综述
SUMMARY

天然气BOG增压压缩机的制造与检验

   本文介绍了LNG接收站工程闪蒸汽(BOG)处理的关键设备-BOG增压压缩机的主要结构、工作原理、主要技术参数、制造检验标准及注意事项,并对其主要零部件制造过程中的质量控制及检验进行了重点阐述。
 
天然气BOG增压压缩机的制造与检验
 
  1 引言
  随着国家对环保重视程度的提高,液化天然气(LNG)作为一种高效、节能、清洁的能源,在我国的能源结构中占有越来越重要的地位,应用范围正在迅速扩大。目前,全国尤其在沿海发达地区如广东、江苏、福建、上海、江苏、浙江及辽宁等地已经建成投入使用的LNG接收站达20个,而且在建、拟建的LNG项目达60多个,预计到2025年,国内预计建成的LNG接收站总接收能力将达到每年一亿吨。因此,随着我国能源结构的调整以及国民经济发展的需要,大量引进LNG清洁能源必将成为巨大的发展趋势。而作为LNG接收站闪蒸汽(BOG) 处理的关键设备-BOG增压压缩机有着举足轻重的作用。
  BOG增压型压缩机主要采用的是往复压缩机结构,其工作原理:当电动机工作时,电动机通过挠性联轴器驱动,直接带动压缩机的曲轴旋转,然后通过曲轴连杆机构将曲轴的旋转运动变成连杆的往复直线运动,进而由连杆带动活塞,使活塞在气缸内做往复运动。
  本机气缸为双作用,即盖侧和轴侧都有相应的工作腔。以盖侧为例:当活塞由盖侧始点位置向轴侧开始运动时,盖侧容积增大,腔内残余气体开始膨胀,压力降低,此时进气阀打开,排气阀关闭,空气被吸进来,进气过程完毕;当活塞又从轴侧位置向盖侧方向返回移动的时候,盖侧容积减小,已吸入的腔内气体受到压缩,压力增大,此时排气阀打开,进气阀关闭,气体开始排出,至此完成了一个工作循环。轴侧工作腔的工作原理与此相同,但有180℃相位差(即当气缸轴侧吸气时盖侧排气,轴侧排气时盖侧吸气)。通过活塞不断地做往复运动,使气缸内交替发生气体的膨胀、吸入、压缩和排出过程,从而获得连续脉动的压缩气源。
  本文以某项目BOG压缩机的驻厂监造为例,主要分析了BOG增压压缩机的主要结构、工作原理、主要技术参数、制造检验标准及注意事项,尤其对其主要零部件制造过程中的质量控制及检验进行了重点阐述,很好的保证了设备的性能指标。
 
天然气BOG增压压缩机的制造与检验
 
  2 BOG压缩机的性能参数和主要特点
  2.1 性能参数
  本压缩机共3级压缩:低温工况,氮气:17.2599,甲烷:83.7379,乙烷:0.0032,主体参数见表1。
  2.2 主要特点
  BOG即Boil Off Gas,是指低温液体,如LNG(-172℃)、低温丙烷(-40~-42℃)、低温丁烷(0~-2℃)等在储罐内吸收外界热量后挥发而成的气体。随着储罐内挥发气体的增多,储罐内压力不断上升,为维持储罐压力在允许的范围内,一般需要把BOG压缩再冷凝成液体或压缩后输出。
  BOG压缩机就是用于压缩BOG的压缩机。一般BOG压缩机采用无油润滑(无油润滑采用迷宫密封或特制的活塞环来实现) 往复压缩机,其工作原理与普通的往复压缩机一样。不同的是BOG压缩机入口吸入的是低温气体,因此压缩机的一级缸体、缸盖等材料必须耐低温,还要防止结冰。
 
  3 BOG压缩机的主体材质
  3.1 本台设备的主体材质及要求,见表2
  3.2 注意事项
  本台设备一级压缩进口最低温度:-37.7℃。如何选取一级气缸材料(包含气缸体、气缸盖、缸座等)并且最终控制压缩机质量,是控制压缩机质量的重点和难点。现行的常温气体压缩机气缸部件材质主要是灰铸铁、合金铸铁以及普通球墨铸铁,由于在抗氧化、耐低温脆断性等方面的缺陷,无法满足低温气体压缩机械的使用工况。针对此技术难题,制造厂根据多年的工作经验,研制和开发出一种适用于-41~-75℃之间工作温度的低温气体压缩机械的高镍球铁YDQ-75(厂家型号)。此低温材料能在恶劣的气候环境中具有良好的耐低温脆断性、耐腐蚀性、较高的延伸率、承压性,同时具有很小的线性膨胀系数和很高的低温冲击韧性,成功的解决了BOG压缩机一级气缸材料的难点和重点。
 
天然气BOG增压压缩机的制造与检验

天然气BOG增压压缩机的制造与检验

天然气BOG增压压缩机的制造与检验

天然气BOG增压压缩机的制造与检验
 
  4 主要零部件的质量控制
  质量控制的主要思想是为了使零部件达到质量要求,而在其形成各个环节上采取积极有效作业技术和活动。其目的在于监视整个生产过程,排除质量环节中所有阶段,导致不合格或不满意效果的因素,以此确保产品质量,从而获得良好的经济效益。
  4.1 检验计划的编制
  检验计划是指以书面的形式对检验活动、程序、资源等作出的整体安排,其目的在于对产品从原材料进厂到产品出厂的整个流程中的所有检验工作都做出严密安排,使检验工作有条不紊的进行,逐步实现科学化、条理化和标准化。
  检验计划的编制基础是依据相关标准、图纸、制造厂生产工艺规程、技术条件以及双方签订的技术协议。
  4.2 过程控制
  4.2.1 零部件原材料检验
  加工过程中对主要零部件材料(曲轴、连杆、连杆螺栓、活塞杆、十字头销、气缸体、气缸盖、气缸座、缸套等)的原材料化学成分分析报告、热处理报告和复验的力学性能指标进行逐一审查。重点对低温材质(气缸、缸座及气缸盖等)的低温冲击试验及力学性能指标进行检查及复查,确保材料的各项性能指标满足技术协议及相关标准的要求。附低温材料(YDQ-75)的低温冲击试验数据(表3)及力学性能指标(表4)。
  4.2.2 零部件无损检测
  无损检测见表5所示。
  4.2.3 零部件压力试验
  (1)机身作煤油试漏试验,盛放4h内无泄漏或渗漏。
  (2)气缸体的压力试验
  严格按照技术协议及API618标准的要求分别对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级气缸体的水腔及气腔进行逐一的水压试验,水腔试验压力为0.8MPa,气腔试验压力为各级气缸体设计压力的1.5倍,保证在要求的试验压力下保持30min未见有渗漏现象。
  (3)气缸部件的气密性试验
  严格按照技术协议及API618标准的要求对整个气缸部件(含缸盖、缸座等)进行氮气的气密性试验,试验压力为气缸体最高许用压力,保证在要求的试验压力下整体浸入水池中,保压30min未见气泡产生。
  4.2.4 加工过程中发现问题及处理措施
  (1)Ⅰ、Ⅱ级气缸水压试验不合格,不符合API618要求。
  分析原因:铸造缺陷造成。
  处理措施:要求重新铸造。
  处理结果:重新铸造的玉级气缸按照技术协
  议和试验计划的要求经水压试验、气压及氮气气密性试验合格,满足要求。
  (2)机身煤油渗漏前涂油漆,导致煤油渗漏的灵敏性、可靠性受到影响,不符合API618及工艺流程规定。
  处理措施:要求厂方清除涂油漆,然后按工艺要求进行煤油渗漏试验。
  处理结果:按照要求整改后合格。
  (3)机身内腔2条加强筋筋板存在错箱现象,内表面有几处包砂。
  处理措施:清理缺陷、点焊、打磨。
  处理结果:合格。
  (4)Ⅲ级缸套1件:粗加工完成,外协调质处理后性能指标检测不合格。
  处理措施:再次外协热处理性能指标检测合格,内外圆车加工完成。
  处理结果:经过重新调质后合格。
  (5)关于所有零件源头追溯
  检查所有零部件源头追溯,对材质单和生产的炉号相对应,找出零部件生产依据(可追溯性)。如机身本体上炉号不清楚造成化学成分、机械性能检验报告无法确认。
  分析原因:此产品机身是借用186-01-01-01的机身。现有2台186-01-01-01机身系以前生产并验合格入库的。但由于长期露天时效处理,造成本体上炉号不清楚。
  处理措施:为了保证材料的性能,故要求厂商在机身上取下样块做试验。
  处理结果:取下样块,做了机械性能、化学成分分析。试验结果满足国家标准和技术协议要求,合格。
 
  5 整机性能试验
  本设备的整机性能试验为空负荷机械运转试验,主要在厂方试车台架上运行,采用车间常规试验系统。
  5.1 压缩机机械运转前的准备工作
  (1)拆除气缸上进、排气阀;
  (2)检查机身、气缸内是否清洁,将其中的污垢、杂质彻底清除干净;
  (3)检查各连接部件,保证螺栓拧紧牢固并锁紧;
  (4)检查各测试仪表、仪器是否安置妥当,并调试无误;
  (5)润滑油系统应全部安装完成。并符合有关规定和要求。
  5.2 开车
  (1)启动循环润滑油系统对运动机构进行初润滑,检查各部位供油情况。
  (2)盘车试验采用手动盘车及车间试验用稀油站,确认机身及整个润滑油系统清洁后加入润滑油至规定液位。润滑油牌号用100号压缩机油。
  (3)盘车试验前应先进行润滑系统试运行,运行时间不少于2h。润滑系统试运行时,应先脱开机组进油总管,在供油口放入100目或以上的滤网,10min后目测无杂质为合格。确认油液洁净后接好进油总管。
  (4)从中体的隔室中观察活塞杆的动作状况。
  (5)启动稀油站,油压稳定在0.2~0.35 MPa,进行盘车试验。试验时间应足够进行各项检查,检查压缩机各运动部位有无阻滞或撞击等异常现象。
  (6)检查机组各运动部件的工作状况,检查各列活塞杆跳动。
  (7)脱开盘车器,启动稀油站,油压稳定在0.2~0.35MPa。启动试车电机,转速逐渐提升至工作转速(333min)。
  (8)对带轴头泵的机组,当机组稳定在规定转速时,停止稀油站上的辅助油泵,检查油压,应能稳定在0.35~0.40MPa。
  (9)在机组连续运行期间,检查机组运动部件的工作状况,应无异常响声。检查滑道摩擦部位的温升情况,检查主轴承温度,气缸或活塞的温度。检查刮油环的刮油效果,记录机身、气缸振动数据。
  (10)运行试验时间不少于4h。
  具体试验检测项目及结果如表6。
 
天然气BOG增压压缩机的制造与检验
 
  以上数据为工厂测得数据,经检验合格。
 
  6 结论
  根据技术标准、图纸、技术协议和各方面经验,在各个环节对主要零部件的制造过程进行严格的质量控制和检验,很好的保证了设备的性能指标。实践证明:压缩机后期经过安装、调试后运行正常,说明随着国内厂商逐步引进国外先进技术,国产BOG压缩机也已逐步成熟,它的成功也为今后复杂设备的质量控制提供了宝贵的经验。
 
  参考文献
  [1] API618-2007.石油化工和天然气工业用往复式压缩机[S].
  [2] 伊清党.BOG压缩机在LNG接收站的应用[J].压缩机技术,2009,6.
  [3] 丁立晴.LNG系统中BOG压缩机的研发现状[J].
  [4] 张少增.中国LNG接收站建设情况及国产化进程[J].石油化工建设,2005,
 

  • 温馨提示:如果您喜欢本文,请与我们联系索取原文。
    E-mail: magazine@compressor.cn