(1)關(guān)鍵設(shè)備

基于LNG氣化站的工藝流程可知，LNG氣化站中的主要設(shè)備有：

1)LNG儲(chǔ)罐：儲(chǔ)存-162℃低溫LNG，一般采用地上式金屬單罐，采用真空粉末絕熱，結(jié)構(gòu)形式為立式(臥式)圓筒形雙層壁結(jié)構(gòu)。儲(chǔ)罐內(nèi)槽一般采用耐低溫的奧氏體不銹鋼06Cr19Ni10，外槽采用壓力容器用鋼板16Mn，在內(nèi)外槽間安裝有內(nèi)外槽的固定裝置，其要滿足在生產(chǎn)、運(yùn)輸及使用過程中的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和絕熱保冷的要求。

2)LNG泵：設(shè)置在儲(chǔ)罐底部，一般設(shè)置為浸沒式離心泵，使LNG能夠順利的輸出。一般情況下，每個(gè)儲(chǔ)罐配備至少2個(gè)罐內(nèi)泵，同時(shí)預(yù)留備用泵井，安裝在儲(chǔ)罐底部。

3)BOG壓縮機(jī)：為往復(fù)式壓縮機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是排出壓力穩(wěn)定，能夠滿足較寬的壓力和流量調(diào)節(jié)，適用于壓比高、流量小的場(chǎng)合，壓縮機(jī)設(shè)兩臺(tái)，將BOG加壓升溫后輸至水浴式氣化器網(wǎng)。

4)LNG氣化器：包括空溫式氣化器、水浴式氣化器和EAG氣化器。空溫式氣化器將儲(chǔ)罐出來(lái)的LNG升溫氣化；水浴式氣化器將空溫式氣化器出口的氣進(jìn)行再次換熱，使氣的溫度大于5℃；EAG氣化器主要升高EAG氣體，使EAG能夠達(dá)到放空溫度。

5)閥門：為低溫不銹鋼閥門，材質(zhì)為06Cr19Ni10，用于切斷或接通，防止流體倒流，控制流體壓力和流量。

6)法蘭：選用凸面帶頸對(duì)焊鋼制法蘭，材質(zhì)為06Cr19Ni10，用于將管道與閥門、設(shè)備連接起來(lái)，壓力等級(jí)高出相應(yīng)管道一個(gè)等級(jí)，法蘭密封墊片采用金屬纏繞式墊片。

其中，為關(guān)鍵的設(shè)備為L(zhǎng)NG儲(chǔ)罐、LNG泵、空溫式氣化器及BOG壓縮機(jī)，因此本文的主要包含與這幾種設(shè)備相連的管道。

(2)關(guān)鍵管道

LNG氣化站的管道包括LNG低溫液體管道以及升溫氣化后的氣管道，有LNG輸送管道、BOG輸送管道、EAG放空管道與氣外輸管道等。

LNG輸送管道、BOG輸送管道、EAG放空管道等低溫管道采用不銹鋼無(wú)縫鋼管，材質(zhì)為06Cr19Ni10，氣外輸管道采用無(wú)縫鋼管，材質(zhì)為20號(hào)鋼。

其中，為關(guān)鍵的管道為L(zhǎng)NG儲(chǔ)罐出口管道及BOG管道，因此本文主要對(duì)這兩段管道進(jìn)行分析。

LNG氣化站站內(nèi)管道主要為地上敷設(shè)管道，地上管道除了受輸送介質(zhì)內(nèi)壓作用外，并由支架支承，在自重作用下易受彎曲應(yīng)力，還有由溫度變化引起的溫度應(yīng)力。LNG氣化站站場(chǎng)中地上管道大多采用限制性支吊架約束管道變形，閥門處采用承重支吊架支撐閥門重量，BOG壓縮機(jī)管道系統(tǒng)中為防止管系振動(dòng)常采用防振支架。

普通輸油、輸氣站場(chǎng)中的支架均采用鋼筋混凝土澆筑而成，但在LNG氣化站中，由于管道運(yùn)行溫度低，因此支撐形式大多采用型鋼支架，低溫管道與支架間需加低溫管托以及隔熱墊，隔熱墊材料一般采用聚四氟乙烯。

LNG氣化站關(guān)鍵設(shè)備與管道應(yīng)力分析特點(diǎn)

(1)LNG氣化站站內(nèi)設(shè)備與管道要求高

LNG氣化站站內(nèi)設(shè)備與管道的要求主要是因?yàn)長(zhǎng)NG的低溫特性和液體特性。LNG的低溫危險(xiǎn)性主要體現(xiàn)在一旦發(fā)生泄漏，會(huì)使接觸的人體發(fā)生，泄漏的LNG的低溫會(huì)引起材料收縮，造成管道與設(shè)備的進(jìn)一步破壞失效，引起嚴(yán)重的泄漏。而液化氣發(fā)生泄漏后就會(huì)立即蒸發(fā)，跟空氣混合后成為混合氣，混合氣的爆炸限為5%~15%(V)，遇到火源就很容易起火爆炸。所以對(duì)LNG氣化站站內(nèi)設(shè)備與管道性能的要求比其他氣或輸油站場(chǎng)要高一些。

(2)考慮低溫設(shè)備與管道的收縮和補(bǔ)償

LNG氣化站中的LNG儲(chǔ)罐及低溫管道均采用06Cr19Ni10，06Cr19Ni10具有優(yōu)異的低溫性能，但線膨脹系數(shù)較大，在LNG溫度條件下，100m管路大約收縮300mm。兩個(gè)固定點(diǎn)之間，由于冷收縮產(chǎn)生的應(yīng)力，可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過材料的屈服點(diǎn)。因此在管路設(shè)計(jì)時(shí)，考慮的措施來(lái)補(bǔ)償管道收縮量，防止出現(xiàn)冷收縮引起破壞。

(3)LNG氣化站站內(nèi)設(shè)備與管道構(gòu)成復(fù)雜

LNG氣化站站內(nèi)管道系統(tǒng)包括低溫管道和常溫管道，管內(nèi)介質(zhì)有低溫液化氣、低溫蒸發(fā)氣、常溫氣等。同時(shí)設(shè)備與管件多樣，管道與設(shè)備、閥門間的連接較多，使得管道的支管、彎管和三通較多，管道串、并聯(lián)形式復(fù)雜。

加上在LNG氣化站中，由于在預(yù)冷或管線運(yùn)行時(shí)，管道內(nèi)部溫度驟然降低，管道遇冷收縮，法蘭受力增大，有失效泄漏風(fēng)險(xiǎn)，因此在進(jìn)行管系的應(yīng)力分析之前需要先對(duì)法蘭泄漏問題進(jìn)行校核分析。

(4)LNG氣化站站內(nèi)設(shè)備與管道工況復(fù)雜

LNG氣化站站內(nèi)管道在投產(chǎn)運(yùn)行前需要經(jīng)過管道的安裝、試壓、預(yù)冷等工況后才能正式運(yùn)行。因此LNG氣化站的常規(guī)工況包括安裝工況、試壓工況、預(yù)冷工況和運(yùn)行工況，各工況下管道的受到的溫度、壓力、重力載荷狀態(tài)均不同。且由于直接壓縮工藝中還包括BOG壓縮機(jī)，壓縮機(jī)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)將使管內(nèi)流體產(chǎn)生壓力脈動(dòng)，影響管道應(yīng)力，也有使管道發(fā)生機(jī)械振動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。

針對(duì)LNG氣化站設(shè)備與管道的應(yīng)力分析特點(diǎn)，考慮到LNG的低溫和液體危險(xiǎn)性和BOG壓縮機(jī)運(yùn)行對(duì)管道應(yīng)力影響較大，因此本文主要對(duì)LNG氣化站內(nèi)的儲(chǔ)罐出口LNG管道和BOG壓縮機(jī)管道系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)力分析。

(1)對(duì)LNG儲(chǔ)罐出口的LNG管道進(jìn)行應(yīng)力分析主要法蘭的泄漏情況，分析安裝、試壓、預(yù)冷、運(yùn)行等不同常規(guī)工況下的管道的應(yīng)力分布及位移情況，確定在設(shè)計(jì)中應(yīng)校核的工況和應(yīng)力集中截面，并分析LNG管道的應(yīng)力影響因素。

(2)對(duì)BOG壓縮機(jī)管道系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)力分析，主要考慮運(yùn)行工況下，管道在有否受到壓力脈動(dòng)作用下管道應(yīng)力的變化情況。首行靜力分析，確定影響管道的主要應(yīng)力，再進(jìn)行諧波分析和模態(tài)分析，壓力脈動(dòng)對(duì)管道應(yīng)力的影響，并分析影響B(tài)OG壓縮機(jī)管道系統(tǒng)應(yīng)力及壓力脈動(dòng)的因素。

(3)提出LNG氣化站關(guān)鍵設(shè)備與管道的應(yīng)力降低措施。

通過對(duì)以上所述的關(guān)鍵設(shè)備和管道的應(yīng)力分析，預(yù)防LNG氣化站內(nèi)管道失效、LNG泄漏事故的發(fā)生，也對(duì)LNG氣化站的配管設(shè)計(jì)提供啟示和參照，為L(zhǎng)NG氣化站的建設(shè)和運(yùn)行提供。