LNG泵在LNG加注站的選型應用分析

王高 羅斌 賽力克·米拉提汗

摘 要：近年來，隨著我國加快LNG加氣站建設布局，LNG作為交通能源的生力軍愈發凸顯其重要地位，LNG加注站的安全平穩高效運行成為行業基礎，LNG加主站核心設備的選型與應用成為投資者關心的話題。實現加注功能的動力輸出設備是LNG加氣站的核心，主要包括低溫潛液泵和高壓柱塞泵兩個類型，本文對這兩種設備進行對比分析，希望對廣大投資者的投資決策提供有益參考。

關鍵詞：LNG加氣站;低溫潛液泵;柱塞泵

一、情況簡介

（一）特點

低溫潛液泵，是一種在低溫環境下使用的高速離心式液體泵，它的葉輪工作在液面以下。當電機帶動葉輪旋轉時，葉輪對低溫介質作功，介質從葉輪中獲得了壓力能和速度能。當介質流經導流器時，部分速度能將轉變為靜壓力能。介質自葉輪拋出時，葉輪中心成為低壓區，與吸入液面的壓力形成壓力差，于是液體不斷的被吸入，并以一定的壓力排出，流暢不間斷。

低溫柱塞泵是一種正變量的體積泵，主要運用流量小，輸出液體壓力較高（20Mpa）的不受污染的場合，低溫柱塞泵與其他泵相比，故障率較高，穩定性較差，其故障主要表現為，泵后壓力低和效率低（壓力上升慢）。低溫柱塞泵工作前半個周期是吸入液體，后半個周期是排出液體，排液是間斷式的，并非是連續的，流量和壓力不穩定。

（二）使用現狀

由于我國LNG、L-CNG 加氣站設備的開發、生產相對較晚，早期建設的LNG、L-CNG加氣站的關鍵設備LNG潛液泵、柱塞泵均采用進口設備。隨著加氣站建設的快速發展，我國的研發、生產廠商攻克了材料、密封件等一系列難題，已生產了一系列LNG、L-CNG加氣站配套設備。設備廠家方面，主流廠家均選擇低溫潛液泵作為LNG加氣站建設用泵，有個別公司選擇LNG柱塞泵作為LNG加氣站建設用泵;終端用戶方面，絕大多數客戶選用低溫潛液泵作為LNG加氣站核心設備，極少數用戶選用低溫柱塞泵。

二、潛液泵和柱塞泵的對比分析

（一）主要指標對比

低溫潛液泵采用變頻器控制，入口壓力為0.2～1.0MPa，泵池緩沖儲存液體，泵出口恒定輸出壓力，一般為1.5MPa，壓力低泵轉速加快，壓力高會自適應降低轉速;低溫柱塞泵電機轉速不可調，入口壓力為0.4～1.0MPa，泵前無儲存緩沖，泵出口壓力在1.6MPa～2.5MPa 之間。

（二）安全性

低溫潛液泵為浸潤型離心泵，完全浸泡在LNG液體內，轉動平穩，無碰撞和活塞環摩擦發熱的問題，沒有意外爆炸的風險、噪音極低，小于5分貝;低溫柱塞泵原理和水槍一樣，缸體約為Ф50mm，壓縮行程為40mm左右，為了保證流量，壓縮頻率極高，活塞環與缸體在LNG液體未及時進入的情況下，極容易發熱，當溫度上升到一定程度，就會出現燒缸或爆缸，進一步產生次生災害，且噪音在70分貝以上。

（三）運營成本

低溫潛液泵，一泵帶動兩臺加液機，功率11KW，能耗低，設計流量20m3/h，LNG加注量可達到30～40噸/日，可同時操作卸液、加液流程，在卸液狀態下，當有車輛加氣時，直接插槍按加氣即可，加注完畢可由控制系統自動轉換;操作時間較短，2小時可卸完20噸LNG，每輛車加液時間3～5分鐘;維修費用低，新設備可保證8000小時無故障，1～3年內不需維修，6年內維修費約1萬元。

低溫柱塞泵，單站必須配備2臺或2臺以上，單泵可以帶多臺加液機，功率22KW，耗電量大，設計流量20m3/h，不能實現卸液、加液同時操作功能，一般流量少于潛液泵所帶LNG加液機加注流量;操作時間較長，3～4小時卸完20噸LNG;維修費用高，柱塞泵的活塞環和密封填料的理論壽命600～1000小時，受摩擦發熱影響，一般每年需要更換6次密封填料，一旦缸體拉傷，就需要整體更換泵頭，6年內更換填料36次，每次5000元，更換泵頭1次，每次3萬，6年內維修費約21萬。

（四） BOG損耗

使用低溫潛液泵，從儲罐出液到真空泵池，再溢流回到儲罐氣相，管道較短，一般控制在12米內，從空氣中吸收熱能極少，泵體運轉平穩，幾乎不發熱，日均產生BOG量小于50Nm3/h;使用低溫柱塞泵，從儲罐出液到泵頭入口，因泵頭高頻振動，必須增加金屬軟管來減震，泵內活塞環高頻撞擊、摩擦，產生大量的熱量，增加LNG氣化量，柱塞泵產生的BOG要遠遠大于低溫潛液泵。

（五）經濟性

低溫潛液泵價格略貴，每臺9萬元，加氣站成套設備先進，整站估價較高，得到國內大的能源公司一致認可。

低溫柱塞泵價格低廉，每臺2萬元，但加氣站設備工藝落后，整站估價低，維修費用非常高，改造時安監、消防手續審批難度大。

三、結論

綜上所述，低溫潛液泵的工藝先進，維修方便，使用范圍廣，深受廣大用戶的青睞;低溫柱塞泵的工藝落后，維修費用高，能耗多、損耗大。

參考文獻：

[1] 陳子如，鄧志晟，吳波，汪國洪.國產LNG潛液泵和L-CNG高壓柱塞泵的選型與應用/石油庫與加油站.第28卷第2期總第162期， 2019（162）：21.