LNG泵在LNG加注站的选型应用分析
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作者:王高 罗斌 赛力克·米拉提汗
摘 要：近年来，随着我国加快LNG加气站建设布局，LNG作为交通能源的生力军愈发凸显其重要地位，LNG加注站的安全平稳高效运行成为行业基础，LNG加主站核心设备的选型与应用成为投资者关心的话题。实现加注功能的动力输出设备是LNG加气站的核心，主要包括低温潜液泵和高压柱塞泵两个类型，本文对这两种设备进行对比分析，希望对广大投资者的投资决策提供有益参考。
关键词：LNG加气站;低温潜液泵;柱塞泵
一、情况简介
（一）特点
低温潜液泵，是一种在低温环境下使用的高速离心式液体泵，它的叶轮工作在液面以下。当电机带动叶轮旋转时，叶轮对低温介质作功，介质从叶轮中获得了压力能和速度能。当介质流经导流器时，部分速度能将转变为静压力能。介质自叶轮抛出时，叶轮中心成为低压区，与吸入液面的压力形成压力差，于是液体不断的被吸入，并以一定的压力排出，流畅不间断。
低温柱塞泵是一种正变量的体积泵，主要运用流量小，输出液体压力较高（20Mpa）的不受污染的场合，低温柱塞泵与其他泵相比，故障率较高，稳定性较差，其故障主要表现为，泵后压力低和效率低（压力上升慢）。低温柱塞泵工作前半个周期是吸入液体，后半个周期是排出液体，排液是间断式的，并非是连续的，流量和压力不稳定。
（二）使用现状
由于我国LNG、L-CNG 加气站设备的开发、生产相对较晚，早期建设的LNG、L-CNG加氣站的关键设备LNG潜液泵、柱塞泵均采用进口设备。随着加气站建设的快速发展，我国的研发、生产厂商攻克了材料、密封件等一系列难题，已生产了一系列LNG、L-CNG加气站配套设备。设备厂家方面，主流厂家均选择低温潜液泵作为LNG加气站建设用泵，有个别公司选择LNG柱塞泵作为LNG加气站建设用泵;终端用户方面，绝大多数客户选用低温潜液泵作为LNG加气站核心设备，极少数用户选用低温柱塞泵。
二、潜液泵和柱塞泵的对比分析
（一）主要指标对比
低温潜液泵采用变频器控制，入口压力为0.2～1.0MPa，泵池缓冲储存液体，泵出口恒定输出压力，一般为1.5MPa，压力低泵转速加快，压力高会自适应降低转速;低温柱塞泵电机转速不可调，入口压力为0.4～1.0MPa，泵前无储存缓冲，泵出口压力在1.6MPa～2.5MPa 之间。
（二）安全性
低温潜液泵为浸润型离心泵，完全浸泡在LNG液体内，转动平稳，无碰撞和活塞环摩擦发热的问题，没有意外爆炸的风险、噪音极低，小于5分贝;低温柱塞泵原理和水枪一样，缸体约为Ф50mm，压缩行程为40mm左右，为了保证流量，压缩频率极高，活塞环与缸体在LNG液体未及时进入的情况下，极容易发热，当温度上升到一定程度，就会出现烧缸或爆缸，进一步产生次生灾害，且噪音在70分贝以上。
（三）运营成本
低温潜液泵，一泵带动两台加液机，功率11KW，能耗低，设计流量20m3/h，LNG加注量可达到30～40吨/日，可同时操作卸液、加液流程，在卸液状态下，当有车辆加气时，直接插枪按加气即可，加注完毕可由控制系统自动转换;操作时间较短，2小时可卸完20吨LNG，每辆车加液时间3～5分钟;维修费用低，新设备可保证8000小时无故障，1～3年内不需维修，6年内维修费约1万元。
低温柱塞泵，单站必须配备2台或2台以上，单泵可以带多台加液机，功率22KW，耗电量大，设计流量20m3/h，不能实现卸液、加液同时操作功能，一般流量少于潜液泵所带LNG加液机加注流量;操作时间较长，3～4小时卸完20吨LNG;维修费用高，柱塞泵的活塞环和密封填料的理论寿命600～1000小时，受摩擦发热影响，一般每年需要更换6次密封填料，一旦缸体拉伤，就需要整体更换泵头，6年内更换填料36次，每次5000元，更换泵头1次，每次3万，6年内维修费约21万。
（四） BOG损耗
使用低温潜液泵，从储罐出液到真空泵池，再溢流回到储罐气相，管道较短，一般控制在12米内，从空气中吸收热能极少，泵体运转平稳，几乎不发热，日均产生BOG量小于50Nm3/h;使用低温柱塞泵，从储罐出液到泵头入口，因泵头高频振动，必须增加金属软管来减震，泵内活塞环高频撞击、摩擦，产生大量的热量，增加LNG气化量，柱塞泵产生的BOG要远远大于低温潜液泵。
（五）经济性
低温潜液泵价格略贵，每台9万元，加气站成套设备先进，整站估价较高，得到国内大的能源公司一致认可。
低温柱塞泵价格低廉，每台2万元，但加气站设备工艺落后，整站估价低，维修费用非常高，改造时安监、消防手续审批难度大。
三、结论
综上所述，低温潜液泵的工艺先进，维修方便，使用范围广，深受广大用户的青睐;低温柱塞泵的工艺落后，维修费用高，能耗多、损耗大。
参考文献：
[1] 陈子如，邓志晟，吴波，汪国洪.国产LNG潜液泵和L-CNG高压柱塞泵的选型与应用/石油库与加油站.第28卷第2期总第162期， 2019（162）：21.
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