低温试验系统及液化天然气降压工况用LNG液力透平低温试验方法与流程

本发明涉及一种用于lng液力透平的低温试验系统，以及应用该低温试验系统的液化天然气降压工况用lng液力透平制造厂低温试验方法。

背景技术：

目前，在液化石油天然气接收站及浮式生产储存卸货装置(lng-fpso)，对于lng降压的装置，由于介质低温、易爆、易燃、易汽化。因此，对于介质低温保冷、密封性、安全可靠性、降低汽化量有很高的要求。传统液化石油天然气接收站及浮式生产储存卸货装置(lng-fpso)多用j-t阀来降压，初期投入成本高，且汽化气化量很大，介质浪费量很大，应用lng液力透平能够降低lng气化率5％左右。

采用带有真空保冷结构的lng液力透平可完全代替j-t阀，应用高压的lng介质带动多级减压叶轮，为lng介质降压，避免多级减压孔板节流带来的高热量，造成介质汽化，产生浪费。于此同时透平发出电能，采用四象限变频回收并入电网。lng液力透平有利于国内液化石油天然气接收站及浮式生产储存卸货装置(lng-fpso)降低运送lng流程中的浪费，提高产能。

现有技术中，lng液力透平为全新技术，由于lng液力透平制造厂试验现场需要提供低温试验台系统条件；同时试验现场需要多个工位同时运行，试验难度很大。很多情况下，lng液力透平在制造厂仅进行水工况试验后，即运至现场，在现场进行低温透平工况试验，现场出现问题解决较困难，返回制造厂检修成本很高。

技术实现要素：

根据上述提出的技术问题，而提供一种低温试验系统及液化天然气降压工况用lng液力透平低温试验方法，用于解决现有的lng液力透平制造厂试验现场需要提供低温试验台系统条件；同时试验现场需要多个工位同时运行，试验难度很大，并且在很多情况下，lng液力透平在制造厂仅进行水工况试验后，即运至现场，在现场进行低温透平工况试验，现场出现问题解决较困难，返回制造厂检修成本很高的缺点。本发明采用的技术手段如下：

一种低温试验系统，包括：低温供压泵、ln2介质储罐和用于测试的lng液力透平；所述的低温供压泵的输入端和ln2介质储罐的输出端通过低温供压泵吸入管路连通在一起，所述的低温供压泵吸入管路上设置有低温供压泵吸入管路阀门；所述低温供压泵的输出端通过低温供压泵出口管路同ln2介质储罐输入端连通，所述的低温供压泵出口管路上，从低温供压泵的输出端向ln2介质储罐输入端依次设置有低温供压泵出口压力表、低温供压泵出口流量计和低温供压泵出口阀门。

所述lng液力透平的输入端通过lng液力透平入口管路同低温供压泵出口管路的分支段连通，所述的分支段设置于低温供压泵出口管路的低温供压泵出口流量计和低温供压泵出口阀门之间；所述的lng液力透平入口管路上，从所述分支段至lng液力透平的输入端，依次设置有lng液力透平入口阀门和lng液力透平入口压力表；所述lng液力透平的输出端通过lng液力透平出口管路同ln2介质储罐的输入端连通，所述的lng液力透平出口管路上，从lng液力透平的输出端至ln2介质储罐的输入端，依次设置有lng液力透平出口压力表、lng液力透平出口阀门和lng液力透平出口流量计。

作为优选所述的低温供压泵上设置有低温供压泵排气法兰，所述的lng液力透平上设置有lng液力透平排气法兰。

一种应用上述低温试验系统的液化天然气降压工况用lng液力透平低温试验方法，包括以下步骤：

s1、低温供压泵及lng液力透平冷却：

开启低温供压泵吸入管路阀门、lng液力透平入口阀门、连通低温供压泵排气法兰、连通lng液力透平排气法兰，进行低温供压泵及lng液力透平冷却，并将两台设备灌满介质。

s2、采用温度检测及液位检测系统，进行温度及液位检测，达到要求指标后，关闭lng液力透平入口阀门，开启低温供压泵出口阀门。

s3、开启低温供压泵，调节低温供压泵吸入管路阀门、低温供压泵出口阀门，读取低温供压泵出口压力表和低温供压泵出口流量计的数值，调节至与工况流量扬程相同。

s4、开启lng液力透平入口阀门和lng液力透平出口阀门，同时调节低温供压泵出口阀门，测试lng液力透平的流量、扬程、转速和效率的性能参数。

作为优选在步骤s完成后，开启低温供压泵出口阀门，关闭lng液力透平入口阀门、关闭lng液力透平出口阀门，停止低温供压泵运行，关闭低温供压泵吸入管路阀门、关闭低温供压泵出口阀门，打开供压泵及透平排液阀门，排除低温残液；逐渐调节lng液力透平排气法兰和低温供压泵排气法兰管路上阀门开度，排除供压泵及透平内部残余气体，将供压泵及透平恢复至常温。

与现有技术相比较，本发明所述的低温试验系统及液化天然气降压工况用lng液力透平低温试验方法，lng液力透平为立式多级透平，双筒袋结构，透平池真空保冷结构。制造厂采用ln2低温试验台系统，应用ln2模拟lng液力进行透平试验。加工制造一台套低温多级供压用泵，低温供压泵的流量、扬程需要与现场工况相同，低温供压泵供压模式模拟现场工况，为透平提供压力及流量源，测试多级减压透平的减压效果，转速，效率，回收功率。

透平内部高压低温介质，透平进口为低温高压介质，透平出口为低温低压介质，顶部排气为低温高压气体介质。测试现场需要持续进行lng液力透平及低温供压泵排气，排出的高压气体经过阀门减压后进入火炬排放，保证试验筒袋内部充足的介质，保证供压泵及透平正常运转。

测试现场需要实时监测低温供压泵及lng液力透平筒袋温度及液面高度，控制低温供压泵及lng液力透平内部介质的汽化量，保证两台机组正常运行。

本发明所述的低温试验系统及液化天然气降压工况用lng液力透平低温试验方法，制造厂内模拟现场工况，采用节能环保的ln2代替lng进行低温lng液力透平低温试验，在试验厂内测试lng液力透平低温性能，问题在加工制造阶段解决，保证lng液力透平运至工况现场后安装简单调试后即可使用，节省成本，保证现场设施快速安全运行，是一种应用于液化天然气接收站及浮式生产储存卸货装置(lng-fpso)的液化天然气降压工况用lng液力透平低温试验方法。

本发明所述的低温试验系统，所涉及的lng液力透平，不仅应用于lng工况，还能够应用于液化石油天然气接收站或浮式生产储存卸货装置(lng-fpso)装置系统中。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的整体示意图。

图2是本发明lng液力透平的示意图。

图3是本发明低温供压泵的示意图。

其中：1、低温供压泵吸入管路，2、低温供压泵吸入管路阀门，3、低温供压泵，4、低温供压泵排气法兰，5、低温供压泵出口管路，6、lng液力透平入口压力表，7、lng液力透平入口阀门，8、lng液力透平入口管路，9、低温供压泵出口阀门，10、低温供压泵出口压力表，11、低温供压泵出口流量计，12、lng液力透平，13、lng液力透平排气法兰，14、lng液力透平出口管路，15、lng液力透平出口压力表，16、lng液力透平出口阀门，17、lng液力透平出口流量计，18、ln2介质储罐。

具体实施方式

如图1到图3所示，一种低温试验系统，包括：低温供压泵3、ln2介质储罐18和用于测试的lng液力透平12；所述的低温供压泵3的输入端和ln2介质储罐18的输出端通过低温供压泵吸入管路1连通在一起，所述的低温供压泵吸入管路1上设置有低温供压泵吸入管路阀门2。

所述低温供压泵3的输出端通过低温供压泵出口管路5同ln2介质储罐18输入端连通，所述的低温供压泵出口管路5上，从低温供压泵3的输出端向ln2介质储罐18输入端依次设置有低温供压泵出口压力表10、低温供压泵出口流量计11和低温供压泵出口阀门9。

所述lng液力透平12的输入端通过lng液力透平入口管路8同低温供压泵出口管路5的分支段连通，所述的分支段设置于低温供压泵出口管路5的低温供压泵出口流量计11和低温供压泵出口阀门9之间。

所述的lng液力透平入口管路8上，从所述分支段至lng液力透平12的输入端，依次设置有lng液力透平入口阀门7和lng液力透平入口压力表6；

所述lng液力透平12的输出端通过lng液力透平出口管路14同ln2介质储罐的输入端连通，所述的lng液力透平出口管路14上，从lng液力透平12的输出端至ln2介质储罐的输入端，依次设置有lng液力透平出口压力表15、lng液力透平出口阀门16和lng液力透平出口流量计17。

所述的低温供压泵3上设置有低温供压泵排气法兰4，所述的lng液力透平12上设置有lng液力透平排气法兰13。

所述的lng液力透平12，是潜液式立式多级叶轮减压透平，双筒袋结构，透平池真空保冷结构。

本发明所述的低温试验系统，所涉及的lng液力透平不仅应用于lng工况，还能够应用于液化石油天然气接收站及浮式生产储存卸货装置(lng-fpso)装置中。

本发明所述的低温供压泵出口流量计11和lng液力透平出口流量计17为相同的流量计，具有相同的流量测试值，lng液力透平入口压力表6、低温供压泵出口压力表10和lng液力透平出口压力表15的测量值不同。

本发明所述的低温试验系统，主要针对的是低温透平在制造厂内，深冷条件下怎样模拟现场工况实现lng透平的试验，实现用最经济可行的方法实现制造厂内模拟试验。

本发明所述的低温试验系统，主要部分是低温供压泵3、ln2介质储罐18和用于测试的lng液力透平12这三个部分形成的试验系统，主要重点强调的是lng液力透平12。

低温供压泵3：按照现场实际的工况设计的低温潜液泵，模拟现场，给透平提供与现场相同的低温介质高压来源。

如图1到图3所示，一种应用上述低温试验系统的液化天然气降压工况用lng液力透平低温试验方法，包括以下步骤：

s1、低温供压泵3及lng液力透平12冷却：

开启低温供压泵吸入管路阀门2、lng液力透平入口阀门7、连通低温供压泵排气法兰4、连通lng液力透平排气法兰13，进行低温供压泵3及lng液力透平12冷却，并将两台设备灌满介质，逐渐灌满，灌满时间：≥16小时。

s2、采用温度检测及液位检测系统，进行温度及液位检测，达到要求指标后，关闭lng液力透平入口阀门7，开启低温供压泵出口阀门9。

所述温度检测：采用低温pt100测温探头，量程范围为-196℃～100℃；所述液位检测系统：采用差压液位计，能够承受-196℃、6.3mpa的差压液位计。

s3、开启低温供压泵3，调节低温供压泵吸入管路阀门2、低温供压泵出口阀门9，读取低温供压泵出口压力表10和低温供压泵出口流量计11的数值，调节至与工况流量扬程相同。

s4、开启lng液力透平入口阀门7和lng液力透平出口阀门16，同时调节低温供压泵出口阀门9，测试lng液力透平12的流量、扬程、转速和效率的性能参数。

在步骤s4完成后，开启低温供压泵出口阀门9，关闭lng液力透平入口阀门7、关闭lng液力透平出口阀门16，停止低温供压泵运行3，关闭低温供压泵吸入管路阀门2、关闭低温供压泵出口阀门9，打开供压泵及透平排液阀门，排除低温残液；逐渐调节lng液力透平排气法兰13和低温供压泵排气法兰4管路上阀门开度，排除供压泵及透平内部残余气体，将供压泵及透平恢复至常温。

本发明所述的液化天然气降压工况用lng液力透平低温试验方法，制造厂采用ln2低温试验台系统，应用ln2模拟lng液力进行透平试验。

加工制造一台套低温多级供压用泵，低温供压泵的流量、扬程需要与现场工况相同，低温供压泵供压模式模拟现场工况，为透平提供压力及流量源，测试多级减压透平的减压效果，转速，效率，回收功率。

透平内部高压低温介质，透平进口为低温高压介质，透平出口为低温低压介质，顶部排气为低温高压气体介质。

lng液力透平低温试验采用ln2代替现场lng进行性能测试，测试现场需要持续进行lng液力透平及低温供压泵排气，排出的高压气体经过阀门减压后进入火炬排放，保证试验筒袋内部充足的介质，保证供压泵及透平正常运转。

测试现场需要实时监测低温供压泵及lng液力透平筒袋温度，控制低温供压泵及lng液力透平内部介质的汽化量及液面高度，保证两台机组正常运行。

本发明所述的低温试验系统及液化天然气降压工况用lng液力透平低温试验方法，解决了lng液力透平只能在现场进行进行试验调试，保证lng液力透平出厂后低温性能，现场安装调试的便捷，降低反复低温调试环节造成的浪费，保证lng液力透平现场的运行安全及稳定性。

本发明所述的低温试验系统及液化天然气降压工况用lng液力透平低温试验方法，能够模拟现场低温工况，通过ln2与lng比重转化，能够实现ln2介质代替lng介质进行透平系统实验。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。