LNG撬装站设备技术协议详情.docx
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LNG撬装站设备技术协议详情
1.工程的自然条件和设计规范说明
一.1工程的自然条件
自然条件
序号
项目
内容
1
安装地点
户外
2
周围空气温度
最高温度
45℃
最低温度
-35℃
最大日温差
25℃
3
海拔高度
≤3000m
4
污秽等级
≤III级
5
风速
不超过35m/s
6
地震烈度
8度
7
环境相对湿度
≤90％（+25℃）
一.2设计遵循的主要标准、规范
加气站规范
序号
标准/规范编码
标准/规范名称
1
GB50156-2012
《汽车加油加气站设计与施工规范》
2
NB/T1001-2011
《液化天然气（LNG）汽车加注站技术规范》
3
NFPA57-2002
《液化天然气（LNG）车用燃料系统规范》
4
GB50028-2006
《城镇燃气设计规范》
5
GB/T20368-2006
《液化天然气（LNG）生产、储存和装卸标准》
6
GB/T19204-2003
《液化天然气的一般特性》
7
GB17820
《天然气》
8
GB18047
《车用压缩天然气》
9
CJJ84-2000
《汽车用燃气加注站技术规范》
10
SY0092-98
《汽车用压缩天然气加注站设计规范》
11
GB50016-2006
《建筑设计防火规范》
12
GB50183-2004
《石油天然气工程设计防火规范》
13
GB50351-2005
《储罐区防火区设计规范》
14
GB50140-2005
《建筑灭火器配置设计规范》
15
SY/T5225-2005
《石油天然气钻井、开发、储运防火防爆安全生产技术规程》
16
GB50052
《供配电系统设计规范》
17
GB50058-92
《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》
18
GB50057
《建筑物防雷设计规范》
19
GB50011-2001
《建筑抗震设计规范》
20
GB20191-93
《构筑物抗震设计规范》
21
SH/T3147-2004
《石油化工构筑物抗震设计规范》
22
GB50209-2002
《建筑地面工程施工及验收规范》
23
JB/T4780-2002
《液化天然气罐式集装箱》
24
JB/T4783-2007
《低温液体汽车罐车》
25
AQ3001-2005
《汽车加油（气）站、轻质燃油和液化石油气汽车用阻隔防爆储罐技术要求》
26
2003
《特种设备安全监察条例》
27
GB/T14976
《流体输送用不锈钢无缝钢管》
28
GB50316
《工业金属管道设计标准》
29
SY0007
《钢制管道及储罐防腐蚀控制工程设计规范》
30
GBJ19-88
《采暖通风与空气调节设计规范》
31
GBJ116-88
《火灾自动报警系统设计规范》
32
GBJ15-88
《建筑物给水排水设计规范》
33
GBJ16-87
《中华人民共和国爆炸危险场所电气安装规程》
34
GB16297-96
《大气污染物综合排放标准》
35
GB50054-95
《低压配电设计规范》
36
GB150.1~150.4-2011
《压力容器》
37
GB/T18442.1~18442.6-2011
《固定式真空绝热深冷压力容器》
38
JB4730.1~.6-2005
《承压设备无损检测》
39
TSGR0004-2009
《固定式压力容器安全技术监察规程》
2.设计说明
2.1设计规模
设计规模
序号
项目
1
设计总容积
2
加气机
1
台
/
台
3
储罐设计压力
1.44MPa
4
设计温度
-196℃～+60℃
5
蒸发率
≤0.14%
6
无故障工作时间
≥5000h
7
主要功能
具备低温泄漏、爆燃、消防、生产保护等安全监控、报警系统和应急保护系统
2.2流程设计概述
2.2.1卸车流程
从LNG液化厂用低温运输槽车将LNG运至汽车加气站，通过加气站卸车接口、真空管道、潜液泵、流量计、阀门等将LNG灌注到加气站的低温储罐中。
能实现利用卸车增压器卸车的功能，可以在LNG加气站初次使用时卸车或者为了保护泵减少泵的使用频率时使用卸车增压器卸车方式，卸车的同时可以同时进行加气，能实现卸车量累计计量（在配备卸车流量计的情况下，此站不配卸车流量计）、加气量累计计量功能。
2.2.2LNG汽车加液流程
给车辆加气时，先将加注管路通过专用的LNG加液枪与汽车上的LNG瓶进液接口相连接，控制储罐内的压力将LNG输送到一种专业的低温潜液泵中，通过加气机来控制泵运转输送的流量，同时用LNG流量计计量出输送的液体，在控制面板上方显示质量（或标方数）和价格。
2.2.3调饱和流程
液体被加热后返回储罐，直到罐内压力达到设定的工作压力，本流程可实现液体调饱和的功能，可以增加LNG的温度，以提高储罐的压力。
2.2.4泄压流程
LNG储罐内气相压力高于安全阀设定压力，安全阀自动泄压。
此时也可手动打开放散阀放空卸压。
放空天然气经EAG加热器升温至常温后经放散管排放至大气中。
2.2.5待机状态
在正常待机状态下，系统处于关闭状态，具备随时加气的条件。
3.设备选型参数
3.1低温储罐
本项目使用的储罐
序号
项目
参数
1
LNG低温储罐
60m³
2
储罐隔热结构
3
设计压力
1.44MPa
4
设计温度
-196℃
5
日蒸发率
≤0.14%
低温罐设计制造遵循的标准规范。
容器的设计和计算，制造检验要求是按GB150-2011《压力容器》的要求进行的，同时符合《固定式压力容器安全技术监察规程》的相关规定，考虑到容器是固定在移动式车用LNG撬装加气站上的LNG贮存容器，因此在设计上还参考了JB/T4780-2002《液化天然气罐式集装箱》和IMDG-2006的相关技术要求。
本设备的设计、制造、检验及试验（参照）执行下列规范：
低温储罐规范
序号
标准/规范编码
标准/规范名称
1
GB150-2011
《压力容器》
2
国家质量监督检验检疫总局
《容规》2009版
3
GB18442-2011
《固定式真空绝热深冷压力容器》
4
GB/T18443.1-5-2001
《低温绝热压力容器试验方法》
5
GB986-88
《埋弧自动焊焊缝坡口的基本形式及尺寸》
6
GB8923-88
《涂装前钢板表面锈蚀等级和除锈等级》
7
GB24511-2009
《不锈钢热轧钢板》
8
NB/T47014-2011
《钢制压力容器焊接工艺评定》
9
NB/T47015-2011
《钢制压力容器焊接工艺规程》
10
NB/T47010-2010
《压力容器用不锈钢锻件》
11
JB/T4730-2005
《承压设备无损检测》
12
GB713-2008
《锅炉和压力容器用钢板》
13
GB/T14976-2012
《流体输送用不锈钢无缝钢管》
1、）储罐设计依据及主要技术参数
60m³低温卧式虹吸式高真空储罐设计依据及主要技术参数表
序号
技术参数
内筒
夹套
备注
1
绝热方式
高真空缠绕
2
全容积（m3）
60
25
3
有效容积（m3）
54
/
4
充装系数（%）
90%
/
5
容器类别
二类
6
设计压力（MPa）
1.44
-0.1
7
工作压力
1.2MPa
≤0.3Pa
8
设计温度（℃）
-196
50
9
工作温度（℃）
-162
环境温度
10
焊缝系数
1.0
0.85
11
日蒸发率（液氮）
≤0.14%/d
12
结构形式
卧式
3.2LNG管线
根据本工程的特点，LNG加气站配管设计主要内容包括以下几个方面：
1、）工艺管线设计；包括低温下的各种工艺管道、管件及阀门。
2、）安全泄压、吹扫管线设计；包括氮气吹扫系统、安全放空系统。
3、）一次仪表安装及管道设计；包括测量压力、温度、流量等参数的一次仪表安装。
4、）管道支吊架设计。
5、）保冷（保温）设计。
3.2.1工艺管线设计
本项目都按照低温工艺管线设计，设计温度-196度。
1、）管道
材质为奥氏体不锈钢，钢号为S30408，符合GB/T14976-2012《流体输送用不锈钢无缝钢管》。
输送LNG低温液体及BOG低温气体的管线采用真空绝热管线，在真空保温管道接口处为PIR现场发泡保冷。
真空管道技术参数
设计压力：
2.5Mpa
设计温度：
-196~+60℃
适用介质：
LNG
冷损量：
0.5W/m
漏放气率：
2×10-9Pa.m3/s
夹层真空度：
2×10-3Pa
2、）管件
材质为奥氏体不锈钢，钢号为S30408，符合GB/12459-2005标准的对焊无缝管件（冲压）；
3、）法兰
材质为奥氏体不锈钢，钢号为S30408，符合HG20592-2009标准的公制凸面钢制法兰；与法兰相应的紧固件采用专用级双头螺栓螺母（06Crl9Ni10），应经过冷加工硬化；
4、）密封垫片
采用不锈钢金属缠绕垫片，金属材料为S30408，
5、）阀门
采用专用低温真空阀门，应满足输送LNG压力（压力级别PN2.5Mpa）、流量要求，且具备耐低温性能（-196℃）。
主要包括：
专用长轴截止阀、短轴截止阀、、三通阀、安全阀、止回阀等等，
管道阀门选用专用液化气用不锈钢阀门，钢号为S30408，保温管段采用长轴式，不保温管段采用短轴。
阀门与管道间的连接可采用焊接型式连接（DN50及以下为承插焊，DN50以上为对接焊）或法兰连接型式。
3.2.2安全泄压、放空系统设计
安全泄压系统主要由安全阀、安全阀出口支管、各手动放空支管、放空总汇集管、EAG加热器、阻火器、放散管组成。
安全阀及爆破片；根据泄放介质及泄放量的不同，本加气站可分为三种不同的安全阀，依次为低温弹簧封闭全启式安全阀、低温弹簧封闭微启式安全阀和常温弹簧封闭全启式安全阀。
在LNG贮槽的内槽及外槽和缓冲罐上设置爆破片。
放空系统设计；放空系统包括低温放散系统和常温放散系统，主要由各手动放空支管、安全阀出口支管、汇集管、EAG加热器、放散管组成。
3.2.3一次仪表安装
压力表接管；压力表必须垂直安装，仪表需与测量点保持同一高度，引出管为水平即可。
压力表的引出管都为DN15小管径管嘴，对于管径小于等于DN40的管道，采用异径三通，引出压力表管嘴与三通及管道与三通的焊接都为承插焊；对于大于DN40的管道，采用在管道上钻孔，引出DN15压力表管嘴，管嘴与管道采用环形焊，并需做补强。
3.2.4管道支吊架设计
根据所要支撑的管道温度的不同，可以分为常温支吊架和低温管托。
根据作用的不同，可分为导向支架、固定支架、限位支架等。
低温管托选用硬性聚氨脂材料的成型管托，保冷性能与聚乙烯保冷材料相当。
3.2.5保冷设计
输送LNG低温液体及BOG低温气体的管线需进行保冷，法兰、阀门均设法兰、阀门保冷套。
LNG输送管道及BOG低温气体的管线保冷方式为：
真空保冷方式。
管道连接处、法兰、阀门处为PIR发泡保冷。
3.3LNG泵撬
3.3.1LNG潜液泵
选用法国低温之星低温潜液泵，它可满足至少两台加注枪的加气要求，并配有成都欣诺优质泵池，同时变频电机选用瑞士品牌ABB的变频器。
低温泵的出液口管径为DN40，进口压力小，具有防气蚀功能、稳定性好、安全性能节能效果显检修维护简便。
序号
名称
单位
TC341X2X6-2VSL技术参数
1
工作介质
LNG
2
介质密度
（kg/m³）
430～470
3
最大设计流量
L/min
340
4
进口压力
MPa
0.1～0.5
5
进出口压差
MPa
0.86
6
最大扬程
m
250
7
转速范围
rpm
1500~6000
8
设定转速
rpm
5500
9
所需进口净正压力
MPa
0.6～1.8
10
入口口径
inch
2
11
出口口径
inch
1-1/4
12
电机功率
kw
11
13
电源
3相，380V，50HZ
14
设计寿命
5年
3.3.2LNG低温泵池
低温泵池参数
低温泵池参数表
序号
名称
参数
序号
名称
参数
1
几何容积
80L
10
工作温度
-162℃/80℃
2
工作介质
LNG
11
设计温度
-196℃/80℃
3
工作压力
1.2MPa/-0.1MPa
12
焊缝系数
1.0/0.85
4
设计压力
1.92MPa/-0.1MPa
13
固定方式
立式
5
气压试验压力
2.2MPa
14
进液口
DN50
6
管道平均冷损量
≤0.5W/M
15
出液口
DN40
7
安全阀开启压力
1.59MPa
16
回气口
DN40
8
管道真空泄漏率
≤2×10-10Pa..L/s
17
容器主体射线检测比例
100%RTⅡ级/20%RT Ⅲ级
9
夹层压力
≤2×10-3Pa
18
材质
06Crl9Ni10
ØLNG泵整体安装在一个真空绝热泵池中，正常工作过程中始终处于冷态，确保能够随时启动；
ØLNG泵由一台变频器控制其速度和流量，以适应卸车、调压和加气等模式下不同的排量和压力要求；
Ø真空绝热泵池具有足够的保冷性能，泵体的真空外壳在运行过程中无结霜现象，24小时内低温液体蒸发≤30％；
Ø泵池可快速拆开进行维修，其周围空间无维修工具死角；
泵池设有温度检测装置，并能远传到控制柜，实现对泵的运行控制；泵的出口压力同时可显示。
3.3.3LNG用气化器
卸车增压器具备卸车及储罐自增压调饱和压力用。
增压器联体设计，充分节省空间。
汽化器
序号
设备名称
数量
单位
1
卸车增压器
1
台
2
EAG加热器
1
台
序号
技术参数
卸车增压器
EAG加热器
1
进口温度
设计温度
-196℃
-196℃
运行温度
>-162℃
>-162℃
2
出口温度
设计温度
-196℃
-196℃
运行温度
>-145℃
常温
3
设计压力（MPa）
1.6
1.6
4
工作压力（MPa）
1.0
1.0
5
单台汽化量（Nm3/h）
300
150
6
结构形式
卧式
卧式
7
材料
3A21
3A21
汽化器设计、制造、检验标准。
汽化器设计、制造、检验标准
序号
标准/规范编码
标准/规范名称
1
JB/T4730.1-6-2005
《承压设备无损检测》
2
JB/T4734-2002
《铝制焊接容器》
3
JB/TQ711-88
《空气分离设备用有色金属压力容器设计规定》
4
B/T6896-1993
《空气分离设备表面清洁度》
3.3.4质量流量计
本项目选用美国EMRSON公司旗下MicroMotion品牌，加液流量计分别为CMF100
序号
项目
单位
加液流量计CMF100
1
工作介质
LNG
2
最大流量
L/h
27200L/h
3
最大工作压力
MPa
1.6
4
设计压力
MPa
2.5
5
充装压力
Mpa
0.5~1.2
6
精度
Kg
±0.1%
7
安装位置
加气机内
3.4LNG加注机
3.4.1加注机控制系统功能
加注机控制系统主要任务是：
1、）完成对LNG车载气瓶的加液，在加液前实现对加液枪、加液管路、流量计预冷，以满足加液要求；
2、）完成对加液量的准确计量，显示加液量、金额、单价、压力及质量流量计的工作参数等，这些数据可以通过通讯接口传送给控制系统的上位机，进而实现数据的远程采集和管理。
3、）完成与站控系统PLC的通讯，实现加液时对低温潜液泵的控制。
加注机包括所有必要的带核心处理器的电路板、计量元件、阀门、安全装置，防爆壳体等。
本加注机选用全球领先品牌的质量流量计，加液选用CMF-100流量计实现加液计量，从而确保精确计量的目的。
加注机内配置的气动阀门选用高可靠性的阀门。
选配非接触式IC卡系统，实现IC卡加液。
3.4.2加注机的主要特点
1、）本机符合整机防爆要求，安全可靠，防爆等级参看加注机防爆合格证；
2、）加注机安装EDS控制按钮，与低温泵，紧急切断阀连锁控制；
3、）加液软管设有拉断保护装置，拉断现象出现时系统转入保护状态，无低温液体和气体流出；
4、）计量精度达到±1%；
5、）自动检测加液流速和压力，实现气瓶加满时自动停机；
6、）二种贸易结算方式可选，质量、体积，具有非定量加液和预置定量加液功能；
7、）本机存储容量大，可以存储用户的操作日志，最近8000条的加液记录，可以选择现金加液或者IC卡加液，有掉电时数据保护、数据延长显示及重复显示功能；
8、）具备远程监控接口功能，加液压力、温度和流量、可远传至加液站控制系统，实行统一的管理；
9、）加注机上有给加液枪化冰的压缩空气吹扫装置，加液枪可以连续加液而不会出现枪头与加液口冻结、密封失效等导致LNG外泄等故障现象；
10、）配置静电接地栓，提高安全性，外壳设计美观大方，操作方便。
3.4.3加注机的主要技术指标
加注机的主要技术指标
序号
项目
技术指标
1
适用介质
液化天然气（LNG）
2
充液速度
0～200L/min5～80kg/min
3
计量精度
±1.0%
4
计量单位
Kg、L、Nm3
5
读数最小分度值
0.01Kg、0.01L
6
单次计量范围
0～9999.99Kg（L）
7
累计计量范围
99999999.99Kg（L）
8
额定工作压力
1.6Mpa
9
管路温度
-196℃～55℃
10
环境温度
-30℃～55℃
11
加液流量计
美国艾默生
12
加气软管
1英寸不锈钢真空软管≧5m，外有铝合金网保护
13
气相回收软管
1/2英寸不锈钢软管≧5m，外有铝合金网保护
14
加液枪
国产优质
15
气相管接头
国产优质
16
工作电源
DC24V/30W
17
IC卡管理系统
含ＩＣ卡打印和小票收费系统、后台管理系统
3.4.4加液枪
加液枪技术参数
序号
项目
单位
技术参数
1
工作介质
LNG
2
型号
DN25
3
定额流量
kg/min
5～80（200L/min）
4
最大工作压力
MPa
1.4
5
设计压力
MPa
1.6
6
充装压力
MPa
0.5~1.4
7
口径
mm
DN25
3.4.5加注机的IC卡系统
本IC卡系统每把加液枪可以贮存最近8000条的加气记录，可以在工控机开机以后自动导入管理系统。
系统通过独立的工控机来实现，与ＰＬＣ系统互相独立，互不影响。
3.4.6IC卡系统运营模式
本IC卡系统针对LNG加液站的实际运营需求开发了三种运营模式：
Ø现金卡（用户需先对卡进行充值，才能加液消费）。
Ø主副卡（针对公司用户，主卡为公司所有，仅可充值；多张副卡，供司机加液用，一车一卡，副卡关联到主卡账户上消费。
）
Ø员工卡（对于不同员工，授予不同权限，对于没有IC卡的用户，使用员工卡刷卡加液，然后收取用户现金）。
3.4.7IC卡系统管理软件界面
3.4.8IC卡系统功能
Ø发卡充值，灰卡解灰，卡挂失，卡余额转存等功能。
Ø可以直接看到每台加气机最近25条加气数据。
Ø报表查询功能可以查询每天，每月的以及设定条件的加气、充值、发卡的记录，并能打印出来。
Ø查询记录功能可以查询每张卡的充值，消费记录，每把加气枪的加气数据，也可以按照其他条件查询数据，查询出来的数据都可以导出为EXCEL电子表格保存。
Ø卡片稽查功能可以查询每张卡的消费记录，以及消费之后卡余额等相关数据。
Ø钢瓶管理功能可以查询到每辆车的钢瓶出厂日期，检验日期等，还可以列出在一个月内到检验日期的车辆。
Ø日志查询功能记录了所有操作人员在管理软件系统上进行了哪些重要的操作。
Ø切换用户功能可以修改密码，添加操作员，修改操作员的权限等等。
3.5站控系统
3.5.1站控系统概述
LNG加气站内所有与电气控制功能有关的设备均属于站用控制系统范畴，根据各个单体设备生产和配置的具体情况，设备上配置的传感器、阀门控制器等均属由生产厂家配置，其他由控制设备生产厂家配置。
所有设备配置均按照南昌公用新能源有限责任公司的要求统一配备。
控制系统从功能上划分为两部分，一部分是由采用微电脑集成电路技术设计的加注机控制系统，主要功能是完成对LNG车载气瓶的加液，对加液量准确计量、显示、结算，同时可以显示加液流量、压力、累积量等参数，完成与站控系统PLC的通讯，实现加液是对低温潜液泵的控制；另外一部分是PLC控制系统和上位机，主要功能是选择加注站工作流程（卸车、加注、调压、待机），对站内压力、液位、温度实时监控，并具有泄漏报警、故障查询、及自动保护等功能。
这两个部分既有各自不同的控制功能，相互独立又是相互紧密联系，缺一不可，实现了LNG加注站的高度自动化、智能化，达到安全、经济、环保的效果。
本投标的控制系统是指由PLC、变频器、工控机和各类传感器、变送器、电磁阀等设备组成的，一套完整独立的集中控制系统，实现卸车、加气、调压工艺的控制、显示、报警、参数查询、历史记录查询及报表打印等功能。
该系统专门编制的控制和管理软件，实现系统的远程监控、诊断和数据传输；系统含有可燃气体泄漏检测和报警、ESD开关的联动，实现安全控制；系统设置了浪涌保护电子设备，防止供电电压的尖峰干扰；该系统配备了UPS电源，支持突然断电状态下系统能正常工作1小时，防止设备损坏、数据丢失。
3.5.1.1信号采集仪表
现场仪表是采集工艺参数的设备，是完成加气站自动化控制的重要前提。
本项目现场仪表（传感器、变送器）的选型采用本质安全型仪表，各仪表均带现场显示，并具有4~20mA标准信号输出，其检测值送入控制室的PLC。
现场仪表和PLC之间设置本质安全型隔离式安全栅，以防止危险能量窜入现场，同时增加系统的抗干扰能力，提高了系统的可靠性。
3.5.1.2中央控制室
中控室完成对加气站的生产管理，监控所有的工艺和电气设备的工作状态。
在中控室设置1台PLC控制柜，1台电器控制柜，1台工业控制计算机，配1台19”液晶显示器和，工控机安装有监控软件。
中控室配置1KVA的UPS不间断电源，蓄电池提供1小时以上的不断电功能，在外部供电系统停电时仍能为仪表系统和自保系统提供电源，监视和记录系统的
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