BOG压缩机在液化石油气基地的应用

摘 要：介绍了在液化石油气基地用压缩机处理蒸发气时的工艺流程、压缩机容量的调节、辅助设备的自动控制以及压缩机的报警和连锁保护控制系统。

1 前言
通常情况下，低温丙烷（C3）罐内液体温度为-40～-42℃，而低温了烷（C4）罐内液体温度为0～-2℃；正常运行时，罐压一般都保持在5～11KPa。尽管罐体有很厚的保温层，但由于罐壁以及工艺管线等与外界的换热，低温罐内液体会部分吸热蒸发，形成蒸发气（BOG 即Boil Off Gas），从而导致罐内压力上升。如何维持低温储罐的保冷运行，是液化石油气基地的主要任务。BOG压缩机担当了这一重任，而一般使用电机驱动是二级双作用往复活塞式压缩机。
2 压缩制冷的基本工艺流程
采用压缩机直接压缩BOG制冷的基本流程是（以C3低温储罐T-1为例，见图1）：当C3低温储罐T-l内压力上升时，启动压缩机，将罐内BOG引入压缩机入口缓冲罐D-1，经缓冲和分离后引入压缩机一级（1st stage）入口，入口压力即为罐压，温度一般为-l0～-20℃之间，经一级压缩后，BOG被压缩至0.3～0.35MPa，温度升为50～60℃，然后由一级出口进入闪蒸罐D-2，经闪蒸后BOG温度降至0℃左右，再进入压缩机二级（2nd stage）入口，经二级压缩后，温度升为60～90℃，而压力升至1.5MPa左右，高压气体随即进人水冷凝器E-l，换热后被液化成液体，进入C3液体回收罐D-3，再由D-3进入出货高压罐T-3出货。
3 压缩机容量的调节
压缩机的容量是根据储罐BOG最大产生量来确定的。压缩机选定以后其容量是恒定的。如果吸入的气量大于罐内BOG的产生量，罐压就会下降，当罐压下降到一定程度时，为了补偿压缩机入口的气量缺乏，可以采取以下两种措施：
（1）压缩机二级出口气相返回到入口闪蒸罐D～2，即图中通过D-2压力P-2来控制阀门PV-2的控制回路部分。这里，P-2设定值为300KPa，若D-2压力高于此值，阀PV-2关闭，若D-2压力低于此值，阀PV一2即打开进行气相返回。
（2）可以通过压缩机入口卸载来减少吸入气量，即将压缩机容量由100％降为50％。对于隔膜式（Diaphragm-type）的卸载装置，由仪表风操纵的入口气阀卸载装置限制阀板的自由运动，使入口气阀保持在打开状态。由于吸入的气体不被压缩并被排出重新回到入口。这样，若双作用气缸的一端（气缸端或曲轴端，一般为气缸端）被卸载，则压缩机的容量变成50%若两端都被卸载，则变成0%。
当压缩机入口气体缺乏量小于压缩机容量的50％时，采用上述（1）方法，即气相返回；而当此缺乏量大于压缩机容量的50％时，采用上述（2）方法，即将压缩机降载至50％。
4 辅助设备的自动控制
C3液体回收罐D-3的压力由PV-3A/B控制，将D-3压力P-3设定为l.5MPa，当D-3实际压力低于此值时，PV-3A打开，PV-3B关闭，引入压缩机出口气体，使其压力回升，而当D-3实际压力高于此值时，PV-3A关闭，PV-3B打开，多余气体被引入火炬F-1叫烧掉。
闪蒸罐D-2液位的控制很重要，D-2的高液位容易导致压缩机带液而损坏，液位太低又起不到作用。我们将其液位L-l设定为0.4m，并通过DCS（Distributed Control System）上的选择开关确定由LV-1A或LV-1B来控制其液位，LV-1A将液体输出到高压出货罐T-3，当T-3已满或不用时，使用LV—1B将液体输出到低温储罐T-1。
5 压缩机的报警和连锁保护控制系统
为了保证压缩机安全正常运行，我们为其装配了一整套报警和连锁保护控制系统，主要有以下内容：
（l）预报警系统
①主机轴承温度
包括对轮侧的主机轴承温度和与对轮相对侧的主机轴承温度。这两个轴承温度的高报设定值为60℃，当主机轴承温度超过60℃时，系统报警，操作员要紧急处理，以保护主机轴承免受损坏。
②润滑油压力和温度
润滑油可以称作是压缩机的"血液"，它可以润滑各部件，减少磨损，降低部件温度，还可以起到密封，减振，防锈蚀等作用。BOG压缩机配备有专门的润滑油泵，开压缩机前要先启动油泵运转。要保证压缩机正常运行，对润滑油的压力和温度都有严格的要求，油温高报值设定为55℃，油压低报值设定值为0.175MPa，超过相应的指标，系统都会预报警。
③0%负荷10分钟预报警
若压缩机在0％负荷的状态下运行超过10分钟，系统即会报警，提醒操作员增加负荷或停机。
④电机轴承温度
分对轮侧的电机轴承温度和与对轮相对侧的电机轴承温度两个。这两个轴承温度的高报设定值为80℃。
（2）连锁停机保护系统
①压缩机一级入口气体压力
该压力低报设定值为2KPa，若低温储罐压力很低致使压缩机一级入口压力降至2KPa时，系统报警并连锁自动停机。
②一级出口气体压力
该压力高报设定值为0.42MPa，若压缩机一级出口气压高至0.42MPa时，系统报警并连锁自动停机。
③二级出口气体压力
该压力高报设定值为1.88MPa，若压缩机二级出口压力高于该值时，系统报警并连锁自动停机。
④一级出口气温
该温度高报设定值为100℃，若压缩机一级出口气温高于该值，则系统报警并连锁自动停机。
⑤二级出口气温
该温度高报设定值为150℃，当压缩机二级出口气温高于该值时，系统报警并连锁自动停机。
⑥电机轴承温度
前面5（1）④介绍了电机轴承温度高预报警值（80℃），若操作员失职或由于其他原因而未作处理，当电机轴承温度继续上升至90℃时，就会高高报警并连锁自动停机。
⑦润滑油压力
前面5（1）②讲了润滑油压力低预报警值（0.175MPa），若该压力继续下降至0.15MPa时，就会低低报警并连锁自动停机。
⑧0负荷15分钟
前面5（l）③提到若压缩机在0负荷状态下运行达10分钟即会预报警，若在这种状态下继续运行达到15分钟时，就会报警并连锁自动停机。
6 结束语
BOG压缩机是液化石油气基地的"心脏"，正是通过它不断地把BOG压缩后冷凝成液体来控制低温储罐的压力和温度，从而保证液化石油气基地的正常和安全运转。