LNG接收站卸船管道瞬变流数值分析

发布时间：2020-08-09 14:14

【摘要】：近几年国际液化天然气(LNG)贸易市场持续高速发展,中国液化天然气的进口量也持续增长。LNG接收站成为进口和外输的中心。当LNG从船舱输送到接收站储罐内时,由于管道流量大,管径大以及LNG本身的低温性质,LNG卸船管道内发生瞬变流时,会带来更加严重的后果,直接影响接收站的安全运行。实际工程上接收站卸船臂管道的设计依赖于各种商业软件的模拟计算,得到管道的设计参数和船舱内压力。商业软件的模拟计算过程类似处于黑箱子中,设计人员无法对其计算过程进行了解和分析,并且软件模拟计算会选择更加保守的设计结果,给工程设计带来了很大的浪费。所以,本文主要利用特征线法(MOC)建立LNG卸船管道系统的计算模型,利用编写的程序数值计算在发生瞬变流时管道内的压力波动情况,从而进一步为设计人员提供LNG管道设计的理论依据。首先,利用文献中压力波动的实验值验证特征线法计算LNG管道瞬变流的正确性和准确性。其次,建立了泵-管道-储罐计算模型,研究LNG卸船管道中阀门合理的启闭规律。然后,以国内正在筹建的舟山接收站二期工程的设计参数为依据,验证工程中卸船管道的设计压力和船舱内过冷度的正确性和合理性。最后,针对现在的工程设计中的瞬变流防护措施,提出了两种不同的稳压设计,即卸料泵后安装2/7s两阶段阀门和卸料泵后安装稳压罐。结果表明,利用特征线法建立的计算模型可以准确的得到管道内最大和最小压力值;LNG输送管道内合理的阀门启闭规律可以很好地降低压力波动的幅度。在发生停泵时,如果同时控制多个两阶段关闭阀门的快速关闭时间一致,则管道内压力波动会小很多;同时,本文的计算结果在理论上验证了工程中管道的设计压力和船舱内过冷度选择的合理性;最后,在卸料泵后安装两阶段关闭阀门可以很好地降低管道增压波幅度,最大压力降低21%,但同时管道内的最小压力也大幅度的下降,极易使得LNG气化,所以需要提高船舱内的过冷度以防止管道内存在气液两相流状态,既造成LNG能源的浪费又给管道输送带来安全隐患。卸料泵安装稳压罐的设计方法既可以降低管道内升压值和降压值,其最大压力降低27%,最小压力提高32%,又可以作为接收站的储罐应用,所以工程上可以采用该设计方法作为瞬变流的防护措施。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE97;U653
【图文】：

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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文通过低压泵输送到槽车进行运送。LNG 船卸船、储罐储存、低压输送以（BOG）处理等时接收站主要的处理流程。LNG 卸料臂连接卸料船与储罐船系统包括一个液相总管用于卸料，一个气相平衡管用于连接储罐与船压力，一个循环冷却管路用于卸料之前的预冷卸料管路。一般卸料时间30 小时，3 条卸料臂同时工作。卸料臂的长度取决于码头的自然水文条件口属于深水港则卸料臂较短。如果港口处大陆架坡度较缓和，则卸料臂，有的卸料臂可长达一公里。卸料臂的配置根据不同地理条件而不同，和 1-2。

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陆地接收站示意图

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图 2-1 水锤原理示意图阀门突然关闭（假设关闭时间为零），紧靠阀门的微处压力升高 H，后面的水流由于惯性继续流动。紧体挤压，管壁发生膨胀。紧接着的流体微元停止流管壁膨胀。阀门后面的微元流体依次停止、压缩，管波从阀门向水池传播即为水击波的传播。水锤的实用，在阀门瞬间关闭情况下，继续向前流动压缩流 a 表示。到水池时，管道中流动介质处于压缩状态，静压大口处微元流体会向水池流动，静压转换为动压，该压力。该过程依次进行。当阀门处流体向水池流动时流体继续向水池流动。此时阀门处微元流体由于惯状态，压力低于流动时的静压，处于低压状态。管道若不考虑流动中能量损失，则压力波动在管道中反

【参考文献】