浅谈液化天然气潜液泵的特殊性.docx

    浅谈液化天然气潜液泵的特殊性    摘要：作为整个液化天然气接收站的动力装置，LNG潜液泵的最主要的性能要求是耐低温、绝热效果好以及能承受出口高压，其次是气密性和电气方面的安全性能要求比普通泵高很多潜液泵必须有足够的压力和流量范围，要尽可能减少运行时产生的热量，已防止引发LNG气化，储存时不可出现两相流，否则会造成泵的损坏本文主要围绕LNG低温潜液泵的性能以及特殊性做重点介绍关键词：液化天然气；潜液泵；密封；功能；特殊性引言高速离心式LNG潜液泵采用屏蔽电机一体轴配装泵体、叶轮、导流器、诱导轮等部件，通过变频控制器控制电机的转速从泵筒中吸收液体，经过叶轮加压后输送到其他设备中1.1潜液泵的结构典型的潜液泵主要由螺旋导流器、推力平衡机构、叶轮、电动机、排出管、主轴、轴承、扩压器等组成，详见下图螺旋导流器的作用是为了减少流体在吸入口的阻力，从而防止在泵的吸入口产生气蚀泵的运行中会产生轴向力，轴向推力的平衡采用推力平衡机构（TEM）来实现叶轮是将来自原动机的能量传递给液体的零件，液体流经叶轮后能量增加叶轮一般由前盖板、后盖板、叶片和轮毂组成，按其有无前后盖板可分为开式叶轮和闭式叶轮扩压器主要用于将流体的动能转变为压力能。

扩压器的设计应确保在能量转换过程中，使流体流动的不连续性和涡流现象减少到最低，使能量转换更加对称和平滑水力对称性越好，就越有利于消除径向不平衡引起的载荷1.2潜液泵的特点潜液泵最显著的特点就是电动机和泵直接连接在一起，整体完全浸没在LNG液体中由于LNG中没有氧气，虽然电动机在LNG里，但仍然是很安全的电动机和泵装配在同一轴上，不需要传统离心泵的轴封机构，消除了可燃气体通过密封结构泄漏到大气中，与空气形成爆炸性混合物的可能性整个泵在液体中，不仅有效地隔绝了噪音，使泵的启动也变得非常容易为了使泵完全浸没在流体中，一般由两种结构形式：直接把泵安装在LNG储罐中或者专门为泵制造一个安装容器潜液泵相比传统泵的优点如下：（1）没有联轴器的对中问题，不会有两轴不同心引起的轴封磨损漏泄问题2）由于电动机在容器内，电动机不需要防爆罩壳，设计更安全3）不需要润滑系统4）电动机直接浸在LNG中，降低了汽化器的总加热负荷（针对LNG输出汽化供气的应用）5）电动机处于LNG中，使电动机的尺寸缩小1.3潜液泵的特殊器件1.3.1低温电缆低温潜液泵的电缆需要在低温下长期工作，在液化天然气的低温流体中，甚至在-200℃条件下仍保持弹性。

电缆用聚四氟乙烯材料（PTFE）绝缘，并用不锈钢丝变成的网套加以保护1.3.2电缆引出和密封潜液式电动泵根据低温动力学原理，安装有初级和次级电缆引出和密封装置两道密封和相互连接的四周，能够承受初级密封失效的情况而继续工作电缆引出装置及密封装置有两种模式：封闭的惰性气体空间和压力监控在两道密封之间安装有压力开关或压力变送器，并设定好压力的控制参数在两道密封之间的空间内冲入惰性气体，选择合适的控制压力，可以防止空气渗透到封闭空间内而形成爆炸混合物如果初级密封泄漏，压力改变而使开关动作，提供一种辨识初级密封渗漏的方法另外还装有一只压力表，指示惰性气体的压力封闭空间内的惰性气体的压力维持在略高于系统最高工作压力，如果初级密封发生泄漏，惰性气体将流入容器或泵井，而不是LNG通过初级密封往外泄漏这种方法将允许泵在初级密封出问题的情况下还可以继续运行，直到泵可以停机更换密封这个方法还有一个好处，惰性气体可以是封闭空间内没有潮气和凝露，不会降低接线装置的绝缘电阻2.1潜液泵的保护系统为保证潜液泵的安全运行，需要针对电动机、泵体、电气系统实施可靠的保护措施按一般规范要求，至少需要2~3个保护装置，来防止潜液泵在无液状态下运转。

1）过电流保护：电流过低，表明进口损失过大或是进口缺少液体，叶轮空转；电流过大，表明机械方面的问题或是电动机的导线存在问题电动机电流过高或过低都需要有保护措施，过电流继电器保护会自动关闭电动机，防止过大的电流长时间经过电动机绕组继电器的动作时间有一点的延迟，以适应泵启动期间的大电流当电动机运转以后，如果电动机的工作电流持续超过额定电流的10%，过电流继电器会自动关闭电动机，防止电动机过热2）时间延迟：时间延迟开关是防止电流过高和电流过低，继电器在泵启动和停机的时候产生误动作泵启动时，推荐的延迟时间是4s泵正常运转期间，时间延迟不起作用，过流继电器起作用推荐的低电流的延迟时间通常为10s，允许瞬间没有流体3）低液位保护：液位保护装置主要用于防止潜液泵在容器中没有足够的液体时启动，对已经启动的泵，如果液位降低到影响泵的运行时，可使启动的泵在设定的液位关机4）排出压力过低保护：排出压力过低表明流量下降保护装置用于泵启动以后，排出压力低于设定的压力时自动关机5）排气接口：顶部存在通径适合的排出管，排出通过能够使预冷期间产生的蒸发气排出6）止回阀：作用是防止LNG倒流，安装位置在泵和排出控制阀之间。

7）流量自动控制旁通阀：流量自动控制旁通阀是防止泵在低流量状态下连续运行，当流量下降到小于旁通控制流量时，流量变送器将信号发给旁通阀的执行机构，执行机构按比例打开旁通阀，并且保持在允许的最小流量条件下运行2.2潜液泵性能测试需要测试的主要内容：（1）振动测试；（2）净正吸入压头（NPSH）；（3）连续运转测试；（4）向平衡测试（TEM验证）；（5）噪声测试；（6）水力性能测试结语整体来说，与传统泵相比，LNG潜液泵对于气蚀和耐低温密封要求很高，安装完成后还需要进行一系列的性能测试试验，在试验结果符合约定的流量和扬程、效率后方可投入使用  -全文完-。