CN216896774U - Lng装车系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种LNG装车系统。LNG装车系统包括：低温储罐，其内部储存有LNG；装车管路系统，包括出液管路、回流管路、回流调节阀和孔板流量计；出液管路的进口端与排液口连接，出液管路的出口端供罐内LNG向外输送，该出口端延伸至槽车装车区；回流管路的进口端与出液管路连接相通，回流管路的出口端与回流口连接；孔板流量计设在出液管路上，用于检测出液管路流量大小；回流调节阀设于回流管路上，用以调节回流管路的流量；控制总成，分别与孔板流量计和回流调节阀电性连接；控制总成根据孔板流量计反馈的流量信号控制回流调节阀的开度，从而适应待装液的槽车数量的变化，自动化程度高。

Description

LNG装车系统

技术领域

本实用新型涉及LNG运输设备技术领域，特别涉及一种LNG装车系统。

背景技术

近几年来，随着经济的持续飞速发展，环境污染也日益加剧，因此国家大力推进环保工作并出台相应政策，这使得环保清洁能源得到市场的青睐。低温吊顶储罐作为贮存LNG(液化天然气)常用容器，在LNG接收站和LNG液化工厂的需求越来越多。储罐内贮存的LNG大多通过LNG槽车运输到全国各地，所以储罐大多配置LNG装车系统。

传统的LNG装车系统大多为通过外置泵实现装车，即用于装车的柱塞泵或潜液泵设置在储罐外部，但此装车系统较为简单，仅能实现LNG装车功能且自动化程度不高。另外一小部分储罐的LNG装车系统为罐内泵装车，即用于装车的潜液泵设置在储罐内部，但大多考虑不够周全，自动化程度一般、安全性能较低。这导致此LNG装车系统无法满足时刻变化的装车情形和装车过程中突发状况。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种LNG装车系统，以解决现有技术中装车系统无法灵活地满足时刻变化的装车情形的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种LNG装车系统，包括：低温储罐，其内部储存有LNG，所述低温储罐上部设有与罐内相通的排液口和回流口；装车管路系统，包括出液管路、回流管路、回流调节阀和孔板流量计；所述出液管路的进口端与所述排液口连接，所述出液管路的出口端供罐内LNG向外输送，该出口端延伸至槽车装车区；所述回流管路的进口端与所述出液管路连接相通，所述回流管路的出口端与所述回流口连接；所述孔板流量计设在所述出液管路上，用于检测出液管路流量大小；所述回流调节阀设于所述回流管路上，用以调节回流管路的流量；控制总成，分别与所述孔板流量计和所述回流调节阀电性连接；所述控制总成根据所述孔板流量计反馈的流量信号控制所述回流调节阀的开度。

根据本实用新型的一个方面，所述孔板流量计位于所述出液管路和所述回流管路的连接节点的下游处。

根据本实用新型的一个方面，所述排液口至少设置有两个；所述低温储罐内部设置有至少两个潜液泵，所述潜液泵的出液口设置有泵柱；所述泵柱经所述排液口向外伸出罐外；所述出液管路包括两个分支管和出液汇总管；各所述分支管的一端与各所述泵柱的顶端连接相通，两所述分支管的另一端相连汇总并与所述出液汇总管连接；两个所述潜液泵一启一闭交替作业。

根据本实用新型的一个方面，所述出液汇总管与所述回流管路连接相通；所述孔板流量计设于所述出液汇总管上。

根据本实用新型的一个方面，所述控制总成包括泵变频控制柜，以及分别与所述泵变频控制柜电控连接的泵电机和泵操作柱。

根据本实用新型的一个方面，所述控制总成包括PLC控制柜，所述PLC控制柜和所述泵变频控制柜电控连接。

根据本实用新型的一个方面，所述排液口至少设置有两个；所述低温储罐内部设置有至少两个潜液泵，每一所述潜液泵的出液口设置有泵柱；所述泵柱经所述排液口向外伸出罐外；所述出液管路和所述回流管路分别设置有两条，各所述出液管路的所述进口端与各所述泵柱的顶端连接，各所述回流管路与各所述出液管路连接相通；所述回流调节阀和所述孔板流量计亦分别设置有两个。

根据本实用新型的一个方面，所述装车管路系统还包括依序设置在所述出液管路靠近低温储罐的上游处的压力变送器、低温截止阀、低温止回阀和温度变送器。

根据本实用新型的一个方面，所述装车管路系统还包括设于所述出液管路上的出液开关阀，所述出液开关阀位于所述孔板流量计的下游处。

根据本实用新型的一个方面，所述LNG装车系统还包括放散系统，所述放散系统包括放散管和低温安全阀；所述放散管的两端分别与所述低温储罐和所述出液管路连接，所述低温安全阀设于所述放散管上，用以控制放散管的通断。

由上述技术方案可知，本实用新型提供的一种LNG装车系统至少具有如下优点和积极效果：

将回流管路与出液管路连接相通，实现LNG的分流。其中，孔板流量计用于检测出液管路的流量大小，回流调节阀用以调节回流管路的流量。孔板流量计和回流调节阀为联锁控制。控制总成能够根据孔板流量计反馈的流量信号控制回流调节阀的开度大小，进而调节流经出液管路的出口端的LNG流量大小，从而适应待装液的槽车数量的变化，自动化程度高，实用性高。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例中装车管路系统的流程示意图。

图2为本实用新型第一实施例中泵启停系统、DCS控制系统和自动阀控制系统的工作示意图。

图3为本实用新型第二实施例中装车管路系统的流程示意图。

附图标记说明如下：

200-槽车、

100-低温储罐、101-排液口、102-回流口、103-潜液泵、104-泵柱、

1-装车管路系统、11-压力变送器、12-低温截止阀、13-低温止回阀、14-温度变送器、15-孔板流量计、16-导凝阀、17-出液开关阀、18-回流调节阀、191-出液管路、1911-分支管、1912-出液汇总管、192-回流管路、193-回流共用管道、

2-放散系统、20-放散管、21-低温截止阀、22-旁通阀、23-低温截止阀、24-低温安全阀、

3-泵启停系统、31-泵变频控制柜、32-泵电机、33-泵操作柱、

4-DCS控制系统、41-PLC控制柜、42-监控电脑、

5-自动阀控制系统、51-过滤减压器、52-电磁阀、53-阀门定位器。

具体实施方式

体现本实用新型特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本实用新型。

本实施例提供一种LNG装车系统，主要用于低温储罐，通过控制系统自动化地控制储罐内置潜液泵将储罐内贮存的LNG输送至装车区用于LNG槽车充装等。

LNG装车系统具体第一实施例

请一并参照图1和图2，其共同示出了本实施例提供的一种LNG装车系统的具体结构。该LNG装车系统主要包括低温储罐100，以及装车管路系统1、放散系统2、泵启停系统3、DCS控制系统4和自动阀控制系统5。其中，泵启停系统3、DCS控制系统4和自动阀控制系统5共同组成控制总成。

如图1所示，上述低温储罐100为大型LNG低温吊顶储罐，不限于储存其他低温液体譬如液氨。低温储罐100的罐顶分别设有与罐内相通的供LNG向外流出的排液口101和供LNG流回罐内的回流口102。

储罐内部设置有浸没于LNG中的两个潜液泵103(A/B)。潜液泵103作为动力源，用以将罐内的LNG向上提升至罐外。潜液泵103配套设置有泵柱104，泵柱104呈竖直设置，泵柱104的下端与潜液泵103的出液口连接，泵柱104的上端向上经排液口101向外伸出罐外。

装车管路系统1按照功能主要分为两个部分，即出液工艺管线和回流工艺管线。

其中，出液工艺管线主要包括出液管路191，以及设于出液管路191上的孔板流量计15和出液开关阀17。出液管路191的进口端与泵柱104连接，出液管路191的出口端供罐内LNG向外输送，该出口端延伸至LNG槽车200的装车区。孔板流量计15用于检测出液管路191流量大小。出液开关阀17位于孔板流量计15的下游处，用于控制出液管路191的通断。

在本实施例中，两个潜液泵103(A/B)为一用一备，不能同时开启，两个泵共用一根出液管路191及回流管路192。具体为，该出液管路191包括两个分支管1911和出液汇总管1912；各分支管1911的一端与各泵柱104的顶端连接相通，两分支管1911的另一端相连汇总并与出液汇总管1912连接。出液汇总管1912与回流管路192连接相通；孔板流量计15设于出液汇总管1912上。

回流工艺管线包括回流管路192和设于回流管路192上的回流调节阀18。回流管路192的进口端与出液管路191连接相通，回流管路192的出口端与低温储罐100的回流口102连接，相当于，流经出液管路191的LNG部分分流进入回流管路192，并通过回流管路192重新流回至储罐内。回流调节阀18设于回流管路192上，用以调节流经回流管路192的流量大小。

孔板流量计15和回流调节阀18均与控制总成电控连接，实现联锁控制。

如图1所示，回流管路192和出液管路191相连的节点定义为分流节点S。孔板流量计15位于该分流节点S的下游处，实际上是对于分流后的用于装车的出液管道中的LNG流量进行实时测量。孔板流量计15的工作原理为，当介质流经管道内的节流孔板时，流速将在孔板处形成局部收缩，流速增加，孔板前后产生压差，通过测量压差来计算流量的大小，介质流量越大，孔板前后的压差就越大。

当需要充装的槽车200数量发生变化时，储罐泵后输出的LNG的流量也需要变化，控制总成(具体为DCS控制系统4)根据孔板流量计15的流量信号使用PID调节器控制回流调节阀18的开度，将出液管路191中一部分LNG通过回流管路192输送回储罐中，达到调节LNG的流量来满足槽车充装需求的目的。

具体为，潜液泵103输出LNG流量的大小可以通过调整泵的转速来实现，但潜液泵103的转速在预冷调试时已经设置完成，且调整泵的转速会导致输出流量不稳定导致孔板流量计15测量的数据不够精确。在保持潜液泵103转速不变，在泵出的LNG流量大小恒定的情况下，需要通过调节泵后回流调节阀18的开度来控制LNG输出的流量。

当需要充装的槽车200数量较少时，DCS控制系统4接收孔板流量计15反馈的实际流量信号，并将该实际流量信号换算成对应的数值Q1，将Q1与设定好的装车需求流量值Q2进行对比。该装车需求流量值Q2可以来自于现场槽车装车区的监测装置的反馈，也可以是来自于现场工作人员的手动按键输入。一般而言，单台潜液泵103的流量足够满足槽车数量较少的流量需求。若Q1大于Q2，表明流量足够满足装车需求。此时，DCS控制系统4发送控制信号至自动阀控制系统5，通过阀门定位器53使用PID调节器将泵后回流调节阀18开启，并调整回流调节阀18的开度大小，将出液管路191中一部分LNG通过泵后回流调节阀18输送回储罐中，达到调节LNG的流量来满足槽车充装需求的目的。LNG开始分流后，孔板流量计15所检测到的LNG流量会逐渐减小，直至降低至Q2。

当需要充装的槽车200数量增加时，此时装车需求流量值较大为Q3，显然，之前出液管路191的流量Q2无法满足装车需求。此时，DCS控制系统4在对比得出流量差值之后，输出控制信号至自动阀控制系统5，通过阀门定位器53使用PID调节器将泵后回流调节阀18调小，甚至关闭(即关闭回流管路192)，从而保证出液管路191中全部LNG完全用于槽车充装，来满足槽车充装需求。

在不进行装车时，低温泵通过装车管路系统1中的回流管路192维持小流量回流来均匀储罐内LNG密度。因为LNG属于混合物，各组成部分的密度不同，当储罐内的LNG长时间处于静置状态时，LNG会出现分层现象，导致储罐内的LNG发生翻滚，LNG发生翻滚时会急剧气化，使储罐内压力瞬间升高从而导致储罐损坏，造成安全事故。因此为了防止储罐内LNG发生分层出现翻滚现象，可以通过泵回流管线打回流来均匀储罐上下层LNG密度，保证储罐的安全运行。

另外当出液管路191需要冷循环时，可通过DCS控制系统4控制泵启动将储罐内的LNG输送到出液管路191中，泵后回流调节阀18开启，LNG通过泵后回流调节阀18重新回到罐内，往复循环达到管路预冷的目的，此过程中出液开关阀17为关闭状态。

如图1所示，装车管路系统1用于LNG的输送，还配备依序设置在出液管路191靠近低温储罐100的上游处的压力变送器11、低温截止阀12、低温止回阀13、温度变送器14和导凝阀16。其中，压力变送器11就地显示，用于监测卸液过程管路内的压力变化情况，并将压力信号传输至DCS控制系统4；低温截止阀12可手动开关控制管路内LNG的输送；低温止回阀13能防止管路内的LNG倒流；带就地显示的温度变送器14，用于监测装车过程管内的温度变化，并将温度信号输送至DCS控制系统4。导凝阀16可用于泄放管内残留的气体或液体。出液开关阀17配套电磁阀52用于接收DCS控制系统4发出的电信号，能远程联锁开关阀门来控制管路内LNG的输送；回流调节阀18配套阀门定位器53用于接收DCS控制系统4发出的电信号，能远程联锁控制阀门开度来达到调节管道内LNG流量的目的。在储罐正常运行过程中除了旁通阀22和导凝阀16为关闭状态，其余低温截止阀均为常开状态。

如图2所示，泵启停系统3应用于潜液泵103，包括泵变频控制柜31，以及分别与泵变频控制柜31电控连接的泵电机32和泵操作柱33。泵变频控制柜31可以根据DCS控制系统4给定的频率或转速信号控制泵电机32的启停，并能够给DCS控制系统4故障、运行、电流、转速等反馈信号；泵电机32能够控制泵轴承的启停，将储罐内贮存的LNG输送至装车管路系统1；泵操作柱33上设有启动、停止&急停3个按钮，以及运行和允许启动指示灯，可根据实际使用工况，在DCS控制系统4允许手动启动的情况下，按照操作柱指示灯提示，手动控制泵电机32的启停，无论是在手动还是自动控制情况下，遇到紧急情况都可以通过泵操作柱33上的急停按钮紧急停止泵的运行。另外泵操作柱33设置在现场安全区域，现场工作人员在DCS控制系统4允许手动操作的情况下，根据操作柱指示灯指示情况和现场工况进行手动操作，当泵装车过程中出现异常情况时，可通过泵操作柱33上的急停按钮来终止泵装车，对整个泵装车系统进行安全保护。

自动阀控制系统5主要包括过滤减压器51、电磁阀52和阀门定位器53。过滤减压器51用于降低仪表气压力并过滤仪表气中的杂质；电磁阀52接受DCS控制系统4给定的信号控制出液开关阀17的开启或关闭，控制管路内LNG的输送；阀门定位器53接受DCS控制系统4给定的信号调节泵后回流调节阀18开度，来控制管路内LNG的流量。

DCS控制系统4主要包括PLC控制柜41和监控电脑42，一般设置在中控室。PLC控制柜41和泵变频控制柜31电控连接。PLC控制柜41接受和传输信号，工作人员在监控电脑42上对泵装车情况进行实时监控。DCS控制系统4可传输信号至泵启停系统3和自动阀控制系统5内的电磁阀52、电气阀门定位器53等阀门电动元件，对泵进行启停控制以及对气动阀门进行开启、关闭、开度调节的远程控制，从而控制泵装车。

在本实施例中，如图1所示，LNG装车系统还包括放散系统2。

放散系统2主要包括放散管20，以及设于放散管20上的低温截止阀21、旁通阀22、低温截止阀23和低温安全阀24。

低温安全阀24会在当工艺管路内压力达到低温安全阀24整定压力时自动开启，将工艺管路中的超压气体排放至储罐内，达到保护装车管路系统1内的变送器和阀门的目的。低温截止阀21和低温截止阀23只有在低温安全阀24校验或维修时关闭，正常工作时处于常开状态。旁通阀22只有在低温安全阀24校验或维修时才会手动开启，用于泄放工艺管路中的压力，其余均为常闭状态。放散系统2的目的是保证工艺管路管路系统始终处于安全工况。

当装车区有LNG槽车需要装车时，工作人员在中控室中通过监控电脑42上的DCS控制系统4将信号输送至泵变频控制柜31内变频器，泵电机32根据变频器的频率输出调整转速，将储罐内贮存的LNG输送至出液管路191中，在泵电机32启动的同时DCS控制系统4通过自动阀控制系统5开启出液开关阀17，储罐内贮存的LNG通过装车管路系统1中的低温截止阀12、低温止回阀13、孔板流量计15、出液开关阀17等输送至装车区进行LNG槽车充装。

当装车管路系统1中压力超过放散系统2中低温安全阀24设定的压力时，低温安全阀24自动开启将压力排放至储罐内，达到保护装车管路系统1内的变送器和阀门等的目的。

LNG装车系统具体第二实施例

请参照图3，本实施例的不同之处在于，两个潜液泵103(A/B)可以同时开启，两个泵有单独的出液管线及回流管路192，即出液管路191和回流管路192均设置有独立的两条，互不影响。两个泵同时工作可以提供更多的流量，满足更多数量的LNG槽车200的装车需求。

各出液管路191的进口端对应与各泵柱104的顶端连接，两个出液管路192的出口端分别向远处延伸，并在LNG槽车区汇合。

各回流管路192与各出液管路191连接相通，两者的公共节点标记为S。两个回流管路192远离节点S的一端汇合在一起，并通过同一根共用回流管道193回流至储罐100内部。回流调节阀18和孔板流量计15亦分别设置有两个，各阀对应设于各自对应的管路上。另外其他控制阀件如压力变送器11等亦设置有两个，也分别地设于各管路上。

当装车区有LNG槽车需要装车时(单台泵的流量满足槽车充装，启动任意一台泵均可进行槽车充装)，以潜液泵A为例,工作人员在中控室中通过监控电脑42上的DCS控制系统4将信号输送至泵变频控制柜31内变频器，A泵电机32根据变频器的频率输出调整转速，将储罐内贮存的LNG输送至出液管路191中，在A泵电机32启动的同时DCS控制系统4通过自动阀控制系统5开启出液开关阀17，储罐内贮存的LNG通过装车管路系统1中的低温截止阀12、低温止回阀13、孔板流量计15、出液开关阀17等输送至装车区进行LNG槽车充装。

在装车的过程中，在保持正在工作的潜液泵103转速不变、泵出的LNG流量大小恒定的情况下，需通过调节泵后回流调节阀18的开度来控制LNG输出的流量。当需要充装的槽车数量较少时，DCS控制系统4将孔板流量计15反馈的信号输送至自动阀控制系统5，通过阀门定位器53使用PID调节器将泵后回流调节阀18开启，将出液管路191中一部分LNG通过泵后回流调节阀18输送回储罐中，达到调节LNG的流量来满足槽车充装需求的目的。当需要充装的槽车数量增加时，DCS控制系统4将孔板流量计15反馈的信号输送至自动阀控制系统5通过阀门定位器53使用PID调节器将泵后回流调节阀18关闭(即关闭回流管路192)，保证出液管路191中LNG完全用于槽车充装，来满足槽车充装需求。

当单台潜液泵103的流量不能满足槽车充装时，工作人员在中控室中通过DCS控制系统4将信号输送至泵变频控制柜31内的变频器，启动潜液泵B，B泵电机32根据变频器的频率输出调整转速，将储罐内贮存的LNG输送至出液管路191中。在B泵电机32启动的同时，DCS控制系统4通过自动阀控制系统5开启第二条出液管路192上的出液开关阀17。储罐内贮存的LNG通过装车管路系统1中的低温截止阀12、低温止回阀13、孔板流量计15、出液开关阀17等输送至装车区进行LNG槽车充装。DCS控制系统4将孔板流量计15反馈的信号输送至自动阀控制系统5通过阀门定位器53使用PID调节器将泵后回流调节阀18关闭(即关闭回流管路192)，保证出液管路191中LNG完全用于槽车充装，来满足槽车充装需求。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本实用新型，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种LNG装车系统，其特征在于，包括：

低温储罐，其内部储存有LNG，所述低温储罐上部设有与罐内相通的排液口和回流口；

装车管路系统，包括出液管路、回流管路、回流调节阀和孔板流量计；所述出液管路的进口端与所述排液口连接，所述出液管路的出口端供罐内LNG向外输送，该出口端延伸至槽车装车区；所述回流管路的进口端与所述出液管路连接相通，所述回流管路的出口端与所述回流口连接；所述孔板流量计设在所述出液管路上，用于检测出液管路流量大小；所述回流调节阀设于所述回流管路上，用以调节回流管路的流量；

控制总成，分别与所述孔板流量计和所述回流调节阀电性连接；所述控制总成根据所述孔板流量计反馈的流量信号控制所述回流调节阀的开度。

2.根据权利要求1所述的LNG装车系统，其特征在于，所述孔板流量计位于所述出液管路和所述回流管路的连接节点的下游处。

3.根据权利要求1所述的LNG装车系统，其特征在于，所述排液口至少设置有两个；所述低温储罐内部设置有至少两个潜液泵，所述潜液泵的出液口设置有泵柱；所述泵柱经所述排液口向外伸出罐外；所述出液管路包括两个分支管和出液汇总管；各所述分支管的一端与各所述泵柱的顶端连接相通，两所述分支管的另一端相连汇总并与所述出液汇总管连接；两个所述潜液泵一启一闭交替作业。

4.根据权利要求3所述的LNG装车系统，其特征在于，所述出液汇总管与所述回流管路连接相通；所述孔板流量计设于所述出液汇总管上。

5.根据权利要求3所述的LNG装车系统，其特征在于，所述控制总成包括泵变频控制柜，以及分别与所述泵变频控制柜电控连接的泵电机和泵操作柱。

6.根据权利要求5所述的LNG装车系统，其特征在于，所述控制总成包括PLC控制柜，所述PLC控制柜和所述泵变频控制柜电控连接。

7.根据权利要求1所述的LNG装车系统，其特征在于，所述排液口至少设置有两个；所述低温储罐内部设置有至少两个潜液泵，每一所述潜液泵的出液口设置有泵柱；所述泵柱经所述排液口向外伸出罐外；所述出液管路和所述回流管路分别设置有两条，各所述出液管路的所述进口端与各所述泵柱的顶端连接，各所述回流管路与各所述出液管路连接相通；所述回流调节阀和所述孔板流量计亦分别设置有两个。

8.根据权利要求1所述的LNG装车系统，其特征在于，所述装车管路系统还包括依序设置在所述出液管路靠近低温储罐的上游处的压力变送器、低温截止阀、低温止回阀和温度变送器。

9.根据权利要求1所述的LNG装车系统，其特征在于，所述装车管路系统还包括设于所述出液管路上的出液开关阀，所述出液开关阀位于所述孔板流量计的下游处。

10.根据权利要求1所述的LNG装车系统，其特征在于，所述LNG装车系统还包括放散系统，所述放散系统包括放散管和低温安全阀；所述放散管的两端分别与所述低温储罐和所述出液管路连接，所述低温安全阀设于所述放散管上，用以控制放散管的通断。

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