LNG泵的特點分析

1、壓力壓力LNG泵：量大、阻力大泵：量大、阻力大LNG輸送方法輸送方法 由于LNG超低溫、易燃、易爆的特點，因此與其它泵相比，LNG泵具有很多獨特的特點，以下將做簡要介紹。: LNG泵主要有以下特點，第一是要求具有較低的汽蝕余量，一般LNG泵都帶有誘導輪；第二是低壓泵為立式屏蔽結構，泵和電機整體浸沒在LNG液體中運行，電機與泵共軸；第三是一般無需防爆電機，但需采用防爆接線盒；第四是泵密封系統(tǒng)必須絕對安全可靠，確保安全，防止LNG外泄引起爆炸；第五是備用泵必須保證能夠隨時啟動。為防止處于氣一液平衡狀態(tài)的LNG在泵內氣化，必須保持泵內LNG與儲罐內LNG具有相同的溫度，LNG泵除需要采用浸沒式結構外

2、，還需采取措施保冷。泵停運后如保冷不善，泵內的LNG會不斷蒸發(fā)，當達到一定程度時就可能“結冰”，堵塞泵的流道，使泵不能正常運行。 4承受低溫承受低溫4氣密性氣密性4電器安全電器安全4防爆防爆4平衡要求平衡要求 潛液式電動泵是專用于輸送LNG等易燃、易爆的低溫介質。其特點是將泵和電機整體安裝在一個密封的金屬容器內，因此不需要軸封，也就不存在軸封的泄漏問題。泵的進、出口用法蘭結構與輸送管路相連。 潛液式電動泵的設計，與傳統(tǒng)的鼠籠式電機驅動的泵有較大的差別。動力電纜系統(tǒng)需要特殊設計和可靠的材料，電纜可以浸在低溫的液體中，在-200條件下仍保持有彈性。 電氣連接的密封裝置是影響安全性的關鍵因素之一。電

3、氣接線端設計成可經(jīng)受高壓和電壓的沖擊。使用陶瓷氣體密封端子和雙頭密封結構，可確保其可靠性。對于安裝在容器內的電動泵，所有的接線密封裝置不是采用普通焊接而是由特殊的焊接技術。 低溫泵的電機轉矩與普通空氣冷卻的電機不同，轉矩與速度的對應關系和電流與速度的關系曲線類似。在低溫狀態(tài)下，轉矩會有較大的降低。因而，泵從啟動到全速運轉，對于同樣功率的電機來說，低溫條件下的起動由于電阻和磁力特性的變化，轉矩會大大減小，電機的電力特性發(fā)生改變。 低溫潛液式電動泵起動電流很大，大約是滿負載工作電流的7倍。通過一些措施可以減少起動電流。主要有如下方法： 1）雙速電機。可以降低起動電流，凈吸入壓頭（NPSH）特性更好

4、、抽吸性能好，減少液錘現(xiàn)象。但需要雙倍的電纜，成本增加。 2）軟起動系統(tǒng)。通過控制電流或電壓，限制加速時的轉矩，減少起動電流和液擊。但需要增加起動裝置，因此成本也有所增加。 3）調節(jié)頻率?？蓪崿F(xiàn)無級調速，抽吸特性好，減少液擊。但調頻系統(tǒng)復雜，使成本增加。 4）中壓啟動（3300V）。可以減少全負荷運轉和起動時的電流。但電機的成本較高 泵的元件是用鋁合金材料制造，使泵的重量輕，而且經(jīng)久耐用。推力平衡機構可以確保作用在軸承的推力載荷小到可以忽略不計，延長軸承的使用壽命，使泵在額定的工作范圍內保持非常高的可靠性。潤滑軸承和冷卻電機的流體是各自獨立的系統(tǒng)，由葉輪旋轉產生的靜壓，推動流體經(jīng)過潤滑回路和冷

5、卻回路，最后返回到需要輸送部位（一般是安裝泵的容器內）的流體。泵的葉輪安裝在電機主軸上。制造主軸的材料，一般都采用在低溫下穩(wěn)定的不銹鋼。主軸再由抗磨擦的軸承支撐。軸承的潤滑介質就是被輸送的LNG流體。盡管LNG是非常干凈的流體，但為了防止一些大的顆粒進入軸承，需要經(jīng)過一個旋轉式的過濾器，而經(jīng)過上部軸承的流體，則用簡單的自清潔型網(wǎng)絲過濾器。LNG泵的電機轉子由硅鋼片與線圈繞組構成，繞組分別用真空和壓力的方法注入環(huán)氧樹脂。 LNG高壓泵高壓泵 LNG高壓泵用于液化天然氣儲罐向外輸出LNG，如向氣化器或槽車輸送LNG。 這種泵的結構型式有安裝在專用容器內的潛液式電動泵，也有普通外形的離心泵。 安裝潛

6、液泵的容器，按照壓力容器規(guī)范制造，泵與電機整體裝載容器內。 容器相當于泵的外殼，通過進出口法蘭與輸配管道相連。安裝簡單，工作安全。 整個泵由吸入口噴嘴、電纜引入管、電機、葉輪、推力平衡機構、螺旋式導流器和排氣噴嘴組成。 這種泵重量輕、安裝和維護簡單、噪聲低。推力平衡機構系統(tǒng)是低溫泵獨特的特征，以平衡軸承的軸向力，允許軸承在零負荷和滿負荷條件下工作。 因為需要的出口壓力比較高，通常采用多級泵。大型的高壓泵流量可達5000m3/h，揚程達2000m。 參照初步設計，某LNG接收站高壓泵的設計參數(shù)為：一期：H1426m；Q(額定)308m/h；出口壓力：6.25MPa；汽蝕余量：6m遠期：H1923

7、m；Q(額定)308m/h；出口壓力：8.15MPa；汽蝕余量：6m LNG泵的平衡泵的平衡 LNG泵的平衡非常重要，直接影響軸承的使用壽命和泵的維修周期。影響泵的平衡主要有徑向載荷和軸向載荷，由于機械構件不平衡或流體流動不均勻或流體產生的壓差所引起的。 1）徑向力平衡）徑向力平衡 LNG泵在設計時，就考慮到流體和機械方面由于力不平衡所產生的負面影響。在設計和制造時，就盡可能的消除非平衡力。從葉輪中出來的低溫流體進入軸向導流器。軸向導流器具有良好的水力對稱性。當泵達到設計流量時，作用在葉輪上的徑向力理論上為零。流量高于和低于設計流量時，非平衡狀態(tài)影響泵內部壓力分布，容易產生徑向作用力。 2）軸

8、向推力平衡）軸向推力平衡 為了使軸向推力達到平衡，減少軸向推力載荷，LNG泵設計了一種自動平衡機構，通過一個可變的軸向節(jié)流裝置來完成，使軸向推力為零。 LNG泵的效率泵的效率 影響LNG泵效率的關鍵因素主要有兩個方面：一是流體在葉輪流道中加速時的水力性能；二是流體在擴壓器中能量轉換時的水力特性。每個葉輪的水力特性是對稱的，流體在流道中的流動必須是平衡。擴壓器主要用于將流體的動能轉變?yōu)閴毫?。擴壓器在設計時確保了能量轉換過程中，流體流動的不連續(xù)性和渦流現(xiàn)象減少到最低。 LNG泵的冷卻泵的冷卻 對于安裝在儲罐外面的LNG泵，在正式輸送LNG之前，對于整個泵和管路系統(tǒng)先要進行冷卻。預冷過程非常重要，否

9、則會由于系統(tǒng)溫度過高，引起LNG氣化，產生氣液兩相流，使泵無法正常工作運行。一般安裝在儲罐外面的LNG泵，在管路系統(tǒng)上都考慮預冷需要的管路。 LNG在儲罐內壓力和液壓重力作用下，流經(jīng)LNG泵，流動過程中LNG吸熱氣化，泵和管路系統(tǒng)被冷卻。氣化的蒸汽通過回氣管路返回儲罐內，當LNG完全被冷卻下來，轉換到液體輸送管路，起動LNG泵。鋁合金制造的泵熱容量小，冷卻和復溫所需要的時間短，減少了冷卻所損失的LNG。 泵的監(jiān)測與保護LNG泵的安全保護系統(tǒng)要求非常高，常用的有振動監(jiān)測系統(tǒng)、電流過載保護系統(tǒng)、低電流保護系統(tǒng)、氮氣密封保護系統(tǒng)、低流量報警、低壓力報警等。 振動檢測系統(tǒng) 測量振動的裝置可由客戶自己置

10、備或由生產制造商來提供，按照客戶不同的要求進行配置。由于轉子的振動會傳到泵殼，所以一般直接測量泵殼體的振動即可。如振動超過規(guī)定的標準，系統(tǒng)自動報警。 電機保護系統(tǒng)電機保護系統(tǒng)在LNG價格構成中，電機價格約占泵總價格的20 40，所以保護電機是非常必要的。一般對電機的工作電流范圍進行預先設定，對電流的上限提供過電流保護，電流的下限提供低電流保護，工作電流超過此范圍則自動報警。通常電機電流強度的減小表明泵人口壓力的降低，可能導致泵發(fā)生汽蝕；電流強度的增大說明運行中存在機械故障或電機接人電纜異常。 防爆保護系統(tǒng)防爆保護系統(tǒng)由于電機的接線盒是防爆的，為防止LNG沿電纜泄漏到接線盒而遇到電火花產生爆炸，

11、要對屏蔽電機的外接電力系統(tǒng)進行密封和保護，通常的做法是在外接電纜和接線盒之問設置兩道氮氣(N2)密封保護系統(tǒng)，作用是阻斷LNG可能進入電機接線盒的通道。即使泄漏的LNG進人第一道氮氣密封系統(tǒng)，第二道氮氣密封系統(tǒng)仍可繼續(xù)阻斷其進入電機接線盒。當?shù)谝坏赖獨饷芊獗Ｗo系統(tǒng)失效時其壓力會有顯著變化，從而可以通過壓力自動報警系統(tǒng)來進行安全監(jiān)測。 泵自身的保護 泵自身保護措施為低流量報警和低入口壓力報警。低流量報警是當工作流量小于泵的最小流量時裝置就會報警；低入口壓力報警是當泵入口壓力過低，達到設定值時裝置就會報警 。 泵的試驗 泵試驗一般用LNG(一162clC)或用液氮(一196)做試驗，試驗介質溫度很

12、低，泵試驗前需進行充分的預冷，防止材料脆裂。試驗設備及附屬系統(tǒng)正常運行時需要保冷，泵試驗程序比較復雜，而且對安全性的要求都極高，這也是LNG泵生產制造中的一個難點。目前世界上只有幾家公司建有獨立的LNG泵試驗臺，而有些公司生產的LNG泵需要運到其他國家的試驗臺去試驗，試驗成本也很高。試驗后還需用N2對泵進行清洗和吹凈，然后干燥和密封后才能包裝發(fā)貨。 泵主要制造廠 目前世界上只有美國荏原公司(EBARA INTERNATIONAL C0RP0RAT10N)、美國JCCARTER、日本日機裝(NIKKISO)等少數(shù)幾家公司可以生產和制造LNG泵 ，在我們高壓泵的技術交流中和這三家都分別做了交流每家都有各自的特點，其中美國荏原公司采取了葉輪自行軸向力平衡技術，減少了泵軸的軸向力，使泵軸承