LNG储罐内泵的特点及应用浅析

1罐内泵的结构及特点

LNG罐内泵为潜液式电动泵，是存储单元的重要设备，它由电机和泵体两部分组成，电机位于泵体上方，为三相异步电机，电机转子上下各有一个滚动轴承，泵体主要部件有诱导轮、叶轮、扩散器、壳体等，电机轴与泵轴为同轴或为花键联接。在泵井的底部安装有底阀，其主要部件有弹簧、底盖板、密封圈等。无外界干扰条件下，由于弹簧弹力的作用，底盖板闭合，底阀处于关闭状态，此时作用类似于单向阀，适当压力下只允许泵井内液体进入泵井外，而泵井外液体不能进入泵井内部。当罐内泵正常安装后，由于泵的重力，底盖板受压下移，会使底阀处于常开状态，此时泵可以自由吸入液体。LNG罐内泵与普通潜液式泵，相比较具有如下特点：

(1)耐低温。LNG罐内泵输送流体介质(LNG)为超低温液体，通常在-160℃左右，因此，要求泵本身具有良好的耐低温性能。

(2)无需单独的电机。电机与泵体做成整体，整体浸没在LNG中，LNG在泵出口附近通过平衡机构间隙及轴承间隙进入电机内部，而后从上部返回至泵入口，定子与转子间充盈流态LNG，既了性，又对电机降温起了决定作用。

(3)无需动密封结构。泵体及电机以其的结构体浸入LNG内，决定了无需在转轴上另设相应的动密封结构，只需泵底部结合面的密封。

(4)同轴设计。可将电机和叶轮进行同轴设计，由此可因联轴器而产生的偏心振动。

(5)LNG自润滑。泵内采用的LNG自润滑系统，在泵出口，LNG压力较高，一小部分LNG通过平衡鼓间隙及轴承间隙流入电机腔内，又从电机腔上方经轴承间隙流入LNG回流管，经回流管重新进入泵入口。该部分LNG对电机上下轴承及其他相对运动部件起到润滑作用，而无需专门的油润滑系统。

(6)的轴向力平衡机构。

(7)氮气密封系统。为防止LNG蒸发气沿电缆泄漏至接线盒引起危险，须在接线盒前端设置单独的氮气密封系统。

(8)定位工具。为安装的方便性及性，拥有特定的定位工具定位滚轮。

(9)起升系统。为维护及检修方便，需要专门的起升系统，比如支撑缆、起升缆。

2罐内泵的参数影响

2.1叶轮直径的影响

一般来讲，叶轮直径越小，相应地泵的总体结构也越细。泵井直径的减小会直接导致工程造价的降低。由于一个LNG储罐内通常不止一个泵井，有的甚至安装备用泵井，这也就使得减小泵井直径来提高LNG储罐的容积，即提高其利用率有的意义。

2.2汽蚀余量NPShr的影响

同其他离心泵类似，LNG罐内泵也有其汽蚀余量NPSHr，在运行过程中，为避免气蚀现象的发生，泵的入口处应有足够的压头，这也就说明了LNG储罐内的液体不能全部排空，保留有足够高的液位。在余量的情况下，汽蚀余量越小，罐内允许较低液位高度越小，罐的容积越大，利用率越高。

3罐内泵的安装

在整个安装过程中，应注意不能使任何的器件掉入泵井内(可将扳手等工具通过绳索系在操作人员身上)。对于含有电子器件的部分(如顶板和接线盒)，应注意轻拿轻放，防止电子器件的损害。

LNG罐内泵的安装过程大致分为6个步骤：

(1)氮气吹扫。为安装过程的性，首先应对泵井进行氮气吹扫，将N2从入口充入泵井内，使泵井内LNG排入到LNG储罐内，停止吹扫并进行泄压，使泵井内压力与外界环境压力相同。

(2)泵的吊装。将顶板从泵井拆离并放到支架上，重启N2吹扫，保持泵井内N2浓度，防止挥发CH4气体进入大气。将起升缆与悬臂吊滚筒联接，靠悬臂吊将泵缓慢送入泵井。

(3)载荷切换。泵的缓慢下降过程中，与其相连的支撑缆也会随之下降，当支撑缆卡环送至泵井口时，停止下放，插入支撑棒，依靠支撑棒及支撑缆来承担泵的重力。然后将起升缆从悬臂吊滚筒解除。

(4)顶板安装。将动力电缆、仪表电缆及接地电缆分别连接到顶板相应接头，缠绕起升电缆并安置在顶板下位置，安装带处有定位 器的顶板，顶板安装后应停止N2吹扫。

(5)泵的定位。去除定位 器，将泵缓慢下移，并不断监视支撑杆载荷变化情况，使其载荷变化曲线与安装要求曲线一致，泵安装良好定位，定位完成后，底阀在泵重力的作用下处于打开状态。

(6)终态恢复。在罐压的作用下，储罐内LNG重新返回泵井，泵井内蒸发气将起吹扫作用，逐渐去除泵井内的N2。

4罐内泵的拆卸

在接收站运行过程中，不可避免地要适时对罐内泵进行检修及维护处理，这就需要将泵从泵井中拆除，其过程如下。

(1)电气隔离。在泵正常运行时。整个泵井内充满LNG，并地从底阀吸入，从上部排出口排出。当需要检修维护时，切断供电电源，使泵停止运转。这时，由于泵井内LNG自身的重力，泵井内LNG液面会逐渐下移，直至与罐内LNG液位大致相同的位置。

(2)关闭底阀。将支撑杆缓慢向上提动，泵上移，底阀在弹簧力作用下关闭，此时底阀恢复单向阀功能。

(3)氮气吹扫。关闭LNG排出阀，打开N2吹扫阀，向泵井内充入N2，在N2压力作用下，将泵井内LNG压入储罐中，停止吹扫并进行泄压，使泵井内压力与外界环境压力相同。

(4)外围移除。将外围电气系统拆除。

(5)顶板吊升。在拆除电气系统且泵井内部泄压完毕后，便可拆开顶板连接螺栓，利用悬臂吊将顶板缓慢吊升。打开顶板后，应打开N2吹扫阀继续N2通入。

(6)载荷切换。当吊升至高度，支撑缆吊环露出井口时停止吊升，用卡盘及支撑棒进行支撑。

(7)顶板移除。拆除与顶板联接的各电缆，将顶板移除，放置在支架上。

(8)泵的吊升。将起升缆与悬臂吊滚筒连接，缓慢吊升泵，并将随泵提出的支撑缆及各电缆盘绕在可旋转工具上。

(9)缆线移除。将泵提升至井口时停止吊升，将与泵连接的各电缆及支撑缆进行拆除。

(10)泵的吊离。将泵吊离泵井，并竖直放置在支架上，注意在该过程中不要有泵的磕碰。

(11)封闭井口。停止N2通入，将顶板重新放回井口，并用螺栓紧固，防止气体外泄。为了减少顶板的吊放次数，降低顶板损坏概率，可用盲板来代替顶板对泵井进行封闭。

整个过程中，应注意不能有任何物品掉入泵井。