وحدات تعبئة وتفريغ LNG المجمّعة (Skid)

تجمع وحدة تعبئة وتفريغ الغاز الطبيعي المسال (LNG) المجمّعة مسبقًا على هيكل واحد خطَّ السائل ووصلة إرجاع الأبخرة ودائرة التبريد المسبق (Cool-Down) وصمامات الإيقاف الطارئ والأجهزة التي تراقب هذه الخطوط، وذلك في المسافة الفاصلة بين خزان التخزين والصهريج البري. ولا تكمن قيمة الوحدة في مكوناتها منفردة، بل في أنها تحسم مسبقًا أمرين: ما الذي يُجمَّع على الهيكل في الورشة، وأين تلتقي الوحدة ببقية المنشأة بالضبط. لذلك يبدأ تحديد نطاق وحدة LNG بسؤال واحد: ما الذي يقع على الوحدة، وما الذي يبقى في جانب المنشأة؟

تُشرح سلسلة التعبئة العامة المؤلفة من المضخة والعدّاد وصمام التحكم وذراع التعبئة في صفحة أنظمة تعبئة الصهاريج. أما هذه الصفحة فتركّز على كيفية تجميع هذه السلسلة لسائل مبرّد (Cryogenic) وعلى نقاط اتصال الوحدة بالموقع. وتُعرض خطوات التعبئة في صفحة تعبئة صهاريج LNG، ويُناقش الاختيار بين التفريغ بالضغط أو بالمضخة في صفحة تفريغ صهاريج LNG.

ما الذي يميّز وحدة LNG عن وحدة نقل السوائل العادية؟

يغلي الغاز الطبيعي المسال عادةً عند نحو −162 °C تحت الضغط الجوي، مع اختلاف طفيف بحسب تركيبه، ويبدأ بالتبخر في كل نقطة يلامس فيها سطحًا أدفأ منه. وهذه الخاصية وحدها تحكم معظم قرارات التصميم: فالأنابيب والصمامات تنتقل مرارًا بين درجة حرارة المحيط ودرجة الحرارة المبرّدة، ما يستلزم استيعاب الانكماش الحراري عند الدعامات والشفاه، كما يلزم العزل للحد من دخول الحرارة ومن تكوّن الجليد على الأسطح الخارجية. وأي جيب يمكن أن يُحتجز فيه السائل بين صمامين مغلقين يصبح مصدرًا لارتفاع الضغط عند ارتفاع حرارته.

ويتأثر القياس كذلك؛ فالعدّادات تعمل على نحو سليم في التدفق أحادي الطور، بينما يحمل خط LNG مزيجًا من السائل والبخار إلى أن يبرد تمامًا. ويُعدّ التبريد المسبق للخط والعزل الحراري الموثوق على امتداد مقطع القياس الوسيلتين الرئيسيتين لإبعاد التدفق ثنائي الطور عن القياس.

المجموعات الوظيفية على الوحدة

دائرة التبريد وحماية الكمية المسلَّمة

قبل بدء النقل تُقرَّب أنابيب الوحدة من درجة حرارة LNG. وقد يُربك البخار الناتج في هذه المرحلة والدفعة الأولى المارّة في أنبوب دافئ عملَ المضخة والعدّاد معًا. وتشترط توصية المترولوجيا القانونية OIML R 117-1:2019 في أنظمة قياس LNG أن يبقى المنتج سائلًا داخل العدّاد وأن تُعرض الكمية بالكتلة، وتسمح بدائرة تدوير أو تبريد بعد العدّاد شريطة وجود مؤشر للتدفق فيها. ويتحول ذلك على الوحدة إلى سؤال تصميمي عملي: من أين تتفرع دائرة التبريد، وكيف يُستبعد المنتج المستخدم في التبريد من الكمية المسلَّمة؟ أما اختيار العدّاد وضبط الصفر في الظروف المبرّدة فتتناولهما صفحة وحدات القياس المبرّدة.

وتركيب العدّاد في حد ذاته قرار مستقل. إذ يذكر دليل صناعي لقياس نقل ملكية LNG أن كتلة LNG المحمَّلة في الصهاريج البرية تُحدَّد عادةً بوزن المركبة ممتلئة وفارغة على الميزان، وأن القياس الديناميكي بعدّادات كوريوليس والعدّادات فوق الصوتية يدخل تدريجيًا في التطبيقات صغيرة النطاق. ويوفّر مصنّعو العدّادات خيارات حساسات مخصصة للخدمة المبرّدة، غير أن الدقة الواردة في نشرة البيانات تخص العدّاد وحده ولا تعبّر عن عدم يقين النظام الذي يشمل أيضًا أسلوب التبريد والعزل والحساب.

النيتروجين ونقاط التصريف ومخارج صمامات الأمان

يجب إزالة الهواء من الخرطوم أو الذراع المبرّد قبل توصيله، وإزالة ما تبقى فيه من LNG وغاز قبل فصله. لذلك تُزوَّد الوحدات عادةً بوصلات لتغذية النيتروجين والتصريف، وتتوقف الطريقة المتبعة على إجراءات المشغّل وعلى توافر النيتروجين في الموقع. وتُمدَّد مخارج صمامات الأمان ونقاط التصريف إلى مجمّع التهوية أو الشعلة أو مجمّع BOG بحسب ما توفره المنشأة. ولأن بخار LNG عند درجة غليانه أثقل من الهواء في البداية ولا يرتفع إلا بعد أن يدفأ، فإن موقع نقاط التصريف واتجاهها يستحقان عناية خاصة في دراسة التخطيط.

نقاط الربط في الموقع وحدود التوريد

يدرج المعيار EN 1473 الخاص بتصميم منشآت LNG البرية وصلاتِ تعبئة وتفريغ الصهاريج البرية وعربات السكك الحديدية، مع خطوط إرجاع الأبخرة الخاصة بها، ضمن حدود المنشأة. أما المنشآت الأصغر التي تتراوح سعة تخزينها بين 5 t و200 t فيغطيها المعيار EN 13645. وعلى مستوى الوحدة يعني المنطق نفسه توثيق الجهة المسؤولة عن كل واجهة كتابيًا. ومن نقاط الربط المعتادة:

·         خط السائل القادم من خزان التخزين أو من مخرج المضخة

·         خط الإرجاع إلى الحيّز البخاري للخزان أو إلى مجمّع BOG

·         تغذية النيتروجين ومجمّع التهوية أو الشعلة

·         هواء الأجهزة للصمامات الهوائية والتغذية الكهربائية

·         إشارات نظام الإيقاف الطارئ في المحطة وكواشف الغاز والحرارة المنخفضة

·         التأريض وسماحيات موضع الصهريج وتوصيله

·         تبادل البيانات مع الميزان أو نظام أتمتة المحطة أو SCADA

المطابقة تُقيَّم للوحدة ككل

لا تثبت موافقة عدّاد أو صمام أو مرسِل مركّب على الوحدة، بمفردها، مطابقةَ الوحدة بأكملها. ويوضح دليل تطبيق توجيه ATEX الأوروبي أن من يجمع المعدات في تجميعة وظيفية يُعدّ صانعها، وعليه تقييم أي مخاطر اشتعال إضافية تنشأ عن الجمع بينها. كما يُتعامل مع تصنيف المناطق الخطرة ووظائف السلامة المستمدة من تقييم المخاطر ومتطلبات معدات الضغط وفق مواصفات المشروع والتشريعات السارية. ولا تنطبق الوثائق الموضوعة للنقل البحري مباشرة على وحدة الصهاريج البرية؛ فعلى سبيل المثال سُحب المعيار EN 1474-1 الخاص بأذرع النقل البحرية وحلّ محله EN ISO 16904 الذي يتناول واجهة السفينة والرصيف.

إسهام TLY Enerji

تقدّم TLY Enerji لمنشآت تعبئة وتفريغ صهاريج LNG خدمات تصميم الأنظمة وتوريد الأجهزة والصمامات والمضخات والهندسة والتركيب والتشغيل والصيانة. وفي مشاريع الوحدات المجمّعة قد يشمل ذلك اختيار المعدات انطلاقًا من بيانات العملية، وتنفيذ تسلسلات التبريد والإيقاف الطارئ في نظام التحكم، والتركيب والتشغيل في الموقع. ويُتفق في كل مشروع، عبر المواصفات الفنية، على الجهة التي تصنّع الوحدة وعلى حدود التوريد.

ما يلزم تحديده قبل طلب عرض لوحدة LNG

·         مهمة الوحدة: تعبئة فقط أو تفريغ فقط أو كلاهما، وعدد الصهاريج الموصولة في آن واحد

·         نوع خزان التخزين وضغط تشغيله وإجمالي كمية LNG المخزنة

·         أنواع الصهاريج المخدومة ومقاسات الوصلات، واستخدام الخراطيم أو الأذرع

·         زمن النقل المستهدف وموقع المضخة

·         طريقة تحديد الكمية: بالميزان أو بالعدّاد أو بكليهما

·         نقطة ربط البخار المُرجَع وسعة نظام BOG القائم

·         واجهات النيتروجين وهواء الأجهزة والطاقة والإيقاف الطارئ

·         تصنيف المناطق الخطرة وقيود الموقع والنقل

صفحات ذات صلة

·         أنظمة تعبئة صهاريج LNG: عملية التعبئة التي تخدمها الوحدة وأثر الظروف المبرّدة فيها.

·         أنظمة تفريغ صهاريج LNG: كيف يؤثر الاختيار بين التفريغ بالضغط أو بالمضخة في ترتيب الوحدة.

·         أنظمة الإيقاف الطارئ والسلامة للتطبيقات المبرّدة: طبقات السلامة التي تنتمي إليها صمامات الإيقاف على الوحدة.

·         وحدات القياس المبرّدة: تصميم مقطع القياس عند إضافة عدّاد إلى الوحدة.

·         البنية العامة لأنظمة تعبئة الصهاريج: سلسلة التعبئة المستقلة عن نوع السائل ومكوناتها.

أسئلة شائعة حول وحدات LNG

هل يمكن استخدام وحدة واحدة للتعبئة والتفريغ معًا؟

نعم، إذا صُمِّم ترتيب الصمامات بحيث يعكس مسار التدفق. غير أن اعتماد التفريغ على رفع ضغط الصهريج أو على المضخة يغيّر ترتيب الخطوط واتجاه وصلات البخار وتسلسل التحكم. وإذا تضمنت الوحدة عدّادًا، فينبغي أن يُحدَّد منذ البداية ما إذا كان سيقيس في الاتجاهين، وكيف ستُستخدم دائرة التبريد في كل وضع تشغيل.

هل يجب أن تحتوي وحدة LNG على عدّاد تدفق؟

ليس بالضرورة. ففي الصهاريج البرية تُحدَّد كتلة LNG المسلَّمة عادةً بوزن المركبة ممتلئة وفارغة. ويُضاف العدّاد عندما تلزم متابعة الكمية أثناء التعبئة، أو عند الحاجة إلى إيقاف آلي للدفعة، أو إذا نصّ العقد على القياس الديناميكي. وعند تركيبه يجب أن يضمن التصميم بقاء المنتج سائلًا أثناء القياس، وفصل تدفق التبريد عن الكمية المسلَّمة، وتحديد طريقة احتساب البخار المُرجَع.

لماذا تُعدّ دائرة التبريد جزءًا قياسيًا من الوحدة؟

عندما يدخل LNG خطًا دافئًا يتبخر بسرعة، ويتدفق السائل والبخار معًا حتى يبرد الخط. وقد يسبب ذلك مشكلات في المضخة وقراءات خاطئة في العدّاد وتقلبات مفاجئة في الضغط. وتتيح دائرة التبريد إيصال الخط إلى درجة حرارة LNG بطريقة مضبوطة وتوجيه البخار الناتج إلى مجمّع مناسب. لذلك يُعدّ التبريد في وحدات النقل المبرّدة وظيفة أساسية لا إضافة اختيارية.

هل ينطبق المعيار EN 1474 على وحدات الصهاريج البرية؟

تتناول سلسلة EN 1474 أنظمة النقل البحري. وقد سُحب الجزء EN 1474-1 الخاص بأذرع النقل وحلّ محله EN ISO 16904 الذي يغطي تصميم أذرع النقل البحرية لـ LNG واختبارها في المحطات البرية التقليدية. كما أن EN 1474-2 الخاص بالخراطيم موجّه للتطبيقات البحرية أيضًا. أما وحدات الصهاريج البرية فتُصمَّم استنادًا إلى وثائق منشآت LNG البرية ومواصفات المشروع والتشريعات السارية.