晃电对LNG接收站的影响及工艺处置对策

2020-09-14陈国霞中国石化青岛液化天然气有限责任公司山东青岛266400

化工管理 2020年25期

陈国霞(中国石化青岛液化天然气有限责任公司，山东青岛 266400)

0 引言

“晃电”是因外部电网发生故障，或因雷击、接地短路、大负载启动等引起的，供电电压发生瞬间较大幅度下跌，甚至短时断电，致用电设备不能正常工作的现象[1-3]。在连续运行的化工企业，时常会因晃电引起关键设备停机，甚至导致整个生产装置联锁停车[4-6]。液化天然气(Liquef ied Natural Gas，LNG)接收站担负着LNG的接卸、存储及气化外输等任务，属于连续性生产企业，运行过程中部分关键设备可能因晃电停车，处置不当会给企业带来巨大的经济损失。由于电网电压瞬间波动的时间和幅值无法预知，所以每次停运的设备会有所不同，应急处置的工艺对策就要随之调整。因而，研究LNG接收站发生晃电时的工艺处置对策对确保LNG接收站的安全运行、防止因晃电而造成装置停车、提高LNG接收站的经济效益具有深远的意义。

1 LNG接收站基本工艺流程

以某LNG接收站为例，LNG船靠泊后，通过卸料臂将LNG储存在LNG储罐中，LNG储罐中的LNG经罐内泵输送至低压外输区。低压外输区的LNG一部分去槽车充装区装车外运或经LNG升压泵升压后去轻烃回收装置，另一部分经高压泵升压后去气化器(ORV和SCV)气化为NG(天然气)外输。ORV(海水开架式气化器)以海水泵升压输送过来的海水为热源气化LNG，SCV(浸没燃烧式气化器)以燃料气和鼓风机输送来的空气混合燃烧生产的烟气为热源气化LNG。公用工程系统为全厂各个生产系统提供冷却水、仪表风、氮气等，其关键用电设备为螺杆压缩机。LNG接收站内因漏冷、设备启停、接船等产生的BOG(蒸发气)经BOG压缩机压缩后进入再冷凝器冷凝为LNG进入高压泵，超压的BOG可以放火炬燃烧。其中，螺杆压缩机、海水泵、SCV鼓风机、BOG压缩机等关键用电设备的停车很可能会造成外输停止、BOG放火炬燃烧等严重后果。

2 晃电对LNG接收站的影响

LNG接收站的用电动设备有高压电动机(6kV)和低压电动机(380V)两种。低压电动机的运行大多数采用交流接触器和变频器等启动控制设备进行控制。一般低压电动机的运行电压为额定电压的-5%～+10%，晃电发生时，电网电压瞬间波动，低压电动机控制回路接触器线圈欠压释放，控制回路失电，软启动器和变频器也会停机，会造成重要的低压电机停机。高压电动机继电保护一般设有欠电压延时跳闸功能，但也不排除工艺联锁停车，如1222晃电事件(表1)中的高压电机设备海水泵即是由于工艺联锁而停车的。一般情况下，当外部电网电压下降到额定值的95%以下时，低压电动机几乎全部停车。高压电动机将会因低压设备停车而发生工艺联锁停车。当外部电网电压下降到幅值的50%以下时，高压电动机将会因低电压而停车。

分析某LNG接收站投产运行以来发生的几起晃电事件如表1所示。

表1 某LNG接收站发生的几起晃电事件分析

由表1可以看出，发生晃电时，电网电压瞬间波动的幅值、持续时间不尽相同，所以每次晃电时停运的设备会有所不同，给LNG接收站造成的影响也不同。其中，有3次晃电事件造成了外输停止，1次晃电事件造成了LNG泄漏，1次晃电事件造成了火炬放空；海水泵跳车1次，螺杆压缩机跳车2次，轻烃装置泵跳车3次，BOG压缩机跳车2次。LNG接收站晃电造成停车的设备随机性较大、范围广，且每次事件都有多台设备停车，给工艺处置带来了很大的挑战。作为工艺操作人员，要切实提高安全防范意识，熟悉应对晃电的工艺处置对策，做到早发现、快汇报、速处理，能够根据晃电发生时停运的设备，及时做出的正确反应，采取合理的工艺处置措施，对于降低晃电影响，保证LNG接收站的安全运行，减小经济损失，具有重要意义。

3 LNG接收站应对晃电的工艺处置对策

晃电作为客观存在的一种电气隐患，是国内外电气专业领域存在的一项难题，因此在日常的生产工作中，工艺操作人员要熟悉应对晃电事件的工艺处置原则和处置对策，及时采取合理的操作方法，将晃电事件的影响降到最低。发生晃电事件时，工艺操作人员要遵从以下工艺处置原则：一是确保全厂设备安全，防止设备超温、超压；二是尽可能减小晃电对LNG接收站NG外输及LNG槽车装车的影响；三是防止大量带液BOG放火炬；四是防止轻烃产品罐区合格产品罐受到污染。工艺操作人员首先通过DCS报警或工艺参数异常(如仪表风、氮气、生活水管网压力较低等)判断可能发生晃电，及时查看报警记录及设备状态，若发现设备停机则与电气专业确认。在确认晃电发生及相关设备停车后，工艺操作人员要及时向上级汇报，并与槽车、轻烃、检维修等其他专业人员沟通共同查找、确定停车原因。

3.1 工艺设备晃电停车的工艺处置

当工艺设备因晃电停车后，在设备冷却时间内先启动备用设备，优先保证气化外输，同时尽可能减小对轻烃回收装置的影响。当海水泵或SCV风机因晃电而停车后，需要尽快启动备用海水泵或SCV。当所有罐内泵因晃电而停车后，停BOG压缩机，切出再冷凝器，关闭气化器入口阀门，停高压泵，待罐内泵启动后再逐步恢复外输。当运行中的高压泵因晃电而停车后，停BOG压缩机，切出再冷凝器，罐内泵打回流，关闭气化器入口阀门，待高压泵启动后逐步恢复流程。如果短时间内能够恢复工艺流程，可不停BOG压缩机而让BOG压缩机打回流。当罐内泵晃停后需联系电气进行复位后才能启动。发生晃电后，除优先处置影响外输、装车、仪表风系统的设备外，操作人员需对全厂设备进行检查，重新启动晃停设备。

3.2 轻烃设备晃电停车的工艺处置

由于轻烃装置同时使用高压电机和低压电机，确认装置晃电造成机泵停运后，紧急处理原则为立即启动相关停运机泵，将影响降至最低。高压电机泵停车后，要在晃电故障消除后，第一时间启动高压电机泵(或备用泵)，恢复LNG产品外输。若高压电机泵无法第一时间启动，脱甲烷塔压力快速上升，紧急降低脱甲烷塔负荷至20t/h左右，调整塔再沸器热负荷；降低装置进料负荷至30t/h左右，调整各机泵回流阀开度，保证回流量大于额定回流量，避免脱甲烷塔、闪蒸罐压力高安全阀起跳。级间泵因晃电而停车后，要根据装置运行情况，及时调整降低脱甲烷塔负荷及再沸器加热负荷，避免上部级间液位满；脱乙烷塔调整再沸器负荷、回流量、塔进料量，避免超压、灵敏板温度过高。

3.3 公用工程设备晃电停车的工艺处置

当公用工程设备因晃电而停车时，工艺操作人员需密切监控仪表风管网、循环水系统压力，确认螺杆压缩机、循环水泵的状态。若仪表风螺杆压缩机停车，需重新启动或启动备用螺杆压缩机；若螺杆压缩机或循环水泵无法启动，需密切关注仪表风储罐的压力，同时通知检维修专业现场查看问题；当长时间无法恢复仪表风系统设备且仪表风储罐压力降至1MPa以下时，需连通LNG接收站码头平台氮气、仪表风跨线，在仪表风压力不足时使用氮气补充，保证全厂气动阀门仪表风供应正常。在仪表风系统恢复正常后，将仪表风储罐压力升压至3MPa以上做备用。