LNG儲罐低溫潛液泵安裝工藝

張泉

(海洋石油工程股份有限公司,天津 300461)

隨著LNG清潔能源的快速發展,作為LNG儲罐核心動力設備的低溫潛液泵的安裝也引起了相關從業人員的關注。LNG儲罐低溫潛液泵的安裝因其工藝的復雜性,長期以來一直由國外的低溫潛液泵供應商完成。探討LNG儲罐低溫潛液泵安裝工藝對于推進LNG低溫潛液泵國產化有積極意義。

1 LNG儲罐低溫潛液泵工作環境

LNG儲罐低溫潛液泵的作用是外輸LNG和建立儲罐保冷循環。LNG低溫潛液泵安裝在LNG儲罐的泵井中,潛液泵和電機完全浸沒在LNG液體中運行。LNG氣化臨界溫度為-162℃,因此LNG潛液泵的工作環境為低于-162℃的密閉環境。為防止LNG潛液泵吊出泵井檢修時LNG泄漏,需在儲罐的泵井底部法蘭位置安裝底閥,將LNG液體與潛液泵泵體隔離。

LNG儲罐潛液泵是深井安裝,必須借助鋼纜吊裝,在安裝過程中無法對潛液泵的姿態進行準確控制;潛液泵的泵體、電機、電纜、鋼絲繩的重量較大,需要將這些附件同時安裝在泵井井蓋的下方,因此安裝工藝要求較高。

2 LNG儲罐低溫潛液泵的安裝

(1)泵井測試。LNG儲罐的泵井較深,為了檢查泵井管的安裝質量,驗證其內徑尺寸能否保證潛液泵順利通過,需要在潛液泵安裝前用與泵體相同外觀尺寸的假泵模型進行泵井測試。假泵模型通常委托潛液泵生產廠制作。假泵模型見圖1。

(2)底閥組件安裝。為了有效隔離儲罐內的超低溫LNG液體,便于投產后對潛液泵進行檢修和回裝,泵井底部裝有底閥。底閥在不受力時處于關閉狀態,當LNG儲罐潛液泵安裝完成后,受到潛液泵的重力作用,底閥將處于打開狀態,儲罐空間與泵井聯通,L NG液體進入泵井;當潛液泵被提離泵井時,底閥在彈簧和儲罐內靜壓的共同作用下關閉,將低溫LNG液體與潛液泵隔離,便可對潛液泵進行檢修。底閥組件由泵井連接器和底閥兩部分組成。泵井連接器與泵井管下法蘭用螺栓連接。安裝前需首先在泵井連接器安裝螺栓孔附近標記螺栓的擰緊順序,然后與泵井下法蘭連接,并適當預緊;然后檢查、測量、調整泵井下法蘭與泵井連接器主法蘭對齊偏差,使底閥組件的對齊偏差少于1 m m,最后按已標記的擰緊順序將螺栓螺母擰緊到指定的緊固力矩,并用不銹鋼鎖絲以循環方式將相鄰螺母鎖住。底閥組件見圖2。

圖1 假泵模型

(3)泵組件安裝。泵組件包括泵體、泵頂部線纜。泵組件安裝前如果需要,應進行干燥處理,防止預冷試車時凝結水結冰造成泵體卡滯或損壞。泵頂部的線纜包括4根電氣電纜(三相四線制)、1根儀表電纜、1根支撐鋼絲繩、1根提升鋼絲繩。為便于現場安裝,前三項成束供應,合稱電纜/支撐鋼絲繩束。泵體頂部的線纜接頭長期浸沒在-162℃以下的超低溫LNG液體中,危險等級較高,應確保一次連接可靠、準確。

1)首先安裝潛液泵的電力電纜和儀表電纜,之后進行檢測和測試,再對LNG儲罐潛液泵進行手動盤車檢查,確認潛液泵轉子組件能正常運轉,無卡滯。2)將提升鋼絲繩連接在吊機滾筒上,用卸扣,將提升鋼絲繩、支撐鋼絲繩、扇形提升板、泵體吊耳連接在一起,具體如圖3。3)控制吊機將潛液泵以緩慢的速度降入泵井,泵體下放過程中應對電纜/支撐鋼絲繩束進行管理和控制,避免過度彎曲或損傷,同時輸送電纜/支撐鋼絲繩進入泵井內。4)繼續下放泵體至支撐棒完全壓在墊木上、提升鋼絲繩變得松弛時,將提升鋼絲繩從吊機主鉤滾筒上拆下,為吊機更換普通鋼絲繩。

(4)泵井頂蓋安裝。應在提升軸的頂端安裝稱重彈簧秤測量潛液泵的重量。因底閥安裝后,一旦投入使用,便無法對其進行檢修,也無法掌握底閥的開度,所以LNG儲罐低溫潛液泵初次安裝時要記錄底閥開啟時的提升軸初始高度,并繪制彈簧秤示重-提升軸高度曲線作為泵體回裝時的參考。在提升軸頂部測量和記錄從壓縮板表面到吊環螺栓之間的距離,每10 mm軸行程記錄彈簧秤示重,當泵的重量打開底閥時,彈簧秤示重會變小,直到提升鋼絲繩變得松弛,彈簧秤示重量穩定為止。將電纜分別連接到頂板下方電纜支架上,將剩余的提升鋼絲繩纏繞到鋼絲繩支架上,并留出1米左右的余量。按照指定的力矩將泵井頂蓋與泵井頂部法蘭用螺栓進行緊固。

圖2 底閥組件

圖3 泵頂部線纜連接示意圖

(5)將動力電纜和儀表電纜進行接線,并對連接的設備進行檢測,確保連接無誤,然后將線纜采取保護措施,安裝保護套,并將其固定。將安裝現場進行清理,至此LNG儲罐潛液泵安裝流程基本完成。

3 結語

LNG低溫潛液泵是LNG接收站和儲罐的重要設備,應用廣泛。隨著我國液化天然氣的需求不斷增長,大量LNG接收站和儲罐的規劃建設,LNG低溫潛液泵將迎來需求高峰,了解和掌握LNG低溫潛液泵的相關技術,有助于LNG低溫潛液泵的正確安裝和維護,具有十分重要的意義。

[1] 羅資琴,任永平,陳樹平,等.LNG低溫潛液泵結構及設計分析[J].低溫與超導,2012,40(7)：13-16.