CN110513596A - 一种液化天然气接收站装车系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液化天然气接收站装车系统，所述装车系统包括液相软管装置和气相软管装置，其中，所述液相软管装置的一端与液化天然气储罐的液化天然气低温管道连接，所述液相软管装置的另一端与液化天然气槽车的液化接口可拆卸相连；所述气相软管装置的一端与液化天然气储罐的闪蒸汽气相管道连接，所述气相软管装置的另一端与液化天然气槽车的气化接口可拆卸相连；所述液相软管装置和气相软管装置均包括软管，所述软管为耐超低温软管。本发明LNG接收站装车系统采用软管及其组件代替原有装车臂，系统简单，操作方便，提供了另一类型的接收站LNG槽车充装系统形式，解决了现有充装系统自重大、操作复杂、费用高等问题。

Description

一种液化天然气接收站装车系统
技术领域
本发明涉及液化天然气装车技术领域，具体涉及一种液化天然气接收站装车系统。
背景技术
液化天然气(LNG)装车系统成撬的原因主要是模块化设计的需要。目前一个LNG工厂从设计到建成投用只有2-3年的时间，给设计部门的只有1年的时间，为了能在这么短的时间里完成设计任务，通行的办法采取模块化的方式，即将一些独立的功能部分组成一个模块，由配套厂家完成内部详细设计和生产，装车系统就产生了撬装的需求，装车系统的模块化就是装车撬。
目前国内LNG接收站普遍采用装车撬系统进行槽车充装。装车撬分为四大部分，分别为撬体、控制系统、装车管理系统和安全保护系统，撬体的主要组成有管道、阀门、流量计、装车臂(鹤臂)、返气臂；控制系统主要由PLC或批控制器组成，实现对装车过程的控制；装车管理系统主要用来车辆进出撬位和贸易计量的管理；安全保护系统由超压排放、静电消除、紧急按钮等装置组成，用来保护装车过程撬、槽车及人员的安全。目前国内主力撬型装车流量约60m3/h-70m3/h。
装车臂为撬体的关键机械组件，采用立柱支撑型结构，由旋转接头、平衡系统、低温阀门等组成，旋转接头是臂的核心部件，其设计及结构好坏直接影响到臂的使用。以某公司研发的装车臂为例，其结构如图1所示，其中，1’-支撑架，2’-轴承座，3’-气相内臂，4’-低温旋转接头，5’-弹簧缸平衡系统，6’-弹簧缸支架，7’-气相外臂，8’，9’-低温球阀，10’-拉断阀，11’-低温旋转接头，12’-垂管，13’-液相外臂，14’-液相内臂。
现有的装车臂系统主要存在以下问题：
操作过程复杂，槽车进站后，装车臂和槽车的管口连接需要人工操作，装车臂自重大，操作工人需要拆卸法兰盲板、将液相臂和气相臂推到指定位置，连接臂与槽车的法兰接口，还需要开关多个阀门等一系列工作以完成充装工作。
此外，旋转接头易被外部的冰块冻结无法转动，以及密封功能不好容易导致LNG泄漏。
另外，系统费用高，一套国产的装车撬系统费用在100万以上，进口的约在200万以上。
发明内容
本发明旨在提供一种结构简单、操作方便、成本低的液化天然气(LNG)接收站装车系统，
本发明的液化天然气接收站装车系统，所述装车系统包括液相软管装置和气相软管装置，其中，所述液相软管装置的一端与液化天然气储罐的液化天然气低温管道连接，所述液相软管装置的另一端与液化天然气槽车的液化接口可拆卸相连；所述气相软管装置的一端与液化天然气储罐的闪蒸汽气相管道连接，所述气相软管装置的另一端与所述液化天然气槽车的气化接口可拆卸相连；所述液相软管装置和气相软管装置均包括软管，所述软管为耐超低温软管。
上述的液化天然气接收站装车系统，所述液相软管装置和所述气相软管装置均通过快速接头与所述液化天然气槽车相连。
上述的液化天然气接收站装车系统，所述快速接头包括快速接头母头和快速接头公头，所述快速接头母头与所述装车系统的软管侧相连，所述快速接头公头与所述液化天然气槽车一端相连，所述快速接头母头和快速接头公头之间能够进行快速连接。
上述的液化天然气接收站装车系统，所述液相软管装置和所述气相软管装置均设有紧急脱离装置，所述紧急脱离装置均位于所述软管上靠近所述液化天然气槽车的一端，用于在所述软管受到一定外来拉力时被动或主动断开，并自动快速封闭所述软管的两个断面。
上述的液化天然气接收站装车系统，所述紧急脱离装置的预定拉力设为15KN-20KN。
上述的液化天然气接收站装车系统，所述紧急脱离装置为主动断开型式时，设有控制系统，所述控制系统在监测到外来压力大于预定拉力或其他危险情况时，能够发出执行信号，系统信号直接传送到脱离装置执行机构，主动完成拉断动作。
上述的液化天然气接收站装车系统，所述软管为多层复合材料软管。
上述的液化天然气接收站装车系统，所述复合材料软管由管内至管外，依次为内衬层、铠装层、辅助层A、保温层、中间护套层、辅助层B、外防护层。
更进一步，所述复合材料软管为内衬层为单层波纹管、铠装层为聚酯尼龙编织物，辅助层为纤维带，中间层为聚乙烯，外防护层为热塑性弹性体，保温层为真空或保温材料的多层复合软管。
上述的液化天然气接收站装车系统，所述软管上设有软管支架，用于储存及支撑软管。
上述的液化天然气接收站装车系统，所述软管支架的结构为立柱钢结构形式，用于储存及支撑软管；所述装车系统与所述液化天然气储罐的管道通过软管接头连接；所述装车系统与所述液化天然气储罐的管道连接时经过变径连接。
本发明LNG接收站装车系统采用软管及其组件代替原有装车臂，系统简单，操作方便，提供了另一类型的接收站LNG槽车充装系统形式，解决了现有充装系统自重大、操作复杂、费用高等问题。
附图说明
图1为现有装车臂结构示意图；
图2为现有装车臂装车工艺系统示意图；
图3为本发明一实施例软管结构示意图；
图4为为本发明一实施例装车系统结构示意图；
图5为本发明一实施例软管支架结构示意图；
附图标号说明：
图1：
1’-支撑架，2’-轴承座，3’-气相内臂，4’-低温旋转接头，5’-弹簧缸平衡系统，6’-弹簧缸支架，7’-气相外臂，8’，9’-低温球阀，10’-拉断阀，11’-低温旋转接头，12’-垂管，13’-液相外臂，14’-液相内臂；
图2：A气相管路，B液相管路，C保冷管路，16LNG槽车，21上进液阀，22下进液阀；D气相臂，E液相臂；
图3：
161外防护层，162辅助层B，163中间护套层，164保温层，165辅助层A，166铠装层，167内衬层；
图4：
1-LNG储罐，2-LNG泵，3、4-流量调节阀，5-流量计量装置，6-变径，7-软管接头，8-LNG软管，9-紧急脱离装置，10-快速接头母头，11、12-快速接头公头，13-快速接头母头，14-紧急脱离装置，15-软管接头，16-LNG槽车，17-软管支架，18-LNG低温管道，19-闪蒸汽(BOG)气相管道，20-LNG低温软管。
图5：
171-软管卷盘；172-卷盘支架；173-立柱。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
本发明的LNG接收站装车系统采用软管及其组件的装车结构形式代替原有硬件结构为主的装车臂形式，能够使得系统简单，操作方便，提供了另一类型的接收站LNG槽车充装系统形式，解决了现有充装系统自重大、操作复杂、费用高等问题。
本发明之所以采用软管为主的装车管线，因为本发明所述的软管为新型的耐超低温多层复合软管，解决了普通金属软管由于为单层金属管，从而具有无保温性能、易损坏、抗压能力弱、密封性能差等缺点而不能应用于大型接收站装车的难题，同时本发明软管系统具有施工安装操作简单，费用低等优点。
具体地，本发明的液化天然气接收站装车系统，所述装车系统主要包括液相软管装置和气相软管装置，其中，所述液相软管装置的一端与液化天然气储罐的液化天然气低温管道连接，所述液相软管装置的另一端与液化天然气槽车的液化接口可拆卸相连；所述气相软管装置的一端与液化天然气储罐的闪蒸汽气相管道连接，所述气相软管装置的另一端与所述液化天然气槽车的气化接口可拆卸相连。充装过程中，LNG(液化天然气)由储罐经本系统中液相软管装置进入到LNG槽车中，槽车中气体经由本系统中气相软管装置返回储罐中。
所述液相软管装置和气相软管装置均包括软管，所述软管为耐超低温软管。
进一步，所述软管为多层复合材料软管。
所述复合材料软管由管内至管外，依次为内衬层、铠装层、辅助层A、保温层、中间护套层、辅助层B、外防护层。
进一步，所述复合材料软管为内衬层为单层波纹管、铠装层为聚酯尼龙编织物，辅助层为纤维带，中间层为聚乙烯，外防护层为热塑性弹性体，保温层为真空或保温材料的多层复合软管。
本发明将装车系统的一端与槽车相连处设计为活动连接，即可拆卸连接，是为了方便槽车的充装。
为了提高连接与充装的高效性，所述液相软管装置和所述气相软管装置均通过快速接头与所述液化天然气槽车相连。
进一步，所述快速接头包括快速接头母头和快速接头公头，所述快速接头母头与所述装车系统的软管侧相连，所述快速接头公头与所述液化天然气槽车一端相连，所述快速接头母头和快速接头公头之间能够进行快速连接。
为了防止软管受到拉力而断裂造成大量液体外泄而发生事故，上述的液化天然气接收站装车系统，所述液相软管装置和所述气相软管装置均设有紧急脱离装置。所述紧急脱离装置均位于所述软管上靠近所述液化天然气槽车的一端，用于在所述软管受到一定外来拉力时被动或主动断开，并自动快速封闭所述软管的两个断面。
具体地，所述紧急脱离装置设有预定拉力一般可为15-20KN。
上述的液化天然气接收站装车系统，所述紧急脱离装置为主动断开型式时，需设有控制系统所述控制系统在监测到外来压力大于预定拉力或其他危险情况时，能够发出执行信号，系统信号直接传送到脱离装置执行机构，主动完成拉断动作。
进一步，所述软管上设有软管支架，用于储存及支撑软管。
进一步，所述软管支架的结构可为立柱钢结构形式。
所述装车系统与所述液化天然气储罐的管道通过软管接头连接。所述装车系统与所述液化天然气储罐的管道连接时可根据实际情况需要经过变径连接。
本发明的LNG接收站装车系统采用软管及其组件的装车形式代替原有硬件为主的装车臂结构，能够使得系统简单，操作方便，提供了另一类型的接收站LNG槽车充装系统形式，解决了现有充装系统自重大、操作复杂、费用高等问题。
实施例
如图2所示，为本发明一实施例的LNG接收站装车系统。图2中下方管路为液相管路B，上方管路为气相管路A。液相管路中包括液相臂，也就是液相软管装置，气相管路中包括气相臂，也就是气相软管装置。液相软管装置的一端与液化天然气储罐的液化天然气低温管道连接，液相软管装置的另一端与液化天然气槽车16的液化接口可拆卸相连；气相软管装置的一端与液化天然气储罐的闪蒸汽气相管道连接，气相软管装置的另一端与液化天然气槽车16的气化接口可拆卸相连；所述液相软管装置和气相软管装置均包括软管，软管为耐超低温软管。
液相软管装置和气相软管装置均通过快速接头与所述液化天然气槽车相连。
液相软管装置和气相软管装置与槽车的连接可为法兰连接的形式。与液相管路B可并列设置有保冷管路C。
液相臂与槽车连接时可设有上进液阀21和下进液阀22。
具体地，如图4所示，LNG接收站装车系统连接的一侧为LNG储罐1、LNG泵2、LNG低温管道18、LNG流量调节阀3与4、闪蒸汽(BOG)气相管道19、流量计量装置5。与LNG储罐这侧连接的LNG接收站装车系统可包括软管接头7与15、变径6、快速接头母头10与13(共2个)、LNG液相软管8一根、LNG气相软管20一根、拉断阀9与14(共2个)、软管支架17(共2个)。
拉断阀9与14为紧急脱离装置。拉断阀安装在软管靠近槽车一端，其原理是软管在受到一定外来拉力时拉断阀被动或主动断开，并自动快速封闭两个断面，防止软管受到拉力而断裂造成大量液体外泄而发生事故，其重要参数包括预定拉力的设置、脱开后的密性、控制系统性能等。
快速接头用于连接软管和槽车充装侧，整套快速接头包括公头和母头，公头安装在槽车一侧，母头安装在软管一侧，在LNG充装操作时公头和母头可快速连接，并在加注/输送完成后可实现快速脱离。一般整套系统配备包括液相和气相两套快速接头。
图4中下方管路为液相管路。LNG储罐1内设置有LNG泵2，LNG泵2出口经LNG低温管道18、LNG流量调节阀4连接LNG装车总管；LNG装车总管上装有流量计量装置5，管道经过变径6后经软管接头7与低温LNG液相软管8相连，液相软管8上安装有紧急脱离装置即拉断阀9，液相软管8另一端与快速接头母头10相连。
同样，BOG气相管道软管连接与液相管道相类似。图4中上方管路为气相管路。LNG储罐1通过闪蒸汽(BOG)气相管道19、LNG流量调节阀3连接LNG装车总管，经软管接头15与LNG气相软管20相连，LNG气相软管20上安装有紧急脱离装置即拉断阀14，LNG气相软管20另一端与快速接头母头13相连。气相管路上也可根据需要设置变径6。
在LNG接收站装车系统连接的另一侧为LNG槽车，LNG槽车液相口和气相口分别装有快速接头公头11和12。该快速接头公头11和12分别与快速接头母头10和13快速连接。
软管可由软管支架17进行支撑。如图5所示，软管支架可为一种钢结构，包括依次相连接的软管卷盘171、卷盘支架172和立柱73，用于储存及支撑软管。
本实施例中液相软管和气相软管分别配置一套快速接头和拉断阀，快速接头公头与槽车充装口一端连接，母头与拉断阀、软管一端连接。LNG液相软管另一端与储罐输出LNG装车总管连接，BOG气相软管与储罐BOG总管连接。
复合软管结构由管内至管外，依次为内衬层167、铠装层166、辅助层A165、保温层164、中间层163、辅助层B162、外防护层161，结构示意如图3所示。本实施例中软管可为耐超低温多层复合软管，所述复合材料软管的内衬层为单层波纹管、铠装层为聚酯尼龙编织物，辅助层为纤维带，中间层为聚乙烯，外防护层为热塑性弹性体，保温层为真空或保温材料。
在充装时，槽车就位后，连接静电接地装置，操作人员将母头与公头进行快速连接，管道预冷和吹扫准备就绪后，启动阀门控制系统进行自动充装、计量和关闭。充装过程中，LNG由储罐经本系统中液相管道进入到LNG槽车中，槽车中气体经由本系统中气相管道返回储罐中。
从上述实施例可看出本发明的LNG接收站装车系统采用软管及其组件的装车形式代替原有硬件为主的装车臂结构，能够使得系统简单，操作方便，提供了另一类型的接收站LNG槽车充装系统形式，解决了现有充装系统自重大、操作复杂、费用高等问题。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中实施例的各零部件、装置都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种液化天然气接收站装车系统，其特征在于，所述装车系统包括液相软管装置和气相软管装置，其中，
所述液相软管装置的一端与液化天然气储罐的液化天然气低温管道连接，所述液相软管装置的另一端与液化天然气槽车的液化接口可拆卸相连；
所述气相软管装置的一端与液化天然气储罐的闪蒸汽气相管道连接，所述气相软管装置的另一端与所述液化天然气槽车的气化接口可拆卸相连；
所述液相软管装置和气相软管装置均包括软管，所述软管为耐超低温软管。
2.根据权利要求1所述的液化天然气接收站装车系统，其特征在于，所述液相软管装置和所述气相软管装置均通过快速接头与所述液化天然气槽车相连。
3.根据权利要求2所述的液化天然气接收站装车系统，其特征在于，所述快速接头包括快速接头母头和快速接头公头，所述快速接头母头与所述装车系统的软管侧相连，所述快速接头公头与所述液化天然气槽车一端相连，所述快速接头母头和快速接头公头之间能够进行快速连接。
4.根据权利要求1至3任一项所述的液化天然气接收站装车系统，其特征在于，所述液相软管装置和所述气相软管装置均设有紧急脱离装置，所述紧急脱离装置均位于所述软管上靠近所述液化天然气槽车的一端，用于在所述软管受到一定外来拉力时被动或主动断开，并自动快速封闭所述软管的两个断面。
5.根据权利要求4所述的液化天然气接收站装车系统，其特征在于，所述紧急脱离装置的预定拉力设为15-20KN。
6.根据权利要求4所述的液化天然气接收站装车系统，其特征在于，所述紧急脱离装置为主动断开型式时，所述接收站装车系统还设有控制系统，所述控制系统在监测到外来压力大于预定拉力或其他危险情况时，能够发出系统执行信号，系统执行信号直接传送到所述紧急脱离装置的执行机构，所述紧急脱离装置主动完成拉断动作。
7.根据权利要求1至3或5或6任一项所述的液化天然气接收站装车系统，其特征在于，所述软管为复合材料软管。
8.根据权利要求7所述的液化天然气接收站装车系统，其特征在于，所述复合材料软管由管内至管外，依次为内衬层、铠装层、辅助层A、保温层、中间护套层、辅助层B、外防护层。
9.根据权利要求1至3或5或6或8任一项所述的液化天然气接收站装车系统，其特征在于，所述软管上设有软管支架，用于储存及支撑软管。
10.根据权利要求1或2或4所述的液化天然气接收站装车系统，其特征在于，所述软管支架的结构为立柱钢结构；所述装车系统与所述液化天然气储罐的管道通过软管接头连接；所述装车系统与所述液化天然气储罐的管道连接时经过变径连接。
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