LNG的导压管的设计安装

朱国珍

摘要：针对LNG工程中的压力测量，提出低温液体压力的测量原理，并结合不同的引用场合，给出不同的导压管设计安装实例，包括材料选择、管路的敷设，以及一些错误的安装例子。最后谈及投产维护中需要注意的问题。

关键词：LNG；压力测量；导压管安装

Abstract: aiming at the LNG project of the pressure measurement, put forward the principle of measurement of the cryogenic liquid pressure, and combining with the different quoted occasions, given the different pressure pipe design and installation of the case, including material selection, pipe laying, and some wrong installation example. Finally talked about put into production in maintenance problems needing attention.

Keywords: LNG; Pressure measurement; Guide tube mounting pressure

中图分类号：TU453 文献标识码：A 文章编号：

引言

在LNG工程中，需要測量压力的地方非常多，如储罐的压力，管线的压力、流量，甚至储罐的液位。由于LNG的特性，其测量方法相应与常规不同，解决LNG的压力测量往往是工程的难点。LNG压力测量关键在于导压管的设计安装。目前国内的LNG工程发展时间比较短，设计方案大都是参考国外的。但由于理解不到位，有些工程的设计安装出现不尽如意的做法。现根据工程经验，浅析LNG的导压管的设计安装。

LNG的特性：

LNG（Liquefied Natural Gas），即液化天然气，其主要成分由甲烷组成。LNG管线设备的操作温度为-162℃以下，设计温度为-196℃。易燃易爆、无腐蚀性。

测量原理

压力变送器的工作温度范围一般在-50℃以上，不能直接接触液态的LNG。如果压力变送器的膜片直接承受这么低的温度冲击，会使膜片脆裂，发生泄漏的危险。

目前LNG压力测量都是通过测量其的气相压力来实现其液相的压力测量。其原理是通过延长导压管，让介质吸收环境的热量气化，温度升高，达到变送器可以测量的温度。由于导压管是联通的，介质的气相压力和管线的压力几乎相等，这样就可以通过测量介质的气相压力来实现管线的压力。要实现这种测压方案，关键是要控制好介质气化后形成的气液两相的界面位置，尽量避免导压管内液柱的高度变化对测量准确性造成影响

材料选择

仪表管阀件的选择和被测介质的物理性质、化学性质和操作条件有关。下面为典型的LNG压力测量管路的管阀件选型。

卡套法兰

卡套法兰为连接取压阀与导压管的部件。其材质选用316。法兰端压力等级与主管线相同，连接面为RF面。卡套端为双卡套。其结构如图1，有如下特别的地方：

法兰面增设限流孔，通径为2mm。其作用是为了减少液体通过对流的热传导，另外在测压管线上发生泄漏时，也可以减少泄漏量。

卡套为内嵌式的，即是本体为内螺纹，螺帽为外螺纹。这是由于刚通液时，法兰本体先冷却，螺帽后冷却，本体的收缩比螺帽快，如果螺帽为内螺纹，容易使螺帽松开，如果螺帽为外螺纹，就会更加收紧。

导压管

导压管通常选用316的无缝钢管，规格如12X2mm。

多阀组

测量压力选用二阀组，测量差压选用五阀组。材质为316SS。泄压阀是必要的，方便维修。

保冷材料

安装规范要求，低于零度的管线，要做人身防护。导压管的保冷往往在很多工程都被忽视。它的作用，一是为人身防护，二是为了让气液的界面保持在水平管段，避免因为液柱高度变化造成测量结果偏移，同时使气体能封住在导压管内，不冒进主管线里面，减少冷量的损失。

由于导压管较细，振动比较大，不宜使用硬质材料，宜使用软性材料，如发泡橡胶等。发泡橡胶被紫外线照射容易老化，保冷层外面还需做外护层，一般也用软的非金属材料。

配管安装

引压阀的角度

大家都知道，过程管道内的残液，尾气或沉淀物等流入导压管内，是产生压力测量误差或堵塞的主要原因，要消除这些影响，引压阀的方向常规做法如下：

过程流体是气体时，引压方向为垂直向上或垂直方向的上方45°之内。

过程流体是液体时，引压方向为水平方向或水平方向的下方45°之内。

过程流体是蒸气时，引压方向为水平方向或水平方向的上方45°之内。

但如果测量LNG的压力，就不能按照上面的方法来设置了。因为LNG的压力测量是通过气化（使液体变成气体）来测量，这就需要稍作变通，引压方向应为水平方向的上方5°~10°之内。这是为了能把LNG气化后的气体封住在导压管里，又尽量避免导压管里的液柱变化太大，影响测量准确性。

引压阀与变送器的相对位置

如果残液或残气滞留在引压管内，则需定期打开排液阀（或排气阀）清除，由于该项工作会暂时给压力表测量带来影响，因此最好在配管时就做到，能使残液或残气能自动回流到过程设备或管道中。常规做法以下：

过程流体是气体，原则上变送器的位置高于引压阀。

过程流体是液体，原则上变送器的位置低于引压阀。

测量LNG压力其实是测量气化后的气体压力，变送器的位置应高于引压阀。这样避免液相流向压力变送器，保证压力变送器不要损坏。

导压管的走向

测量LNG压力，导压管从取压口开始，应先水平走600MM以上，要有1：20的坡度，然后再往上走一小段，往上走的距离尽量短，如图2。液态的天然气从取压口出来，吸收空气的热量，开始气化，为了保证测量的准确，就必须使LNG在水平管段保持气液两相，液相不能上升到垂直管段，也不能退回到取压口，要不由于液柱的存在，造成测量结果的偏移。水平管段的长度要保证让液态的LNG充分气化，使其温度升高到压力变送器可以承受的温度范围之内。为了让LNG不能流向仪表端，水平管段要稍有一点坡度。但导压管的倾斜角度要求比较严，不能太大，也不能太小。如果坡度太大，就会使液柱高度范围变大，形成测量误差。如果坡度太小，气泡就容易往主管线里冒，就会造成热交换加剧，产生大量的蒸发气，而且是测量值波动较大。根据工程经验，坡度为1:50～1:100之间比较合适。

测量LNG储罐的压力

低温的LNG储罐需要测量罐内的压力与大气压力的差压，这个压力会非常小。用差压变送器测量微压时，低压侧的导压管接口应联通大气压，如果变送器的周围有风，基准压力有变化，测量压力时会产生误差。此时请把变送器置于箱内，或在低压侧配上导压管，并将导压管一端插进带有底板的筒状防风盒内,详见图3。

保冷材料的安装

导压管从取压口开始，水平管段的前半段，需要做保冷，保冷长度约为300MM。发泡橡胶不透水，但要避免紫外线照射，因此不用做防潮层，只需做外护层。

导压管固定

导压管较长时，应固定在支架上，以防止振动。

导压管的配管示例

错误的案例

压力变送器低于取压口。曾在LNG加注站的用差压方式测量储罐的液位发现这种情况。这样低温液体将直接进入仪表，在环境温度下马上气化，形成气体，又马上冒进设备里。如此反复循环，一方面形成对流，不断冒泡，致使仪表指示波动，测量不准确，也会使BOG大量产生。另方面仪表直接接触低温液体，容易发生脆裂，就会有泄漏的危险。

没有安装泄压阀。这样维修仪表就比较麻烦。

导压管过短，低温介质来不及气化。

投产维护

由于LNG低温的特性，如果导压管中含有水分，就会造成导压管冰堵。因此仪表导压管试压完后必须进行干燥处理，用氮气或仪表风吹扫干净。

在试压的时候没有漏，试压合格，对低温介质的导压管来说，这不等于试车投产不会漏。投产后，仪表管阀件会随着低温介质流入而温度降低，材料收缩，法兰、卡套接头等连接处就会松动，出现泄漏。因此对低温介质来说投产的时候冷紧非常重要。在试车的过程中，仪表要有专人进行巡检冷紧。

结束语

LNG压力测量关键是充分理解LNG的特性和压力测量的原理，才能解决工程应用中的各种问题。

参考资料：

自控安装图册 HG/T21581-95

仪表配管配线设计规定 HG/T20512-2000

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。