Блок налива и слива сжиженного природного газа (СПГ) в блочном исполнении на раме (skid) объединяет на одной несущей конструкции жидкостную линию, подключение возврата паров, контур захолаживания, клапаны аварийного останова и приборы, контролирующие эти линии, — всё, что находится между резервуаром хранения и автоцистерной. Ценность блока не столько в отдельных компонентах, сколько в том, что он заранее определяет: какие функции собираются на раме в заводских условиях и где именно блок стыкуется с остальной установкой. Поэтому формирование объёма поставки начинается с вопроса: что находится на блоке, а что остаётся на стороне объекта?
Типовая цепочка налива — насос, счётчик, регулирующий клапан, наливной стояк — описана на странице «Системы налива автоцистерн». Здесь речь идёт о том, как эта цепочка компонуется для криогенной жидкости и какие интерфейсы блок имеет на площадке. Последовательность налива рассмотрена на странице о наливе СПГ в автоцистерны, а выбор между сливом за счёт давления и насосным сливом — на странице о сливе СПГ.
Чем блок для СПГ отличается от обычного блока перекачки жидкости?
СПГ при атмосферном давлении кипит, как правило, при температуре около −162 °C (в зависимости от состава) и начинает испаряться везде, где соприкасается с более тёплой поверхностью. Это свойство определяет большинство проектных решений. Трубопроводы и арматура многократно переходят от температуры окружающей среды к криогенной, поэтому температурные деформации учитываются в опорах и фланцевых соединениях. Изоляция нужна и для ограничения теплопритока, и для контроля обмерзания наружных поверхностей. Любой участок, где жидкость может оказаться запертой между закрытыми клапанами, при нагреве становится источником роста давления.
Это касается и учёта. Расходомеры корректно работают в однофазном потоке, а в линии СПГ до полного захолаживания движется смесь жидкости и пара. Предварительное захолаживание линии и надёжная теплоизоляция измерительного участка — основные способы не допустить двухфазного потока в зону измерения.
Функциональные группы на раме блока
Функциональная группа | Назначение на блоке | Базовый объём или опция |
Криогенная запорная и регулирующая арматура | Направляет поток, задаёт скорость налива, отсекает линию для обслуживания | Базовый объём |
Клапаны аварийного останова (ESD / ПАЗ) | Закрывают жидкостную и паровую линии по аварийному сигналу | Базовый объём; требуемый уровень функции безопасности определяется анализом рисков |
Контур захолаживания и рециркуляции | Охлаждает линию перед перекачкой и не допускает попадания первичного пара и тёплого потока в отпущенное количество | Базовый объём; при наличии счётчика точка врезки выбирается с учётом правил учёта |
Линия возврата паров | Отводит вытесненные из цистерны пары в резервуар или в систему отпарного газа (BOG) | По проекту; зависит от способа налива |
Массовый расходомер | Динамически измеряет перекачанное количество в единицах массы | Опция; не требуется, если количество определяется взвешиванием |
Приборы давления и температуры | Контроль захолаживания, давления в цистерне и разрешающих условий | Базовый объём |
Клапаны сброса при тепловом расширении | Ограничивают рост давления жидкости, запертой между двумя клапанами | Базовый объём; направление сброса согласуется с объектом |
Азотные подключения | Инертизация и опорожнение рукава или стояка до и после подключения | По проекту |
Интерфейс рукава или стояка, разрывная муфта | Подключение к цистерне и безопасное разъединение при смещении машины | По проекту |
Местный щит управления | Последовательность захолаживания и перекачки, блокировки, сигнализация | По проекту |
Захолаживание и защита отпущенного количества
Перед началом перекачки трубопроводы блока доводятся до температуры, близкой к температуре СПГ. Пар, образующийся на этом этапе, и первая порция потока через тёплую трубу могут нарушить работу и насоса, и счётчика. Рекомендация по законодательной метрологии OIML R 117-1:2019 требует, чтобы в измерительных системах СПГ продукт в счётчике оставался жидким, а количество отображалось в единицах массы; при этом допускается контур рециркуляции или захолаживания после счётчика при наличии индикации расхода в нём. На уровне блока это превращается в практический вопрос: откуда отводится линия захолаживания и как исключить продукт, использованный для охлаждения, из отпущенного количества? Выбор счётчика и установка нуля в криогенных условиях рассмотрены на странице «Криогенные блочные узлы учёта».
Устанавливать ли счётчик вообще — отдельное решение. Отраслевое руководство по коммерческому учёту СПГ отмечает, что массу СПГ, налитого в автоцистерну, обычно определяют на автомобильных весах по разнице полной и порожней массы, а динамический учёт кориолисовыми и ультразвуковыми расходомерами постепенно внедряется в малотоннажных коммерческих применениях. Производители предлагают специальные исполнения датчиков для криогенной службы, однако точность из технического паспорта относится только к самому счётчику и не отражает неопределённость системы, в которую входят также режим захолаживания, изоляция и вычисления.
Азот, дренажи и выходы предохранительных клапанов
Перед подключением криогенного рукава или стояка из него необходимо удалить воздух, а перед отключением — остатки СПГ и газа. Поэтому на блоке, как правило, предусматривают подключения для подачи азота и дренажа; конкретный метод зависит от регламента эксплуатирующей организации и наличия азота на объекте. Выходы предохранительных клапанов и дренажные точки выводятся в тот коллектор, который предусмотрен объектом: сбросной, факельный или коллектор BOG. Пары СПГ при температуре кипения поначалу тяжелее воздуха и поднимаются лишь по мере прогрева, поэтому размещению и ориентации точек сброса уделяют отдельное внимание при разработке генплана.
Интерфейсы на площадке и граница поставки
Стандарт EN 1473, посвящённый проектированию береговых установок СПГ, относит к границам установки узлы налива и слива автоцистерн и железнодорожных цистерн — каждый с линией возврата паров. Небольшие установки с объёмом хранения от 5 t до 200 t относятся к области EN 13645. На уровне блока та же логика означает письменное закрепление ответственности за каждый интерфейс. Типичные подключения на площадке:
· Жидкостная линия от резервуара хранения или с нагнетания насоса
· Линия возврата в паровое пространство резервуара или в коллектор BOG
· Подача азота и сбросной или факельный коллектор
· Воздух КИП для пневмоприводной арматуры и электропитание
· Сигналы системы аварийного останова терминала, газоанализаторов и датчиков низкой температуры
· Заземление, блокировки положения и подключения цистерны
· Обмен данными с весами, системой автоматизации терминала или SCADA
При определении границы поставки важно заранее ответить на несколько вопросов: входит ли наливной стояк или рукав в блок, установлен ли насос на раме или внутри резервуара, кто изолирует трубопроводы на площадке и можно ли перевезти блок одним транспортным местом. От этих ответов напрямую зависит объём криогенной сварки и изоляционных работ, остающихся на объекте.
Соответствие оценивается для блока целиком
Отдельное разрешение на счётчик, клапан или преобразователь, установленный на блоке, само по себе не подтверждает соответствие блока в целом. Руководство Европейской комиссии по применению директивы ATEX поясняет, что тот, кто объединяет оборудование в функциональную сборку, становится её изготовителем и обязан оценить дополнительные опасности воспламенения, возникающие из сочетания компонентов. Классификация взрывоопасных зон, функции безопасности, определяемые анализом рисков, и требования к оборудованию под давлением рассматриваются по проектной спецификации и действующим нормам. Документы для морской перегрузки нельзя напрямую переносить на блок для автоцистерн: например, EN 1474-1 о морских перегрузочных стояках отменён и заменён EN ISO 16904, который касается интерфейса «судно — берег».
Участие TLY Enerji
Для объектов налива и слива СПГ в автоцистерны TLY Enerji выполняет проектирование систем, поставку приборов, арматуры и насосов, инжиниринг, монтаж, пусконаладку и техническое обслуживание. В проектах блоков это может включать подбор оборудования по технологическим данным, реализацию последовательностей захолаживания и ESD в системе управления, монтаж и пусконаладку на площадке. Кто изготавливает блок и где проходит граница поставки, определяется в каждом проекте по техническому заданию.
Что определить до запроса предложения на блок
· Назначение блока: только налив, только слив или оба режима; сколько цистерн подключается одновременно
· Тип резервуара хранения, рабочее давление и общий запас СПГ
· Типы обслуживаемых цистерн, размеры присоединений, рукава или стояки
· Целевое время перекачки и расположение насоса
· Способ определения количества: весы, счётчик или оба
· Точка подключения возвращаемых паров и производительность существующей системы BOG
· Интерфейсы по азоту, воздуху КИП, электропитанию и аварийному останову
· Классификация взрывоопасных зон, ограничения площадки и транспортировки
Связанные страницы
· Системы налива СПГ в автоцистерны: Процесс налива, который обслуживает блок, и влияние криогенных условий на него.
· Системы слива СПГ из автоцистерн: Как выбор между сливом давлением и насосом влияет на компоновку блока.
· Криогенный аварийный останов и безопасность: Уровни защиты, к которым относятся отсечные клапаны блока.
· Криогенные блочные узлы учёта: Проектирование измерительного участка при добавлении счётчика.
· Общая структура систем налива автоцистерн: Цепочка налива, не зависящая от вида жидкости, и её компоненты.
Частые вопросы о блоках налива СПГ
Можно ли использовать один блок и для налива, и для слива?
Можно, если схема арматуры позволяет менять направление потока. Однако способ слива — за счёт повышения давления в цистерне или насосом — меняет компоновку линий, направление паровых подключений и логику управления. Если на блоке предусмотрен счётчик, с самого начала нужно определить, должен ли он измерять в обоих направлениях и как контур захолаживания используется в каждом режиме.
Обязателен ли расходомер на блоке налива СПГ?
Не обязательно. Для автоцистерн отпущенную массу СПГ обычно определяют взвешиванием полной и порожней машины. Счётчик добавляют, когда количество нужно контролировать в ходе налива, требуется автоматическое завершение дозы или договор предусматривает динамический учёт. При установке счётчика проект должен обеспечить жидкое состояние продукта при измерении, отделить поток захолаживания от отпущенного количества и определить, как учитываются возвращённые пары.
Почему контур захолаживания относят к базовому объёму блока?
СПГ, поступающий в тёплую линию, быстро вскипает, и до охлаждения линии жидкость и пар движутся вместе. Это может вызвать проблемы в работе насоса, ошибочные показания счётчика и резкие колебания давления. Контур захолаживания позволяет управляемо довести линию до температуры СПГ и направить образовавшийся пар в подходящий коллектор. Поэтому в криогенных блоках перекачки захолаживание — основная функция, а не дополнительная опция.
Применим ли стандарт EN 1474 к блокам для автоцистерн?
Серия EN 1474 относится к морским системам перегрузки. Часть EN 1474-1 о перегрузочных стояках отменена и заменена стандартом EN ISO 16904, который охватывает проектирование и испытания морских стояков СПГ на традиционных береговых терминалах. EN 1474-2 о перегрузочных рукавах также ориентирован на морское применение. Блоки для автоцистерн проектируются с опорой на документы для береговых установок СПГ, проектную спецификацию и действующие нормы.