BOG压缩机处理能力偏差分析与处理
胡超;韩荣鑫;朱东风;生动
【摘 要】某LNG接收站在生产运营期间，发现A、B 2台BOG压缩机组在满负荷运转条件下处理能力有较大的差异，最大偏差为1.1 t/h。为了解决该问题，从设备结构原理上进行了详细分析，推断可能是由压缩机余隙阀漏气引起。压缩机经解体检查，发现B压缩机一、二级气缸余隙阀漏气以及一级缸余隙阀执行机构压力销过长。经车削加工处理后，2台机组在入口温度为-127℃条件下满负荷运行时，处理能力分别为6.1、5.92 t/h，基本符合设计要求。解体检查时还发现2台机组一级缸活塞预紧力过小，不符合设计要求，建议对机组进行大修。%During the period of operations in a LNG terminal,it is found that the treatment capacity of tow BOG compressors A and B under the condition of full load operation have big difference. To solve this problem, detailed analysis which based on the equipment structure principle is carried on firstly, it is inferred that may be caused by compressor clearance valve leakage. By disassembling inspection of two compressors, the key to the problem is that the clearance valves leakage and the pressure pin is over length of 1st cylinder valve clearance actu-ator of compressor B. After processing treatment, two units under the condition of the inlet temperature were-127℃ at full capacity. Runtime capacities were 6.1 t/h and 5.92 t/h. At the same time, it is discovered that the pre-tightening force of two
compressors’ 1st cylin-der pistons are too small ,so all equipment should be overhaul this year.
【期刊名称】《油气田地面工程》 【年(卷),期】2016(035)005 【总页数】3页(P112-114)
【关键词】LNG接收站;BOG压缩机;余隙阀;负荷 【作 者】胡超;韩荣鑫;朱东风;生动
【作者单位】中国石化青岛液化天然气有限责任公司;中国石化青岛液化天然气有限责任公司;中国石化青岛液化天然气有限责任公司;中国石化青岛液化天然气有限责任公司
【正文语种】中 文
1中国石化青岛液化天然气有限责任公司
LNG接收站是接收海运LNG的终端设施，主要功能是完成LNG的卸料、储存、汽化、计量和输出，最后经管网向各用户提供天然气［1］。在接收站生产运营期间，由于环境温度及大气压变化等外界能量的输入，会产生大量的蒸发气即BOG，从而导致储罐内的压力升高。为维持储罐内压力稳定以及降低火炬放空燃烧的能耗，必须把过量的BOG进行处理［2］。BOG压缩机是蒸发气处理工艺的中枢，其作用是将BOG气体进行两级压缩升压后，输送至再冷凝器与过冷的LNG进行换热与传质，使BOG再冷凝。
国内学者大多对BOG压缩机选型及其工艺优化研究较多［3- 6］，但对于LNG接收站生产者而言，首先关注的是BOG压缩机的安全平稳运行，一旦出现问题，会直接导致大量BOG放火炬燃烧。山东LNG接收站在生产运营期间，发现2台BOG压缩机组在满负荷运转条件下处理能力有较大的差异，最大偏差为1.1 t/h。
由于实际处理能力不足，山东LNG接收站出现过BOG放火炬事件，造成了每小时约2万元人民币的经济损失。本文对BOG压缩机处理能力偏差原因进行详细分析，并通过解体检修找到了问题所在。
山东LNG接收站有2台BOG压缩机，为2列立式迷宫密封的往复双作用活塞式压缩机。就设备本体而言，主要有以下三个特点：①气缸采用无油润滑，气缸与活塞之间采用迷宫密封；②由于正常工况下BOG气体进气温度很低，故未设置级间和后冷却器；③压缩机处理能力可按0～25%～50%～75% ～100%进行分级控制。 1.1 设计参数
BOG压缩机组型号为Laby®2DL250B-2D-1，型号中的2为曲拐数量，DL为立式双作用、曲轴箱气密型、长隔离段设计，250为行程，B为曲轴箱框架类型，2为压缩级数，D-1为活塞直径/气缸段布置方式。机组主要设计参数见表1。 1.2 BOG压缩机负荷控制
一般地，往复式压缩机的能力控制是通过控制流量来调节，常用的方法有变频调节、旁路调节、进气阀卸荷器调节以及余隙阀调节［7］。山东LNG接收站BOG压缩机的负荷控制是通过余隙阀调节和进气阀卸荷器调节协同作用实现四级调节的目的，具体调节方式见表2。由表2可知，25%负荷时，余隙阀打开，双作用气缸的一端进气阀卸荷；50%负荷时，余隙阀关闭，双作用气缸的一端进气阀卸荷；75%负荷时，余隙阀打开，进气阀无卸荷；100%负荷时，余隙阀关闭，进气阀无卸荷［2］。
山东LNG接收站有BOG压缩机2台（A、B），2台压缩机的生产厂家、设备型号、工艺完全一致，但在生产运营过程中发现2台机组在满负荷运转条件下，处理能力有较大的差异。如BOG入口温度在-135℃条件下，A压缩机每小时的处理能力比B压缩机多出约1.1 t，且从投产至今该问题一直存在，相关数据见表3。由表3可以看出，当压缩机满负荷运转时，随着压缩机入口温度的不同，A压缩
机处理能力普遍比B压缩机大0.7～1.1 t/h。由于B压缩机处理能力的不足，曾导致某段时间管网压力持续升高，最后不得不进行火炬放空燃烧，经统计每小时放空量约为8 000 m3左右。 产生上述问题的原因有：
（1）迷宫密封与气缸间隙过大，密封不严。山东LNG接收站的2台BOG压缩机，从开始调试至完成历时近1个半月时间，期间主要存在的问题是活塞磨缸，运行时压缩机有异常响声。为此厂家调试人员先后多次打开2台压缩机的一、二级气缸顶盖，对活塞及气缸进行研磨，直至空载试车达到要求（一级排气温度约120℃，二级排气温度约160℃）。此时A压缩机一、二级活塞与气缸的最大间隙分别为0.92、0.73 mm，B压缩机则分别为1.22、0.78 mm，均大于相应设计要求（一级间隙0.79 mm，二级间隙0.615 mm），有可能无法满足原设计中的容积效率。据技术人员分析，此种情况不可能导致2台机组处理能力偏差如此大。 （2）机组余隙阀漏气。根据表2描述，压缩机75%～100%负荷调节主要靠开闭余隙阀来完成。在BOG压缩机解体检查之前，对2台机组分别在75% 与100%负荷状况下的处理能力进行了对比试验。结果表明，压缩机负荷控制在75%时，2台压缩机组处理能力基本相同，而满负荷运行时处理能力相差较大。因此，有理由怀疑B压缩机余隙阀可能存在漏气现象，但具体是哪一级气缸余隙阀故障需机组解体才能确认。
3.1 A机组余隙阀无故障而B机组一、二级余隙阀均存在漏气现象
为了验证B压缩机运行负荷偏低是由余隙阀故障引起，在B压缩机更换余隙阀后与A压缩机进行对比试验。试验过程分两步进行：①为排除余隙阀漏气因素的干扰，先将2台机组负荷同时调整至75%，发现2台机组处理能力基本相近，入口温度为-128℃时，处理能力分别为4.9、4.7 t/h；②使2台机组满负荷运行，此时发现当入口温度为-128℃时，2台机组处理能力分别为6.5、5.6 t/h。由此可判
断，2台压缩机组处理能力上的偏差可能还有其他原因。 3.2 余隙阀执行机构压力销过长
余隙阀及其执行机构工作原理：仪表风进入执行机构后，由于薄膜执行机构上下表面积不同，形成了向下的压差，从而推动执行机构活塞带动压力销做功，压力销顶住余隙阀罩向下运动，使余隙阀开启。余隙阀打开后，压缩机气缸中的有效余隙容积减少25%，如此便实现了75%负荷控制。
通过对B压缩机的再次解体检查，发现一、二级缸压力销长度均为141 mm，而设计要求为一级缸136 mm，二级缸141 mm。由于一级缸上压力销长度多出5 mm，当余隙阀及其执行机构安装完成后，压力销会顶开余隙阀，使其始终处于开启状态，造成2台机组处于满负荷运转状态时，B压缩机实际处于75%运行状态，2台机组的处理能力就形成了偏差。B压缩机一级缸压力销经过车削加工处理后，2台机组在入口温度-127℃条件下满负荷运行时，处理能力分别为6.1、5.92 t/h，基本符合设计要求。 3.3 其他问题
在对机组解体检查时，发现2台机组大小头瓦间隙符合设计要求，但2台机组一级缸活塞预紧力不符合要求，分别为1.6、1.67 mm，超出设计范围，有待机组大修时解决。
（1）山东LNG接收站2台设备型号、工艺完全一致的BOG压缩机，在满负荷运行状态下处理能力存在较大的偏差。主要原因有两个，即B压缩机一、二级缸余隙阀漏气，以及B压缩机一级缸余隙阀执行机构上的压力销过长。
（2）对BOG压缩机进行解体检修时，活塞的预紧力检查应与大小头瓦的间隙测量同时进行，且作为A级质量控制点来关注。活塞预紧力的检查结果表明，2台机组必须进行大修。
（3）BOG压缩机是LNG接收站蒸发气处理工艺中的中枢设备，该设备的运行维
护应作为设备管理工作的重中之重。一旦机组出现问题，火炬放空造成经济损失是巨大的。
胡超：工程师，2011年毕业于中国石油大学（北京）机械工程专业，主要从事LNG接收站设备管理工作，188****0093，******************，山东青岛胶南市滨海大道387号，2600。 【相关文献】
［1］顾安忠．液化天然气技术手册［M］．北京：机械工业出版社，2010：128．
［2］尹清党．BOG压缩机在LNG接收站的应用［J］．压缩机技术，2009（6）：35-39． ［3］黎喜坤，高晓蕾，董恒．BOG压缩机在LNG接收站的运用探讨［J］．城市燃气，2014（5）：9-13．
［4］吕俊，张昌维，傅皓．LNG接收站BOG压缩机处理能力计算及选型研究［J］．化工设计，2011，21（1）：14-16．
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