槽車充裝系統(tǒng)管路阻力特性與泵的選型探討

汪國(guó)洪，吳 波

（湖州三井低溫設(shè)備有限公司，浙江湖州 313000）

槽車充裝系統(tǒng)管路阻力特性與泵的選型探討

汪國(guó)洪，吳 波

（湖州三井低溫設(shè)備有限公司，浙江湖州 313000）

對(duì)液化氣槽車充裝泵實(shí)際充裝流量偏小的情況進(jìn)行分析，計(jì)算該充裝系統(tǒng)管路的阻力特征，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算分析一致，為該系統(tǒng)選取合適的充裝泵提供借鑒。

槽車；管路阻力；泵；選型

氣體生產(chǎn)企業(yè)或天然氣液化工廠一般用液體儲(chǔ)槽來(lái)儲(chǔ)存液化氣，當(dāng)液化氣需要運(yùn)輸或外銷時(shí)，需要將液化氣從儲(chǔ)槽充裝至槽車［1］。槽車充裝方法主要有兩種：一是槽車放空泄壓，同時(shí)貯槽利用空溫式汽化器增壓，帶有壓差后再向槽車充裝液體，該方法簡(jiǎn)單易行但氣體放空會(huì)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染，隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，該方法使用漸少；二是無(wú)需放空氣體直接采用大流量充裝泵增壓液體，向槽車充裝液體。對(duì)于該法，充裝管路的阻力特性與增壓泵的選型都很重要［2］。我公司某槽車充裝時(shí)出現(xiàn)流量偏小的問(wèn)題，本文以其為例，對(duì)其管路的阻力特性與增壓泵的選型進(jìn)行了探討。

1 槽車充裝情況

某低溫離心泵槽車充裝工藝流程見(jiàn)圖1。由圖1可知，液體從儲(chǔ)罐流入充裝管路，經(jīng)低溫離心泵增壓后，再由充裝管路充入槽車中。該系統(tǒng)選用的是我公司生產(chǎn)的流量為40 m3／h、揚(yáng)程為90m的離心泵，該泵在出廠時(shí)，各項(xiàng)性能指標(biāo)均能達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求，且已通過(guò)樣機(jī)的型式實(shí)驗(yàn)。但在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過(guò)程中，當(dāng)充裝液氮或液體天然氣時(shí)，流量只有約25 m3／h，嚴(yán)重偏離了泵的設(shè)計(jì)運(yùn)行點(diǎn)。為查找原因，將泵更換為某相同參數(shù)的進(jìn)口泵，發(fā)現(xiàn)情況與之前類似，實(shí)際充裝流量也只有25 m3／h，達(dá)不到該充裝系統(tǒng)所要求的40 m3／h的流量。

2 計(jì)算分析及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 計(jì)算分析

更換泵之后流量沒(méi)有改善，說(shuō)明不是泵的問(wèn)題。對(duì)管路阻力進(jìn)行分析，液氮、液氧槽車充裝接口為DN40，液化天然氣槽車一般為DN50，槽車壓力一般為0.3～0.5 MPa，泵出口管路為 DN40或DN50金屬軟管，長(zhǎng)約5m，彎頭4個(gè)。充裝時(shí)，液體從泵出口到槽車，依次經(jīng)過(guò)泵出口閥門、金屬軟管、槽車充裝進(jìn)口閥門三大主要部件，液體進(jìn)入槽車需要克服三大主要部件的阻力和槽車內(nèi)部的壓力。在該系統(tǒng)管路下不同充裝速度的管路阻力（不含槽車壓力）見(jiàn)表1。

液氮槽車內(nèi)部壓力一般約為0.3MPa、液化天然氣槽車約0.2MPa［3］。根據(jù)表1數(shù)據(jù)，液氮流量為40 m3／h時(shí)泵出口系統(tǒng)阻力約為1.36MPa，泵的出口壓力為0.827MPa，克服不了泵出口系統(tǒng)的阻力，不能滿足40 m3／h的充裝要求；當(dāng)流量為 25 m3／h時(shí)，泵出口阻力0.75MPa，此時(shí)泵的出口壓力為0.859MPa，大于出口系統(tǒng)阻力，可以實(shí)現(xiàn)充裝。同樣，根據(jù)表1數(shù)據(jù)，液化天然氣流量為40 m3／h時(shí)泵出口系統(tǒng)阻力約為0.64MPa、泵的出口壓力為0.482MPa，克服不了泵出口系統(tǒng)的阻力，不能滿足40m3／h的充裝要求；當(dāng)流量為25m3／h時(shí)，泵出口阻力0.4MPa，此時(shí)泵的出口壓力為0.499 MPa，大于出口系統(tǒng)阻力，可以實(shí)現(xiàn)充裝。

由上述分析可知，流量偏小的問(wèn)題是因?yàn)楣苈纷枇^大，充裝泵出口壓力較小的原因。

圖1 某低溫離心泵槽車充裝工藝流程Fig.1 A cryogenic centrifugal pum ps tank filling process

表1 管路阻力表Table 1 Pipeline resistance table

2.2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)

為驗(yàn)證上述分析，對(duì)槽車充裝系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。該泵各流量點(diǎn)的增壓能力、泵出口壓力見(jiàn)表2。以充裝液氮為例：先通過(guò)調(diào)整泵的運(yùn)行頻率來(lái)調(diào)節(jié)出口壓力，當(dāng)頻率調(diào)到55 Hz，泵的出口閥門至出口壓力為0.95 MPa，實(shí)際充裝速度約為31 m3／h。用上節(jié)的算法進(jìn)行計(jì)算，在31 m3／h充裝時(shí)，槽車壓力為0.3 MPa，管路阻力為0.65 MPa，系統(tǒng)阻力為0.95 MPa，與泵的出口壓力一致，可以滿足充裝要求。這表明現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的實(shí)際情況與上節(jié)計(jì)算分析基本一致，上述計(jì)算分析方法可行。技術(shù)交流會(huì)論文集，2005.

表2 泵的增壓能力、出口壓力對(duì)照表Table 2 Pum p booster capacity，outlet pressure table

［3］ 王懷義.石油化工管道安裝設(shè)計(jì)便查手冊(cè)［M］.第3版.北京：中國(guó)石化出版社，2010.

［1］ 賀耿，王正，包光磊.LNG槽車裝車系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)［J］.天然氣與石油，2012，（4）：11-14＋97.

［2］ 楊桂麗.優(yōu)化槽車充裝工藝［C］.成都：空分設(shè)備

Pipeline Resistance Characteristics and Pump Type Selection of Tanker filling system

WANG Guo-hong，WU Bo

（Huzhou Sanjing Cryogenic Equipment Co.Ltd.，Huzhou 313000，China）

The situation of the actual pump filling flow of the liquefied gas tanker filling is analyzed.The resistance characteristics of the filling of the pipeline system were calculated，the field test result and calculation analysis is consistent.By analysis，the pressure parameters of the charging pump outletwere obtained when the flow reached 40m3／h.This provided a reference for the selection of suitable filling pump system.

tank；pipeline resistance；pump；type selection

TQ022

A

1004-275X（2015）03-0056-03

12.3969／j.issn.1004-275X.2015.03.016

收稿：2015-03-20

汪國(guó)洪（1981-）男，工程師，從事低溫離心泵的研發(fā)設(shè)計(jì)、服務(wù)。