液化天然气项目保冷系统结构设计分析
1、保冷结构的设计。除了进行合理选择保冷主材以外,其整个保冷系统中较为关键的设计内容还包括结构设计,而对结构设计时也需要在材料合理选择的基础上,这决定着保冷厚度系数,影响着保冷系统的效果,同时,其对于管道实际宽度、配管的间距等也有一定影响。实际开展保冷结构设计由于项目地点和情况的不同,其侧重点也不相同,其结构主要包括复合型材料结构或是单一材料结构类型,对于复合型材料结构而言,其需要考虑多种保冷材料的特性,结合运用保证其优势都能够发挥出来,结构内部材料之间还能够互相弥补不足,进一步优化设计,如可以使用泡沫玻璃材质和聚异氰脲酸酯材质的复合结构,从材料的基本特性来看,聚异氰脲酸酯的导热系数与温度有关,温度越低其导热系数也就越低,因而可设计保冷结构为双层,其内层使用聚异氰脲酸酯材质,发挥出其在保冷性能方面的优势,而外层材质可使用泡沫玻璃,其闭孔结构方面的优势能够到隔水和防潮的作用,采用A级的泡沫玻璃材质,其还具有较好的防火性能,在外部形成一层防火屏障,同时其还能够保障内层聚异氰脲酸酯老化延缓,使得整体的保冷系统效果更佳、寿命更长。 2、外保护层的设计。液化天然气项目中的管道保冷系统的外保护层是对整个系统形成保护作用,进行实际设计时要充分考虑外保护层的工艺要求,外保护层的功能是要保证整个保冷系统的耐热、防水以及防火性能的实现,设计过程中也要先选择合适的材料,一般来说其材料分为玻璃钢、不锈钢板以及镀铝钢板等。例如,实际液化天然气项目的接收站都是建设在海边位置上,也可能建设在海中位置,而海水是具有腐蚀效果的,因而其管道的保冷系统外保护层需要具有一定抗腐蚀功能,能够抵御周围环境的影响,确保保冷系统的可靠性和功能性,根据国外保冷规范检验标准(CINI)相关的标准,玻璃钢、不锈钢板以及镀铝钢板的材质做外保护层时,需要结合多种标准要求。 3、异型结构的设计。管道的整个系统中,除了管道主体以外,还包含了异型结构,其主要是指阀门、异径管以及大量弯头和三通等,这些结构的设计也是一个难点,设计的结果会直接影响到其现场施工的效果,为降低实际异型结构施工的难度,要针对其实际施工要点进行合理设计,设计出标准化的保冷系统异型结构图,不仅有利于精细化设计,还能够提高后续施工环节的效率,方便下游采购。
2022-03-24
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燃气加气站压缩机故障的主要原因
以某日加气规模为10000m3加气站压缩机组故障情况为例进行分析,2015年至今,累计出现异常停机故障445次,具体情况如表2所示。在对故障进行分析后发现主要为4种类型,以下将对故障原因以及预防措施展开分析。 往复式压缩机在运行过程中,密封性不佳导致气体进入到压缩机内部造成生产故障是常见的压缩机停机类型,5年共发生224起。 此外,虽然动力传递部分并不是故障高发区,但在实际工作中,当曲轴等动力传动部位发生故障之后,导致的后果往往都是比较严重的。因此,对往复式压缩机故障进行诊断首先要针对传动故障进行分析,然后对气阀、填料等进行排查,确定其是否存在故障。 1、传动部件的故障分析 对于压缩机来说,传动部件的主要作用就是能够传递动力端和压力端的弯矩、扭矩,在轴颈过渡圆角的位置可能会出现应力集中的情况,从而导致轴颈表面出现磨损或者破损的情况,如果情况严重,可能会导致曲轴断裂情况发生。在统计的传动部件故障中,断裂故障发生的原因36.16%是由此产生的。一般情况下,综合考虑压缩机传动部件断裂失效原因主要分为两类:一是源于材料、结构设计;二是源于承受载荷。 从材料和结构设计角度来看,材料方面还存在着气孔、裂纹等情况发生,当不同的部位出现缺陷的时候,材料在实际使用过程中,其强度相对比较大,以断裂力学的疲劳寿命为基础进行预测来对端口观察,并且还要对材料表面的影响进行判断,之后再通过材料力学的性能对材料断裂事故原因进行排查,以此来保证压缩机正常运行。润滑失效或温度异常会使传动部件出现裂纹,从而使传动部件的受力受到影响,当出现弯扭、冲击载荷之后,可能会对材料表面造成影响,从而使得材料的裂纹更大。一般情况下,如果出现故障,其原因可能是两者之间的结合,受限使得材料的缺陷部位更加集中,由于受到载荷的作用,材料的裂纹扩散速度加快,甚至可能会导致断裂。 针对这一问题,企业应及时对传动部件做好安全监测,并且对润滑油进行更换,当往复式压缩机在工作过程中出现异常情况时,要及时进行调整,如果出现温度过高或者震动异常,需要对润滑油进行更换,或者对轴承进行冷却处理,这样就可以避免轴承出现摩擦时有强烈的震动,从而避免往复式压缩机出现故障或者裂缝扩大的情况。2、气阀、填料故障 对于往复式压缩机来说,气阀是重要的部件,可以对气体进行吸取和排出,当往复式压缩机工作的时候,气阀对气体的控制发挥着重要作用。 但是,当压缩机运转时,气阀与气缸之间可能会出现一定的摩擦,摩擦可能会使零部件出现磨损,最终导致零部件发生损耗。除此之外,气阀在清洁的时候,难度相对比较大,所以防止发生气阀黏连是预防压缩机故障的关键。当气阀的部件在工作过程中,比较常见的故障就是弹簧片的损害。活塞与弹簧片之间可能会出现一定的磨损情况,通过长期的使用,弹簧片可能会出现一些不易察到的裂纹。随着使用频率的提高,裂纹会不断地扩大,从而导致活塞压缩机的气阀不能正常运行。 一旦气阀出现故障,就会对压缩机的产气量带来很大影响,压缩机工作效率降低,能源浪费越来越严重。 填料环是活塞杆上的重要部件,主要作用就是防止气体外泄。在超高压工作环境中,由于巨大的密封压力,填料表面承受的压力比较大,填料环可能会出现磨损或者破裂的情况,当出现这种情况时,压缩机就会出现泄漏。对于活塞来说,比较常见的故障就是气缸与活塞之间可能会形成压缩溶剂,在工作的时候压缩溶剂会对压缩机的性能造成影响。当活塞环无法进行密封活动的时候,可能会造成温度上升、排气量降低的情况。这时,如果无法进行妥善处理,就可能会使事故更加严重。
2022-03-24
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美国对天然气管道的安全监管
在安全监管体系方面,美国联邦政府共7 个部门涉及油气管道保护和安全监管职责,其中,交通部管道和危险材料安全管理部门(PEMSA), 承担长输管道、集输管道以及城市燃气管道安全监管职责;能源部联邦监管委员会(PERC)承担项目核准以及市场、价格监管等行业管理职责;其他如国安部、环保局等部门各司其职,形成了较为健全的责任体系。在纵向分工方面,联邦PHMSA 负责跨州油气管道,共设立5 个派出机构分区域实施监管;各州州政府大部分设立对口的交通部门负责州内油气管道监管;联邦与各州工作相对独立,在重大问题上联邦政府有许可和认证等权力并对各州给予指导。在油气安全监管措施方面,PHMSA 制定管道运行最低安全规定并强制企业执行。同时要求企业制定“ 零泄漏” 目标并对安全绩效的执行情况进行监督。2002 年,美国将完整性管理纳入联邦法规要求,推广基于风险的安全管理模式,对3000 余家管道企业抢修预案进行审核并加大执行监管,笔者在与PG&E 公司的交流中了解到,该公司对天然气管道有专门的抢修抢险预案,并通过州共用事业管理委员会进行了审核备案,这是美国管道事故率整体较低的关键因素。此外,PHMSA 严格执法监督和事故处罚,执法人员数量和检查频率不断提高,对危害管道安全行为的处罚力度也在不断加大,尤其是对因管理疏漏造成的责任事故处以巨额罚款,例如华盛顿州事故中事故企业被处以1.12亿美元罚金,并因后续7 亿美元的刑事和民事索赔宣告破产。通过与PG&E 公司交流,笔者认为美国在安全监管方面的保障措施主要体现在以下4 个方面:(一)注重制度保障美国政府建立了以联邦法律为主、州法律为辅并大量引入协会标准等的多层次法规标准体系,对管道全生命周期做出了具体要求并不断修订完善,健全的法规标准体系为政府履职和企业落实主体责任奠定了基础。PG&E 公司每年对高压天然气管线进行检测,并对管道的老化程度进行评估,根据不同的结果采取不同的措施,以保障用气安全。(二)注重技术研发与应用美国政府重视并鼓励企业对油气产运前沿技术和知识的研究创新,政府基金在推动智能化、信息化建设中也起到支持作用,多领域技术均为国际领先。PG&E公司在管网巡视中已采用无人机巡视技术,在判断管网泄漏方面,通过对管网的数据分析计算,确定泄漏部位,采用自动控制阀门,快速反应,远程关闭气源。(三)注重公众宣传公众行为对管道安全意义重大,美国政府采取多种措施提高公众意识。同时,企业按照法律要求也需要定期走访管道沿线群众,开展培训教育等工作。据了解,PG&E 公司根据用户提供的线索,通过技术人员去现场及时查找隐患点,解决了绝大多数的泄漏问题。(四)注重第三方力量非政府组织为美国政府和企业提供了强有力的支撑,设立811 挖掘前呼叫系统,提醒施工单位及时与管道产权单位联系,降低施工外力破坏概率。PG&E公司在接到811 后,48 小时内必须到现场给施工单位确定管道准确位置,如果施工单位不与管道公司联系,政府部门将对其进行处罚。笔者在与奥克兰消防局交流中了解到,消防局对事故具有监管、认定的职能,同时会定期对地方能源公司进行检查,要求企业对查出的问题限期整改,如整改不到位将对其进行处罚。在应急预案和应急响应与救援方面,消防局要遵照政府应急预案编制的官方指导,并与奥克兰燃气等重点企业进行联动,定期进行现场演练,通过演练的评估分析,有效提高企业对于突发事故的防范意识和应急反应能力。
2022-03-24
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