一种LNG低温卸料臂紧急脱离系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种LNG低温卸料臂紧急脱离系统及方法，低温卸料臂紧急脱离系统包括紧急脱离装置、卡紧连接机构、保冷绝热机构以及球阀机构，紧急脱离装置包括对接的上半部脱离本体和下半部脱离本体，并又卡紧连接机构的卡爪和碟簧加持锁紧，球阀机构包括设置在两个脱离本体内，且具有防回流结构的球阀，保冷绝热机构为上半部脱离本体的腔室内壁上，沿上半部脱离本体内部至上半部脱离本体外部方向布置的第一干燥层和第一真空层。脱离方法包括先同时关闭两个球阀，再打开卡爪并分离上半部脱离本体和下半部脱离本体。本发明专利技术采用卡爪和碟簧更为可靠的方式，克服锁紧和开启时间延迟，有效解决外部结冰和冻胀现象严重问题，并保障卸料臂的运行操作安全。的运行操作安全。的运行操作安全。

【技术实现步骤摘要】
一种LNG低温卸料臂紧急脱离系统及方法


[0001]本专利技术涉及低温流体输送用紧急脱离系统
，具体涉及一种LNG低温卸料臂紧急脱离系统及方法。

技术介绍

[0002]液化天然气LNG(Liquefied Natural Gas)接收终端可分为海上接收终端和陆地接收终端，也称作LNG接收站。海上LNG接收终端是近年提出的一种新的接收终端形式，目前在世界上已有工程实例。海上LNG接收终端又可进一步分为浮式接收终端和固定式接收终端，其中固定式接受终端与陆地接收终端类似。根据LNG接收终端形式的不同，采用的LNG卸料方式也不同。浮式液化天然气生产储卸装置FLNG(LNG Floating Production Storage and offloading Unit)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。
[0003]陆地接收终端目前在世界范围内已得到广泛的应用，并且随着天然气需求的增加仍在快速发展。LNG卸料臂是一种安装在陆地终端码头上或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。
[0004]综上，LNG刚性卸料臂关键技术涉及低温材料选型、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，加工制造及系统集成工作难，超低温密封、连接和泄漏监测难度高，以及整套低温卸料臂系统结构复杂，安全性要求高。卸料臂的性能是否本质安全，直接影响LNG接收站全系统的可靠运行。
[0005]LNG运输船与卸料臂连接后进行LNG输送作业，当遇到风浪流海况突变、发生意外的火灾或爆炸事故等，当卸料臂操作过程超过了规定的工作范围与安全余量的差值时，紧急脱离系统就会启动，LNG卸料臂与LNG运输船甲板和船侧迅速脱离。同时，在紧急脱离系统脱离过程中，液压系统会自动锁紧防止卸料臂在风载荷作用下的移动，使卸料臂在脱离后不会与其他设备发生碰撞，从而有效的保障LNG卸料臂和运输船的安全。
[0006]因此，紧急脱离系统作为卸料臂的关键核心部件，其结构设计和运行可靠性就显得尤为重要。目前LNG低温卸料臂技术采用的紧急脱离系统主要存在如下几方面的问题：
[0007](1)现有技术的紧急脱离系统结构设计存在缺陷
[0008]专利申请号为ZL201510724353.0的专利技术专利，公开了一种超低温流体装卸设备用紧急脱离装置，包括上、下两个球阀、驱动两个球阀同步开关的阀门开关机构以及设于两个球阀对接面外缘上的用于控制两个球阀相互锁紧或脱离的锁紧机构。该技术采用的相互锁紧机构为环状抱箍型式，在实际操作应用过程中存在密封性能不良，承压能力不强，锁紧和开启时间延迟等问题，难以实现快速安全脱离的成效。
[0009](2)现有技术的紧急脱离系统保冷绝热效果不理想
[0010]现有技术的紧急脱离系统没有采取任何保冷绝热措施，由于LNG的工况温度约为
‑
173℃，因此在如此超低温的工况下，紧急脱离系统内外温差大，导致其外部结冰和冻胀现象十分严重。如(1)中所述的现有专利中可以看出，现有技术得紧急脱离系统结冰冻胀的情况下，其外部的机械传动连锁机构将可能出现联动失效，导致紧急脱离功能无法启用，造成严重的安全事故。
[0011](3)现有技术的紧急脱离系统存在“回流”不稳定状况
[0012]由于紧急脱离系统与卸料臂的快速连接装置位置临近，快速连接装置的结构的特征，不可避免的导致LNG流动传输过程，在快速连接装置的内部出现湍流，这种湍流属于内部不稳定的流态，对LNG稳定的卸料传输非常不利，湍流同时会引发紧急脱离系统内部产生“回流”，即发生LNG逆流和晃荡，严重时产生水锤效应，影响卸料臂的运行操作安全。
[0013]由此，针对现有技术的LNG卸料臂紧急脱离系统结构设计存在缺陷、保冷绝热效果不理想、“回流”不稳定状况等行业亟待解决的关键问题。

技术实现思路

[0014]本专利技术的目的是提供一种LNG低温卸料臂紧急脱离系统及方法，以解决现有技术中LNG卸料臂紧急脱离系统结构设计存在缺陷、保冷绝热效果不理想、“回流”不稳定状况的问题。
[0015]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0016]一种LNG低温卸料臂紧急脱离系统，包括：
[0017]紧急脱离装置，所述紧急脱离装置包括共轴线对接的上半部脱离本体和下半部脱离本体，所述上半部脱离本体和所述下半部脱离本体的对接端上均向外一体形成有环状的凸沿结构，所述上半部脱离本体的另一端设有LNG进口端，所述下半部脱离本体的另一端设有LNG出口端，使紧急脱离装置的内部构成液化天然气自LNG进口端至LNG出口端流经的腔室；
[0018]卡紧连接机构，包括卡爪和碟簧，所述卡爪夹持在两个所述凸沿结构上，且所述卡爪转动安装在所述上半部脱离本体的外壳上，在所述上半部脱离本体的LNG进口端上套接有能够转动的转动支撑，所述碟簧的一端转动连接在所述转动支撑上，且所述碟簧的另一端转动连接在所述卡爪上，使卡爪、碟簧以及上半部脱离本体之间构成所述碟簧在自由状态下能够向卡爪施加推力，并驱动所述卡爪夹持两个所述凸沿结构的三角形结构构架；
[0019]球阀机构，所述球阀机构包括于紧急脱离装置内部设置在LNG进口端内侧的第一球阀，和设置在LNG出口端内侧的第二球阀，所述第一球阀和第二球阀的球体通道内均有防回流结构；
[0020]保冷绝热机构，所述保冷绝热机构包括第一干燥层和第一真空层，所述上半部脱离本体内部靠近LNG进口端的腔室内壁上，沿上半部脱离本体内部至上半部脱离本体外部的方向依次布置第一干燥层和第一真空层。
[0021]进一步地，所述转动支承通过轴承与滑道方式安装在所述LNG进口端处，并在所述上半部脱离本体的下方安装有液压油缸，所述液压油缸的缸体通过第一支承肋板与LNG进口端连接，所述液压油缸的活塞通过第二支承肋板与转动支承连接，所述第一支承肋板和第二支承肋板分别设置在所述上半本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LNG低温卸料臂紧急脱离系统，其特征在于，所述LNG低温卸料臂紧急脱离系统包括：紧急脱离装置，所述紧急脱离装置包括共轴线对接的上半部脱离本体和下半部脱离本体，所述上半部脱离本体和所述下半部脱离本体的对接端上均向外一体形成有环状的凸沿结构，所述上半部脱离本体的另一端设有LNG进口端，所述下半部脱离本体的另一端设有LNG出口端，使紧急脱离装置的内部构成液化天然气自LNG进口端至LNG出口端流经的腔室；卡紧连接机构，包括卡爪和碟簧，所述卡爪夹持在两个所述凸沿结构上，且所述卡爪转动安装在所述上半部脱离本体的外壳上，在所述上半部脱离本体的LNG进口端上套接有能够转动的转动支撑，所述碟簧的一端转动连接在所述转动支撑上，且所述碟簧的另一端转动连接在所述卡爪上，使卡爪、碟簧以及上半部脱离本体之间构成所述碟簧在自由状态下能够向卡爪施加推力，并驱动所述卡爪夹持两个所述凸沿结构的三角形结构构架；球阀机构，所述球阀机构包括于紧急脱离装置内部设置在LNG进口端内侧的第一球阀，和设置在LNG出口端内侧的第二球阀，所述第一球阀和第二球阀的球体通道内均有防回流结构；保冷绝热机构，所述保冷绝热机构包括第一干燥层和第一真空层，所述上半部脱离本体内部靠近LNG进口端的腔室内壁上，沿上半部脱离本体内部至上半部脱离本体外部的方向依次布置第一干燥层和第一真空层。2.根据权利要求1所述的一种LNG低温卸料臂紧急脱离系统，其特征在于：所述转动支承通过轴承与滑道方式安装在所述LNG进口端处，并在所述上半部脱离本体的下方安装有液压油缸，所述液压油缸的缸体通过第一支承肋板与LNG进口端连接，所述液压油缸的活塞通过第二支承肋板与转动支承连接，所述第一支承肋板和第二支承肋板分别设置在所述上半部脱离本体的两侧，且所述第二支承肋板与液压油缸的活塞转动连接。3.根据权利要求1所述的一种LNG低温卸料臂紧急脱离系统，其特征在于：所述卡紧连接机构沿所述上半部脱离本体的圆周方向均匀分布有多组，且所述上半部脱离本体靠近所述凸沿结构的外壳上固接有固定肋板，所述卡爪为三角形结构，其贴向紧急脱离装置的爪边上形成有用于夹紧两个所述凸沿结构的夹口，且该爪边置于所述上半部脱离本体的端部与固定肋板转动连接，所述碟簧的两端分别通过销轴与所述转动支承和所述卡爪远离紧急脱离装置的端部转动连接。4.根据权利要求1所述的一种LNG低温卸料臂紧急脱离系统，其特征在于：所述LNG低温卸料臂紧急脱离系统还包括球阀控制机构，所述球阀控制机构包括旋转电机、旋转螺杆、第一旋转轴、第二旋转轴以及第三旋转轴，所述第一旋转轴和第二旋转轴分别于所述上半部脱离本体的两侧，与所述第一球阀连接，所述旋转螺杆于所述上半部脱离本体的外部与所述第一旋转轴固接，所述旋转电机设置在旋转螺杆的一侧，且旋转电机的输出端上固接有与旋转螺杆啮合传动的电机齿轮，所述第三旋转轴与所述第二旋转轴同侧，并与所述第二球阀连接，且所述第三旋转轴和所述第二旋转轴远离球阀的端部通过传动齿轮组连接，且所述第三旋转轴和所述第二旋转轴的旋转方向相...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨亮，宋坤，赵顺喜，肖立，许佳伟，陈海平，范嘉堃，周其圣，邱灶杨，刘方剑，
申请(专利权)人：中海石油气电集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：