LNG卸料臂紧急脱离装置结构及液压系统设计
Structure and Hydraulic System Design of Emergency Release System for LNG Unloading Arm
液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)因安全、清洁、高效、储存效率高等特点受到广泛关注,国内天然气处于供不应求状态,需从国外进口.进口LNG由运输船运输至沿海接收站,通过接收站LNG卸料臂与运输船歧管相连将LNG运送至接收站大型储罐.在装卸LNG过程中,当发生台风、海浪等突发情况会使运输船漂离工作区域,需将卸料臂与运输船紧急脱离,否则运输船拉扯卸料臂会导致LNG泄漏,甚至引起爆炸等严重事故.为此,需在卸料臂上安装紧急脱离装置,使卸料臂与运输船快速脱离.国内缺乏相应的理论设计依据,尚未对大口径超低温紧急脱离装置进行研究和设计,设备长期依赖进口.国外产品存在保压时间减少,液压油泵起动频繁,各相关液压元件频繁动作等问题,将会导致紧急脱离装置不能正常脱口.随着我国LNG接收站的建设,对LNG卸料臂紧急脱离装置的研究迫在眉睫.本文以16英寸LNG卸料臂紧急脱离装置为研究对象,主要进行结构、液压系统设计,并采用有限元分析对其温度场及应力场进行分析以验证结构设计合理性.研究成果解决了产品长期依赖进口和国产化难的问题,为其设计及理论研究提供参考依据.针对紧急脱离装置功能要求,确定装置总体方案为双球阀加紧急脱离接头的形式,驱动方式为液压驱动方式.根据紧急脱离装置方案设计制定设计要求,为结构及液压设计提供依据.根据功能特点将紧急脱离装置分为双球阀部件、传动部件、紧急脱离接头部件.通过对每个部件详细分析,设计装置结构,并绘制各组件三维建模,完成紧急脱离装置总体建模.其中双球阀设计属于非标设计,球阀阀体采用一体化结构设计,阀座与阀芯采用新型结构设计,使结构更加紧凑.传动机构采用四连杆结构,保证两球阀开启与关闭的同步性.紧急脱离接头采用四夹板结构设计,实现卸料臂与运输船安全可靠脱离.考虑介质压力和温度载荷共同作用下对紧急脱离装置球阀结构的影响,利用有限元分析软件对超低温工况下球阀进行温度场分析和应力耦合分析.判断最大应力与材料许用应力的关系,验证球阀设计强度的可靠性.根据液压系统设计要求设计液压系统原理图,并对各个单元回路原理进行分析.针对现有卸料臂及紧急脱离装置液压系统内泄漏问题,设计新型无泄漏换向阀组,通过试验初步验证该阀组密封良好,并将其应用于广东大鹏LNG接收站卸料臂液压系统,验证设计的正确性.通过本文的研究为LNG卸料臂紧急脱离装置的研究和发展提供一定参考依据.
- 作者：
- 徐坤
- 学位授予单位：
- 重庆科技学院
- 专业名称：
- 石油与天然气工程(专业学位)
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2018年
- 导师姓名：
- 周雄；李永红
- 中图分类号：
- TE975
- 关键词：
- 卸料臂；紧急脱离装置；结构设计；有限元分析；液压设计
- Unloading arm; emergency disengagement device; structural design; finite element analysis; hydraulic design;