基于变频LNG高压泵的外输系统的制作方法

本技术涉及化工，尤其涉及一种基于变频lng高压泵的外输系统。

背景技术：

1、lng高压泵及外输系统是lng接收站的核心外输系统，将来自上游的lng加压、气化后送天然气管网。一般接收站投产初期和达产后外输压力不同（典型为投产初期外输压力低，达产后外输压力提高），如南方地区可能在一年中出现不同外输压力，夏季为用气高峰、外输压力高；冬季用气量少、压力低。为了满足不同阶段不同外输压力，目前常规的外输系统如图1所示，在每台气化器入口设一台或两台调节阀(根据压差变化范围确定调节阀台数）。通过选择不同调节阀产生压降来匹配天然气管网的不同流量、压力。通过调节阀降压实现外输压力调节能耗极高，压力调节范围有限，调节阀阀芯使用寿命短，长期运行经济性很差，维护工作繁重，产生的高频噪声也不利于环保。

2、例如，专利cn207421781u公开了一种液化天然气接收站的气化外输系统，其包括lng储罐、与lng储罐连接的bog总管、与bog总管通过管道连接的bog压缩机及安置于lng储罐内的低压泵、与低压泵输出管连接的lng低压总管、高压泵，高压泵入口管线上设置有压力指示模块、温度变送器、温度指示模块、温度计算模块、压差计算模块、压差指示模块及联锁模块。

3、又如，专利cn217559560u提供了一种具有双再冷凝器的lng接收站，包括lng储存系统、bog处理系统、再冷凝系统、高压外输系统；lng储存系统包括lng储罐，lng储罐用于储存lng；再冷凝系统包括再冷凝器；bog处理系统包括bog主管和bog压缩机；lng储罐中的bog经bog主管输入至bog压缩机处理后，输入至再冷凝器中。接收站内设置双低压lng主管，每路低压lng主管上设置一台再冷凝器，相当于接收站内有2套低压&高压外输系统，正常运行时两套系统为并联状态，低压lng主管设置有联通管线，当一路再冷凝器检修时，可通过再冷凝器下游的联通管线向2组高压泵同时供液，保证接收站气化外输能力不降低。

4、再如，专利cn214840133u公开了一种用于lng接收站的蒸发气直接回收和外输系统，包括：存储装置；外输装置，设置在存储装置的液相空间内；缓冲罐，其入口与外输装置连接；高压泵，其入口与缓冲罐出口连接；bog增压装置，其入口与存储装置的气相空间连通所，出口与lng高压输送管线连接；bog冷凝装置，其高温介质管入口通过bog增压输送管线与bog增压装置的出口连接，低温介质管入口和出口分别与lng高压输送管线相并联；气液分离器，其进口与bog冷凝装置的高温介质管出口相连接，气相出口与存储装置的气相空间相连通；增压泵，其入口与气液分离器的液相出口连接，出口与lng高压输送管线相连接。

5、目前全国有20余座运行的lng接收站，60余座在建和规划中的lng接收站。lng高压泵总数量将超500台。单台lng高压泵配套大功率电机（功率多在1000~2500kw）。由于接收站外输工况随天然气管网需求（流量、压力）变化，设计时按照最苛刻工况计算选取的泵额定扬程很高，需要用阀门减压外输，实际外输时泵及外输系统的运行电耗很高；负荷变化较大的烷烃类罐区外输泵的运行电耗也很高。已经成为一个亟待解决的行业性问题。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本实用新型提出一种基于变频lng高压泵的外输系统，适配天然气管网外输天然气，电耗低。

2、本实用新型采用的技术方案如下：

3、一种基于变频lng高压泵的外输系统，包括变频lng高压泵、变频控制系统、流量调节阀、气化器、计量系统、回流阀和变频器，所述变频lng高压泵的输入端接入低压液化天然气，输出端通过流量调节阀连接气化器并通过回流阀连接输入端进行流量辅助调整；所述变频控制系统通过变频器连接并控制变频lng高压泵的电机转速以进行流量和压力调整；所述气化器连接计量系统，通过计量系统将气化后的天然气计量外送至天然气管网。

4、进一步地，所述变频控制系统被配置为根据天然气管网的压力及流量需求计算得到对应的泵流量、扬程及电机转速，并折算成驱动变频lng高压泵的潜液电机的调频值后输入至变频器。

5、进一步地，所述变频器被配置为对变频lng高压泵的潜液电机转速调整，并通过流量调节阀和回流阀进行流量辅助调整以及泵保护。

6、进一步地，所述变频lng高压泵包括潜液式电动泵，所述潜液式电动泵设置于吸入罐内。

7、进一步地，所述泵吸罐通过入口法兰接入上游的低压液化天然气，并通过出口法兰连接气化器。

8、进一步地，所述潜液式电动泵包括依次连接的吸入罐、吸入口诱导轮、叶轮、推力平衡机构、变频潜液低温电机、顶板及排气口。

9、进一步地，所述推力平衡机构基于平衡轴承的轴向力使轴承能够在零负荷和满负荷条件下工作。

10、进一步地，所述潜液式电动泵设置为多级泵形式提高出口压力。

11、本实用新型的有益效果在于：

12、（1）本实用新型的变频lng高压泵将上游的lng加压，通过出口管路上的流量调节阀调节后进入气化器，气化后的天然气由计量系统计量外送天然气管网。变频控制系统通过天然气管网需求（流量、压力），计算对应的泵频率，通过变频器调节变频lng高压泵电机转速，可自动适应天然气管网的需求。流量调节阀和回流阀起辅助调节及对泵进行保护的作用。

13、（2）本实用新型可实现极大压力范围内连续的、任意操作压力气化外输，不仅局限于该压力范围内高压和低压两个操作压力下的气化外输。

技术特征：

1.一种基于变频lng高压泵的外输系统，其特征在于，包括变频lng高压泵（1）、变频控制系统（2）、流量调节阀（3）、气化器（4）、计量系统（5）、回流阀（6）和变频器（7），所述变频lng高压泵（1）的输入端接入低压液化天然气，输出端通过流量调节阀（3）连接气化器（4）并通过回流阀（6）连接输入端进行流量辅助调整；所述变频控制系统（2）通过变频器（7）连接并控制变频lng高压泵（1）的电机转速以进行流量和压力调整；所述气化器（4）连接计量系统（5），通过计量系统（5）将气化后的天然气计量外送至天然气管网。

2.根据权利要求1所述的基于变频lng高压泵的外输系统，其特征在于，所述变频控制系统（2）被配置为根据天然气管网的压力及流量需求计算得到对应的泵流量、扬程及电机转速，并折算成驱动变频lng高压泵（1）的潜液电机的调频值后输入至变频器（7）。

3.根据权利要求2所述的基于变频lng高压泵的外输系统，其特征在于，所述变频器（7）被配置为对变频lng高压泵（1）的潜液电机转速调整，并通过流量调节阀（3）和回流阀（6）进行流量辅助调整以及泵保护。

4.根据权利要求1所述的基于变频lng高压泵的外输系统，其特征在于，所述变频lng高压泵（1）包括潜液式电动泵，所述潜液式电动泵设置于泵吸罐内。

5.根据权利要求4所述的基于变频lng高压泵的外输系统，其特征在于，所述泵吸罐通过入口法兰接入上游的低压液化天然气，并通过出口法兰连接气化器（4）。

6.根据权利要求4所述的基于变频lng高压泵的外输系统，其特征在于，所述潜液式电动泵包括依次连接的吸入罐、吸入口诱导轮、叶轮、推力平衡机构、变频潜液低温电机、顶板及排气口。

7.根据权利要求6所述的基于变频lng高压泵的外输系统，其特征在于，所述推力平衡机构基于平衡轴承的轴向力使轴承能够在零负荷和满负荷条件下工作。

8.根据权利要求4-7任一项所述的基于变频lng高压泵的外输系统，其特征在于，所述潜液式电动泵设置为多级泵形式提高出口压力。

技术总结
本技术公开了一种基于变频LNG高压泵的外输系统，包括变频LNG高压泵、变频控制系统、流量调节阀、气化器、计量系统、回流阀和变频器，所述变频LNG高压泵的输入端接入低压液化天然气，输出端通过流量调节阀连接气化器并通过回流阀连接输入端进行流量辅助调整；所述变频控制系统通过变频器连接并控制变频LNG高压泵的电机转速以进行流量和压力调整；所述气化器连接计量系统，通过计量系统将气化后的天然气计量外送至天然气管网。本技术的外输系统适配天然气管网外输天然气，电耗低。

技术研发人员：肖兴均,刘恒志,朱春早,黄文东,卢崙杉,刘应
受保护的技术使用者：中国成达工程有限公司
技术研发日：20230614
技术公布日：2024/2/6