperature difference between inside and outside wall of the cylinder and cylinder import and export large temperature difference between the cylinder have a greater thermal stress lead BOG compressor failure，after a large-scale domestic LNG（liquefied natural gas）station of the BOG compressor repeatedly practice，come to the compressor during startup，with the control of the compressor recirculation valve，BOG desuperheater valve，to ensure a steady decline in the temperature of the cylinder to achieve pre-cooling start method to ensure the normal operation of the compressor and mechanical life of the components.

BOG compressor；temperature change；start operation

TE974

B

1003-6490（2016）03-0099-02

2016-03-12

潘峰峰（1988），男，浙江柯橋人，助理工程師，主要從事溶化天然氣接收站運(yùn)行工作。