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晃电对液化天然气接收站的影响及解决方式

LNG接收站在运行过程中受晃电影响会造成部分设备停车,进而导致整个装置停车。

晃电是因外部电网发生故障,或因雷击、接地短路、大负载启动等引起的,供电电压发生瞬间较大幅度下跌,甚至短时断电,致用电设备不能正常工作的现象。在连续运行的化工企业,时常会因晃电引起关键设备停机,甚至导致整个生产装置联锁停车。液化天然气(Liquef ied Natural GasLNG)接收站担负着LNG的接卸、存储及气化外输等任务,属于连续性生产企业,运行过程中部分关键设备可能因晃电停车,处置不当会给企业带来巨大的经济损失。由于电网电压瞬间波动的时间和幅值无法预知,所以每次停运的设备会有所不同,应急处置的工艺对策就要随之调整。因而,研究LNG接收站发生晃电时的工艺处置对策对确保LNG接收站的安全运行、防止因晃电而造成装置停车、提高LNG接收站的经济效益具有深远的意义。

 

1 LNG接收站基本工艺流程

以某LNG接收站为例,LNG船靠泊后,通过卸料臂将LNG储存在LNG储罐中,LNG储罐中的LNG经罐内泵输送至低压外输区。低压外输区的LNG一部分去槽车充装区装车外运或经LNG升压泵升压后去轻烃回收装置,另一部分经高压泵升压后去气化器(ORVSCV)气化为NG(天然气)外输。ORV(海水开架式气化器)以海水泵升压输送过来的海水为热源气化LNGSCV(浸没燃烧式气化器)以燃料气和鼓风机输送来的空气混合燃烧生产的烟气为热源气化LNG。公用工程系统为全厂各个生产系统提供冷却水、仪表风、氮气等,其关键用电设备为螺杆压缩机。LNG接收站内因漏冷、设备启停、接船等产生的BOG(蒸发气)BOG压缩机压缩后进入再冷凝器冷凝为LNG进入高压泵,超压的BOG可以放火炬燃烧。其中,螺杆压缩机、海水泵、SCV鼓风机、BOG压缩机等关键用电设备的停车很可能会造成外输停止、BOG放火炬燃烧等严重后果。

 

2 晃电对LNG接收站的影响

LNG接收站的用电动设备有高压电动机(6kV)和低压电动机(380V)两种。低压电动机的运行大多数采用交流接触器和变频器等启动控制设备进行控制。一般低压电动机的运行电压为额定电压的-5%+10%,晃电发生时,电网电压瞬间波动,低压电动机控制回路接触器线圈欠压释放,控制回路失电,软启动器和变频器也会停机,会造成重要的低压电机停机。高压电动机继电保护一般设有欠电压延时跳闸功能,但也不排除工艺联锁停车,如晃电事件(1)中的高压电机设备海水泵即是由于工艺联锁而停车的。一般情况下,当外部电网电压下降到额定值的95%以下时,低压电动机几乎全部停车。高压电动机将会因低压设备停车而发生工艺联锁停车。当外部电网电压下降到幅值的50%以下时,高压电动机将会因低电压而停车。

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由表1可以看出,发生晃电时,电网电压瞬间波动的幅值、持续时间不尽相同,所以每次晃电时停运的设备会有所不同,给LNG接收站造成的影响也不同。其中,有3次晃电事件造成了外输停止,1次晃电事件造成了LNG泄漏,1次晃电事件造成了火炬放空;海水泵跳车1次,螺杆压缩机跳车2次,轻烃装置泵跳车3次,BOG压缩机跳车2次。LNG接收站晃电造成停车的设备随机性较大、范围广,且每次事件都有多台设备停车,给工艺处置带来了很大的挑战。作为工艺操作人员,要切实提高安全防范意识,熟悉应对晃电的工艺处置对策,做到早发现、快汇报、速处理,能够根据晃电发生时停运的设备,及时做出的正确反应,采取合理的工艺处置措施,对于降低晃电影响,保证LNG接收站的安全运行,减小经济损失,具有重要意义。

 

3 LNG接收站应对晃电的工艺处置对策

晃电作为客观存在的一种电气隐患,是国内外电气专业领域存在的一项难题,因此在日常的生产工作中,工艺操作人员要熟悉应对晃电事件的工艺处置原则和处置对策,及时采取合理的操作方法,将晃电事件的影响降到最低。发生晃电事件时,工艺操作人员要遵从以下工艺处置原则:一是确保全厂设备安全,防止设备超温、超压;二是尽可能减小晃电对LNG接收站NG外输及LNG槽车装车的影响;三是防止大量带液BOG放火炬;四是防止轻烃产品罐区合格产品罐受到污染。工艺操作人员首先通过DCS报警或工艺参数异常(如仪表风、氮气、生活水管网压力较低等)判断可能发生晃电,及时查看报警记录及设备状态,若发现设备停机则与电气专业确认。在确认晃电发生及相关设备停车后,工艺操作人员要及时向上级汇报,并与槽车、轻烃、检维修等其他专业人员沟通共同查找、确定停车原因。


对此还可以搭配使用上海求所生产的DC-BANK直流不间断电源

目前,广泛应用的交流电动机调速控制的变频器是相当成熟的技术和产品,变频器无论是频率控制型,还是矢量控制型或者是转矩控制型,都具有变频软启动功能,变频器的容量在380V电压等级上,功率范围从2.2~1500KW的产品几乎可以覆盖目前所有应用范围。

一般的变频器都具有过压、失压、和瞬间停电的保护功能。变频器在失压或停电时,逆变元件是IGBT的变频器将允许变频器继续工作一段时间(td),若失压或停电时间to td变频器将保护停机,所以当交流电源变化较大或低电压时间较长时都会造成变频器的运行停止。

目前,常用的变频器都是交-直-交的电压源型变频器,其中间直流回路是三相交流整流得到的,电压大约在510~620V左右,所以若给变频器提供─路510~620V左右的直流电源就能实现变频器不间断保持运行。基于这个原理我们开发出了一种不间断的电源DC-BANK