LNG加氣站管線溫度測量研究

劉衛東，楊建坤，付林豐

(中海油能源發展裝備技術有限公司 天津 300457)

LNG加氣站管線溫度測量研究

劉衛東，楊建坤，付林豐

(中海油能源發展裝備技術有限公司 天津 300457)

LNG加氣站在實際運營過程中，其管線承受較低溫度循環變化的溫度載荷，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象，且管線之間多處為法蘭連接，溫度的重復變化給管線法蘭密封帶來了一定困難。為了解決這些問題，以某箱式LNG 加氣站為研究對象，通過選取合適的溫度測量儀表及方法對LNG管線的溫度進行測量研究，并對測量結果進行了分析，測量研究結果為后期對 LNG管線溫度場下的受力分析提供了必要條件。

LNG加氣站 管線 溫度測量

0 引 言

LNG主要成分是液態甲烷，由于其等質量體積僅為其氣態的 1/600，便于儲存與運輸，是一種安全、清潔、高效能源，因而 LNG燃料汽車得到了越來越廣泛的應用。LNG加氣站是實現天然氣清潔高效利用的重要工作站，專為LNG燃氣汽車加氣而用。

LNG加氣站在實際工作過程中，部分管線承受較低溫度至常溫的溫度循環載荷作用，該溫度變化對管線結構強度有著較大影響，計算管線在溫度載荷作用下的應力和變形，需要了解管線溫度的實際變化情況。因此，有必要對管線溫度進行測量分析研究。

圖1 溫度測量系統示意圖Fig.1 Schematic diagram of the temperature measurement system

1 LNG管線溫度測量儀表及方法

首先，對 LNG管線溫度的信號進行采集，這就需要選用合適的測量儀器及設備，主要包括計算機、動態信號分析系統、溫度變送器及數據線等。測量方法是將溫度變送器安裝固定在所測管道的外壁來測量 LNG管線溫度，通過數據線將溫度變送器與動態信號分析系統連接，將采集到的溫度信號傳送到動態信號分析系統，再通過信號線將溫度信號傳送到計算機進行存儲、分析與處理，本次溫度測量系統示意圖如圖1所示。

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

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

在進行溫度測量之前，為了保證測量結果準確可靠，使用恒溫槽對溫度變送器進行了檢測和標定，所用測試儀器和設備如圖2所示。

圖2 測量系統的檢測與標定用儀器和設備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,℃，因此只對溫度變送器在該溫度范圍內的性能進行了驗證。變送器在-50～50,℃溫度范圍內的測量標定結果如表2所示。

表2 形卡測量系統的標定結果Tab.2 Results of measurement system calibration

為檢驗測量系統的線性度，將表2中標定的數據導入Origin軟件中進行處理。從處理結果可知，溫度變送器在-50～40,℃溫度范圍內線性度良好，而在50,℃點有個別變送器偏差較大。LNG管線外壁溫度處于 10,℃以下，而變送器在-50～10,℃溫度范圍內線性度良好，且每個變送器在各個溫度點的實測溫度與標準溫度值的偏差基本相同，因此，可認為溫度變送器性能良好。

2 LNG測點位置選取及結果分析

圖3 LNG加氣站的管線分布及測點布置Fig.3 The distribution and arrangement of measuringpoints of the pipeline in a LNG station

圖4 不同溫度測點同一天內的溫度變化圖Fig.4 Different temperature measuring points’ temperature variation within the same day

根據LNG加氣站在實際運行過程中各管線的溫度情況，結合 LNG加氣站管線結構，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溫測點對某LNG加氣站管線溫度進行測量，LNG加氣站的管線分布及測點布置如圖3所示。

此次測量根據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個測點，按照管內液體流向依次為測點H、測點C、測點A、測點D。在回氣管上布置了兩個測點，分別是測點F和測點G，為了保證測量結果的準確性及消除環境等因素的影響，對其進行了7,d不間斷測量，選取了同一天內各個管線所對應的溫度變送器所測量的溫度進行比較分析，其溫度變化規律如圖 4所示。測點 F與泵出液管上 4個測點的溫度變化曲線基本吻合，并且“沿管內 LNG介質流向，距離潛液泵越遠的測點(測點 H)溫度越低，而越靠近加液口的測點(測點 D)溫度越高”這一規律在加氣站頻繁加液時顯現得更加明顯。

3 結 語

本文通過對某LNG加氣站的管線溫度進行實際測量研究分析，得到了 LNG管線溫度的變化量值及規律，該結果為后期 LNG管線的溫度場下的受力變形研究提供了重要的數據。

［1］ 鐘偉，廖長纓，黃小美. 車用 LNG的發展現狀與市場前景分析[J]. 煤氣與熱力，2013(1)：10-13.

［2］ 楊述斌. 工業現場溫度采集系統設計與實現[J]. 中國科技信息，2007(23)：75-76.

［3］ 吳永. 基于網絡的單片機多點溫度采集系統的設計[J]. 計算機測量與控制，2010(4)：959-960.

On Pipeline Temperature Measurement in LNG Filling Stations

LIU Weidong，YANG Jiankun，FU 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