LNG裝車橇鶴管歸位鎖緊裝置設計

姚貴昌 胡旭杰 尚延偉 卞紹順

連云港杰瑞自動化有限公司， 江蘇 連云港 222006

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LNG裝車橇鶴管歸位鎖緊裝置設計

姚貴昌 胡旭杰 尚延偉 卞紹順

連云港杰瑞自動化有限公司， 江蘇 連云港 222006

為了提高LNG裝車橇裝車環節的安全性，增強操作人員的安全意識，基于批量控制儀裝車平臺，利用自鎖緊插銷和行程開關等設備，運用DCS控制系統的信號檢測技術對LNG裝車橇鶴管歸位鎖緊裝置進行總體設計及工程應用。該裝置能夠通過DCS控制系統的信號檢測技術，實現對LNG裝車橇鶴管歸位鎖緊裝置的信號檢測與反饋。應用結果表明：通過對LNG裝車橇鶴管歸位鎖緊裝置的設計，能夠實現對鶴管歸位狀態的信號檢測與反饋，操作流程得到了有效控制，大大減少了誤操作和其它因素的干擾，有助于保障操作人員的安全。該裝置在LNG裝車站得到了安全應用，充分證明了該裝置的安全性和實用性。本設計簡單實用，滿足防爆安全性能的相關要求，有助于推動操作流程的安全設計，降低因裝車后鶴管不歸位及其它因素帶來的風險，提高LNG罐裝現場運行的安全性，防止天然氣泄漏。

LNG裝車橇；鶴管；歸位鎖緊；行程開關；信號檢測

0 前言

鶴管歸位是完成LNG橇裝裝車的一個重要環節[1-3]，橇裝設備的安全使用是罐裝站安全生產的主要保證[4-5]。目前，大部分LNG橇裝裝車僅能夠實現簡易歸位，基本思路是利用繩子扣住或其他簡易歸位裝置完成歸位[6-7]。但因歸位環節無鶴管歸位信號反饋和鎖緊措施[8]，無法確定鶴管歸位狀態，尤其是接受站中心控制室內無鶴管歸位狀態顯示，安全控制難度大[9-10]。而LNG是一種無色無臭的可燃氣體，現場一旦發生泄漏則將帶來極大的安全隱患[11-15]。

本文基于批量控制儀裝車平臺，利用自鎖緊插銷和行程開關等設備，運用DCS控制系統的信號檢測技術對LNG裝車橇鶴管歸位鎖緊裝置進行了總體設計。該設計可實現對鶴管的安全應用，為LNG裝車橇裝車環節提供了安全保障，并為控制系統管理者提供了反饋信息，有利于提高LNG裝車過程的安全性[16]。

1 結構組成及原理

LNG裝車橇鶴管歸位鎖緊裝置組成結構及工程現場應用見圖1。該裝置由鶴管臂歸位固定座、鎖緊裝置保護罩、鎖緊固定座、銷桿、鎖緊螺母、圓柱頭把手、限位螺釘、壓縮彈簧、行程開關等組成。在LNG橇裝設備上安裝鶴管臂歸位固定座，在鶴管臂歸位固定座上再安裝行程開關和自鎖緊插銷。而自鎖緊插銷由鎖緊固定座、銷桿、鎖緊螺母、圓柱頭把手、限位螺釘、壓縮彈簧等組成，在鎖緊固定座上先安裝銷桿，在銷桿上先安裝限位螺釘，壓縮彈簧安裝在銷桿上，通過安裝在鎖緊固定座的鎖緊螺母將壓縮彈簧封閉在鎖緊固定座的腔體內，再在銷桿尾部安裝圓柱頭把手。最后在鶴管臂歸位固定座上安裝鎖緊裝置保護罩。

在LNG裝車操作開始時，鶴管臂鎖緊在鶴管臂歸位固定座的防脫落歸位槽內，行程開關處于閉合狀態，裝車流程處于禁止狀態。拉出自鎖緊插銷的銷桿，鶴管從鶴管臂歸位固定座的防脫落歸位槽內脫離，行程開關斷開，提示操作員進入裝車操作流程。

完成裝車操作后鶴管歸位，隨著鶴管的進入，自鎖緊插銷的銷桿受壓收縮后自行縮回，當鶴管臂處于鶴管臂歸位固定座的防脫落歸位槽內后，銷桿在壓縮彈簧的作用下再次伸出，鎖緊鶴管臂，行程開關閉合，并向批量控制儀發出檢測信號，提示鶴管臂歸位，槽車離開。

a)組成結構

b)工程現場應用圖1 鶴管歸位鎖緊裝置組成結構及工程現場應用

2 功能描述

2.1 防爆行程開關

防爆行程開關與工業自動化中應用的行程開關功能一致，都是利用生產機械運動部件的碰撞使其觸頭動作來實現接通或分斷控制電路，達到一定的控制目的[17]。但應用在LNG裝車環境下的行程開關應滿足防爆安全性能的相關要求[18]。此生產應用中選用的是新黎明LX 5系列防爆行程開關，型號為LX 5-Z，其外形尺寸見圖2。

防爆行程開關通過批量控制儀的DCS控制系統對LNG裝車橇鶴管歸位鎖緊裝置的行程開關進行信號檢測，實現鶴管臂歸位信號的反饋，有效避免因人為疏忽拉斷鶴管而導致的操作失誤，確保罐裝現場的安全運行，減少天然氣泄漏的危險[7]。

圖2 LX 5-Z防爆行程開關外形尺寸

2.2 自鎖緊插銷

自鎖緊插銷由鎖緊固定座、銷桿、鎖緊螺母、圓柱頭把手、限位螺釘、壓縮彈簧等組成，安裝在鶴管歸位鎖緊裝置的入口處，見圖1。自鎖緊插銷結構見圖3。

圖3 自鎖緊插銷結構

自鎖緊插銷通過帶舌頭的銷桿能夠將水平推力轉換為向上的推力，從而使得銷桿向上縮進；在不受推力的狀態下，壓縮彈簧為銷桿提供了伸出力，使得銷桿向下伸出。限位螺釘使帶舌頭的銷桿具有一定方向性，并將銷桿限定在一定行程范圍內進行伸縮。自鎖緊插銷在受鶴管推力的作用下能夠自由伸縮，實現鎖緊功能。

3 流程控制

3.1 控制流程

基于工程項目的控制流程見圖4。

3.2 具體過程描述

初始化裝車準備及裝車流程由駕駛員和庫區操作員共同完成，駕駛員和操作員按照《槽車裝車規程》步驟進行操作。

首先，將槽車停入裝車臺位置，檢查槽車?？课恢檬欠窈线m，停止槽車引擎，將手閥放置于正確位置，將阻滑器置于車輪下，并將鑰匙交由操作員保管；操作員在刷卡器上刷卡，核對信息；駕駛員將靜電接地夾連接到槽車上，操作員在批量控制儀上確認收到接地信號，初步完成初始化裝車準備工作。

圖4 控制流程

鶴管歸位鎖緊裝置的開關信號控制著啟動操作流程的關鍵信號。取下液相臂/氣相臂進行槽車連接，批量控制儀檢測到鶴管歸位鎖緊裝置反饋的斷開信號，裝車流程打開聯鎖，完成槽車連接。

其次，依次完成液相吹掃、氣相吹掃、壓力泄露檢查、管線預冷、槽車快速裝車、管線排凈、液相臂/氣相臂氮氣吹掃，完成槽車的裝車流程。

再次，鶴管歸位是完成鎖定操作流程的另一關鍵步驟。裝車臂移除槽車，并立即進行鶴管歸位，批量控制儀檢測到鶴管歸位鎖緊裝置反饋的閉合信號，裝車流程關閉聯鎖。

最后，由操作員取下槽車靜電接地夾，裝車工作全部完成。駕駛員將阻滑器擺放整齊，檢查槽車狀況，填寫《槽車充裝記錄表》，確認正常后駛離裝車臺[19-20]。

4 結論

本研究基于批量控制儀裝車平臺，利用自鎖緊插銷和行程開關等設備，運用DCS控制系統的信號檢測技術對LNG裝車橇鶴管歸位鎖緊裝置進行了總體設計及工程應用。應用結果表明，鶴管歸位鎖緊裝置的設計實現了與批量控制儀及DCS系統的聯鎖控制，提高了控制流程的工作效率及庫區的安全性，為LNG裝車橇裝車環節提供了安全保障，并為控制系統管理者提供了可靠信息。

本設計結構簡單，方便實用，且能滿足防爆安全性能的相關要求，可大大減少裝車后鶴管不歸位帶來的安全隱患，確保罐裝現場的安全運行，減少天然氣泄漏的危險。

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西南油氣田高產頁巖氣井作業獲成功

2015年10月21日，從中國石油西南油氣田獲悉，蜀南氣礦近日首次啟用不壓井設備，采取生產、修井同步進行的方式，僅用10天時間，順利完成威遠國家級頁巖氣示范區第一口高產頁巖氣井——威204井修井作業。修井過程中生產天然氣20.6×104m3，做到生產、修井兩不誤。

威204井位于四川省威遠縣龍會鎮，2014年10月29日投產后，11月平均套壓39.4 MPa，日產氣10.34×104m3，日產水18 m3。其后產量快速遞減，到2015年10月修井前，套壓已降至5 MPa，日產氣降至1.9×104m3，日產水13 m3，其間曾出現水淹停產。為延長氣井自噴生產周期，蜀南氣礦決定對該井實施帶壓修井作業，將放噴流程與現有生產流程整改后串聯，在修井過程中由油管改到套管生產，同時將修井放噴流程僅用于應急情況，確保修井作業安全不影響生產。

(曾 妍 摘自中國石油新聞中心)

2015-06-13

天津液化天然氣(LNG)項目接收站工程資助(02209-01DD)

姚貴昌(1983-)，男，江蘇連云港人，工程師，碩士，主要從事LNG裝車橇橇裝研究與設計工作。

10.3969/j.issn.1006-5539.2015.06.008