[发明专利]LNG卸料臂气体置换系统、系统模型的建立及模拟方法

说明书

本发明涉及一种LNG卸料臂气体置换系统、系统模型的建立及模拟方法，系统包括：由上至下依次串联的置换系统上管段、置换系统中管段和置换系统下管段，所述置换系统上管段、置换系统中管段之间通过分隔管板分隔开，所述分隔管板的下端悬挂有若干微孔分离器，所述微孔分离器的顶部对应设置有能量聚集装置，在靠近所述置换系统中管段的下端处设置有置换气体进口，所述置换系统上管段设置有置换气体出口。本发明所建立的与气体置换系统相适配的计算模型来指导方案的优化设计，对于LNG低温卸料输送系统的总体结构设计优化和安全稳定运行提供参考。

技术领域

本发明涉及一种LNG卸料臂气体置换系统、系统模型的建立及模拟方法，尤其涉及一种适用于LNG刚性卸料臂内部进行气体置换时的气体流动系统、系统模型的建立及模拟方法，属于油气开发技术领域。

背景技术

浮式液化天然气生产储卸装置(LNG Floating Production Storage andoffloading Unit,FLNG)是一种用于海上天然气田开发的浮式生产装置，通过系泊系统定位于海上，具有开采、处理、液化、储存和装卸天然气的功能，并通过与液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)船搭配使用，实现海上天然气田的开采和天然气运输。利用FLNG进行海上气田开发结束了海上气田只能采用管道运输上岸的单一模式，节约运输成本，且不占用陆上空间。此外，FLNG还可以在气田开采结束后二次使用，安置于其他天然气田，经济性能较高。

LNG卸料臂是一种安装在码头上或FLNG上的用于LNG卸料的刚性铰接管道系统，主要结构包括旋转接头、外臂、内臂、顶端旋转接头、基础立管以及连接内臂和基础立管之间的旋转接头等工艺管道及其支撑结构和附件。大型LNG卸料臂矗立在LNG接收站码头区最前端，这一高约50m，重达80吨的庞然大物，作为接收站连接LNG船舶与陆上管线及存储设施的关键核心装备，是整个接收站的“咽喉”。当LNG运输船抵达接收站专用码头后，通过液相卸料臂和卸料管线，利用船上的低温泵将LNG送进接收站的储罐内，同时储罐内的BOG气体通过回气管线和气态回气臂，返回到LNG运输船。LNG卸料臂作业过程中，通过牵引线来引导卸料臂的端部和LNG船接收端互连，以保证相对运动情况下能够准确对接，操控卸料臂的液压系统，使其能够承受船体运动导致的速度和加速度影响。

综上，LNG刚性卸料臂系统关键技术都涉及低温材料选型、成型制造及密封、试验验证等诸多环节。材料选型与结构设计难度大，加工制造及性能测试工作难，超低温密封、连接和泄漏监测难度高，以及整套低温输送系统结构复杂，安全性要求高。其中气体置换系统作为LNG低温输送系统的关键组成单元，其性能优劣直接影响LNG低温卸料系统的安全稳定运行。现有技术主要存在以下技术缺陷：

气体置换系统是LNG卸料臂的关键结构，通常气体置换系统单元与LNG卸料臂的快速连接装置互联，作为独立的单元，用于对LNG卸料臂在投产运行前或维护检修时对其内部进行气体置换，置换气体采用氮气，保障内部处于干燥及惰性气体状态。

通过对现有技术进行分析及LNG卸料臂实际运行过程的经验可知，现有技术采用的气体置换系统单元存在的技术缺陷是主要依靠经验来设置气体置换系统的工况参数，气体耗量大、能耗高，操作持续时间长，导致气体置换效率低，亟需建立一种与气体置换系统相适配的计算模型来指导方案的优化设计。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种LNG卸料臂气体置换系统、系统模型的建立及模拟方法，本发明建立一种与气体置换系统相适配的计算模型来指导方案的优化设计，对于LNG低温卸料输送系统的总体结构设计优化和安全稳定运行提供参考。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种LNG卸料臂气体置换系统，包括：