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第一节天然气的性质
天然气一般分为四种:
从气田开采出来的气田气,也称为纯天然气;
伴随石油一起开采出来的石油气,也称为石油伴生气;
含石油冷藏轻质馏分的凝析气田气;
从井下煤层抽出的煤矿矿井气。
天然气中甲烷含量一般不少于90%,发热值约为34.3~36MJ/Nm³
。
当天然气浓度在一定范围时,如遇明火就会发生燃烧或者爆炸。
在一定条件下可燃性气体和空气的混合物有两个可燃性极限。
高限是此气体混合物可能进行燃烧时燃料气体的最高浓度,而底限是此气体混合物可能进行燃烧时燃烧气体的最低浓度,爆炸极限为5%~15%(体积比)。
1.1天然气的质量标准
国家质量技术监督局发布的国家标准(GB18047-2000)适用于气田、油田采出经预处理后通过管道输送的商品天然气。
1.1.1民用天然气的质量指标
民用天然气按天然气的高位发热量不同可分为A组和B组,并按用途不同可将A、B两组商品天然气按性质和组分含量分为一级、二级和三级三个等级;
三个等级以外的天然气,供需双方可用合同或协议确定其具体要求。
表1-1
项目
质量指标
一级
二级
三级
高伴发热量/(MJ/m³
)
>
31.4
总硫(以硫计)/(mg/m³
≤120
121~200
201~408
硫化氢/(mg/m³
≤6
6.1~20.0
——
二氧化碳(体积%)
≤3
水
无游离水
民用气即为车用天然气的原料气,原料气详细气质要求:
表1-2
H2S
<
20mg/m³
CO2
3%(V/V)
低热值
31.4MJ/m³
O2
0.5%(V/V)
含尘量
5mg/m³
,颗粒直径<
10μm
总硫(以硫计)
200mg/m³
不含游离水
1.1.2车用天然气的质量指标
汽车用压缩天然气质量必须符合现行国家的有关标准,按照《汽车用压缩天然气质量标准(GB18047-2000)》。
表1-3
0.5%(v/v)(15mg/m³
压力
20~25MPa
水露点
≤-13℃
1.2天然气的主要性质
天然气混合物的密度一般为0.7~0.75kg/m³
,空气密度为1.293kg/m³
,在常压下天然气的密度比空气小,因此管道泄漏出来的天然气油向上的上升力,在室内的天然气会积聚在房间顶部。
表1-4
甲烷密度
0.715kg/m³
沸点
-161℃
爆炸极限
5-15%
自燃点
700℃
临界温度
-82.6℃
辛烷值
130
临界压力
4.6MPa
天然气混合密度
0.7~0.75kg/m³
第二章加气站整体工艺介绍
2.1常规加气站
本操作规程编制背景为常规(标准)加气站。
标准加气站每个站内均有进气、调压、脱水、压缩、储气、售气系统及相关的辅助设备,各站从城市燃气管道或城市调压站上接气。
加气站流程简图如下
图2—1
加气站各个设备系统的作用:
(1)进气计量设备(流量计):
用以计量从天然气管线进入加气站的气量;
(2)脱水干燥装置:
用以除去气体中的机械杂质、水份、油份等;
(3)气体增压设备(天然气压缩机):
把气体从较低压力提高到所需高压的机械与电气设备;
(4)地下储气井装置:
把生产出的高压气体分别储存在地下储气井,以满足对汽车快速充气需要;
(5)顺序充装控制盘:
包括为满足充气需要的程序控制设备,以及用于检测、保护设备等;
(6)售气设备(加气机):
用于对汽车加气的气枪与计量设备等。
第三章CNG加气站设备介绍
第一节低压系统工艺步骤
图3—1
3.1低压系统工艺介绍
低压系统是由进气调压系统和干燥装置系统共同组成。
3.1.1低压系统操作步骤
观察进站主阀前面的压力表,确认进站压力处于正常范围时,开启进站主阀阀A,然后依次开启阀B,阀C,阀D,阀E,此时阀F,阀G处于关闭状态。
使用脱硫塔A作为工作塔,脱硫塔B备用。
经过节点A处,气体依次流过阀H、阀I、阀J、阀M、阀N,此时,阀K,阀L处于关闭状态。
第二节调压系统工艺操作步骤
3.2按照调压阀可能发生的三种故障情况,我们将操作步骤对此分别介绍
(1)在不影响生产的情况下,仅对过滤器和调压阀进行维护:
检修时,启用旁通的步骤:
缓慢开启蜗轮蜗杆球阀(以下简称球阀)F,缓慢关闭球阀B,再缓慢关闭球阀C。
气体运行线路由原来的“1—2—3—4”变为了现在的“1—5—8—6—3—4”。
运行线路“2”上的球阀B和球阀C之间泄压后能够安全更换、清洗过滤器和调压阀。
(2)在不影响生产的情况下,仅对流量计进行维护:
缓慢开启球阀G,缓慢关闭球阀D,再缓慢关闭球阀E。
气体由原来的“1—2—3—4”变为了现在的“1—2—6—9—7—4”。
运行线路“3”上的球阀D和球阀E之间泄压后能够实现安全更换流量计。
(3)在不影响生产的情况下,对过滤器和调压阀以及流量计进行维护:
缓慢开启球阀F,缓慢开启球阀G,再依次缓慢关闭球阀B和球阀E,最后缓慢关闭球阀C和球阀E。
气体由原来的“1—2—3—4”变为了现在的“1—5—8—9—7—4”。
3.3调压系统操作的注意事项
调压系统平时操作的时候比较少,阀门的启闭要求缓慢,人必须站在阀门的侧面,进气高效过滤器要求至少一个月排污一次,流量计读数要求每天进行记录。
3.4维护保养及检查
进站调压系统根据公司实行的三级检查制度,操作工每天每小时巡查一次,站长每周全面检查一次,公司每月全面检查一次。
3.3.5应急预案
3.3.5.1低压区域进气安全阀因压力过高跳阀
(1)当配气站输入的天然气压力超过整定压力时,安全阀启跳;
(2)发现第一时间大声呼救,同时,关闭站内进气阀门;
(3)通知配气站关闭输入阀;
(4)压缩机紧急停机(操作工关闭压缩机进气阀,并用排污阀泄去压缩机组压力),断电;
关闭储气井进出口阀;
(5)现场加气岛员工听到呼救后,立即停止加气,启动应急预案,当班灭火组人员立即将就近灭火器快速提至事发地点,进行扑救;
接好消防水带,稀释天然气;
(6)疏散事故现场人员、车辆,禁止所有车辆启动(需手推出站外);
(7)警戒组人员控制事故现场,将站内人员、车辆疏散后,在站出入口拉起警戒线,严禁无关人员、车辆进入;
(8)如果有人受伤,救护组人员立即送往医院治疗,或拨打120求救。
(9)报告站长,站长在接到报告后,立即赶往事故现场,作进一步的检查处理;
随时向公司相关部门汇报现场情况。
第三节压缩机
压缩机是标准CNG站核心部分之一。
低压气体通过各级活塞在气缸里压缩,最终排出高压气体。
3.3压缩机工艺流程
压缩机工艺流程见下图。
图3-2
3.3.1压缩机操作规程
(1)开车前准备。
a、检查压缩机、电机、飞轮连接处有无松动、裂纹、破损等情况,开盘车2—3圈观察是否有异常现象。
b、检查各种仪表、阀门、管线等是否正常。
c、检查注油器油位、曲轴箱油位。
摇动注油器手柄,检查各级注油器是否正常。
d、检查冷却水池水位、水泵、冷却物质循环系统各阀门是否正常。
e、打开进气总阀,将进气压力调节在0.3Mpa至0.5Mpa左右。
f、开启电源总开关,查看电压是否在380V±
5%范围。
(2)开车
a、开启L型电控空气开关,切换到“自动”工作状态。
b、闭合水泵,水塔空气开关,启动水泵,使冷却水开始循环,并注意有无异常现象。
查看仪表水压在0.15~0.40Mpa的范围。
c、开启压缩机各级排污阀,泄压。
d、启动主机,油泵开始运行。
注意检查注油器各级油泵的工作是否正常,油泵运行半分钟后,开启主电机运转,待主机运转平稳后缓慢开启压缩机组进气阀门,调节进气压力稳定在0.3Mpa至0.5Mpa的范围,同时观察曲轴箱油压是否在0.2~0.35Mpa的正常范围。
e、注意机器运行情况,并做好记录。
①油压(0.2~0.35Mpa),水压(0.15~0.4Mpa),进气压力(0.3Mpa)
②一级排气压力(JM15B型,1.05~1.30Mpa,JX3Z49A型,1.0~1.26Mpa),二级排气压力(JM15B型型,3.4~4.7Mpa,L-2.5/3-250型,2.9~3.4Mpa),三级排气压力(JM15B型型,7.8~9.8Mpa,L-2.5/3-250型,8.8~10.0Mpa),四级排气压力(25Mpa)
③储气井各组压力(小于25Mpa)
3.3.2开车前的检查
(1)检查控制室电控柜仪表、内部开关电源总阀及各闸刀。
(2)检查机房设备:
压缩机各阀门是否处于正确开闭状态,主油泵内油量是否符合规定。
各电控仪表指针是否回零,高压到低压连接截止阀是否关闭,脱水装置阀件是否处于正确开闭状态,各压力表是否为正常状态,否则必须及时进行整改。
(3)检查储气井(瓶)组:
检查各阀门状态,是否有漏气现象。
(4)检查脱硫塔、加湿塔、回收罐各阀门是否处于正确的开闭状态,有无漏气现象。
(5)检查水泵房水泵及各阀门是否处于正常开闭状态,冷却塔水池水位是否处于合理位置。
(6)检查配电室:
检查指示灯是否为正常状态。
(7)开机后巡回检查,每小时进行一次,并做好记录。
3.3.3压缩机手动启动顺序
(1)关闭天然气压缩机进气口阀门,打开天然气压缩机排污口阀门。
(2)首先按下水泵风机控制箱上冷却水泵电机启动按钮,冷却水泵得电启动,给天然气压缩机提供冷却水。
(3)经过7秒延时,按下水泵风机控制箱上的冷却风扇电机启动按钮,冷却风扇得电启动,给天然气压缩机的冷却水提供冷却风。
(4)合上天然气压缩机控制柜上的空气开关和控制电源开关,然后把工作方式转换开关置于手动位置。
(5)再经过20秒延时,按下PLC控制柜上的注油泵电机启动按钮,注油泵电机得电启动,给天然气压缩机提供润滑油。
(6)待水泵电机、风扇电机、油泵电机都启动完毕后,观察冷却水水压是否处在正常范围内,正常则按下控制柜上的天然气压缩机主电机启动按钮,天然气压缩机主电机进行降压启动,降压延时8秒钟后,天然气压缩机主电机切换到全压下运行。
(7)待启动结束后,缓慢打开天然气压缩机进气口阀门,关闭天然气压缩机排污口阀门。
3.3.4压缩机手动关机顺序
(2)按下PLC控制柜上的天然气压缩机主电机停止按钮,天然气压缩机停止运行。
(3)按下PLC控制柜上的注油泵电机停止按钮,注油泵停止运行。
(4)按下水泵风机控制箱上的冷却水泵电机停止按钮,冷却水泵停止运行。
(5)按下水泵风机控制箱上的冷却塔风扇电机停止按钮,冷却塔风扇停止运行。
(6)将天然气压缩机PLC控制柜上的转换开关置于停止位置。
3.3.5手动控制注意事项
(1)手动工作时,上述设备启动时间间隔为人为控制。
(2)手动工作方式是在设备安装调试、设备检修及控制柜PLC出现故障时使用。
(3)手动工作时,压缩机各项保护功能(电机过载除外)均未接入运行,必须在操作员监控下运行。
(4)操作员应根据压缩机的工艺要求进行巡视和记录。
3.3.6压缩机主要零部件相关注意事项
(1)为了防止压缩机润滑油供应不足和过剩,应该保持润滑油的工作压力保持为0.2~0.35Mpa。
(2)换用新油前应用轴承油作为清洗剂,清洗整个循环润滑油管路时,不允许用煤油或者类似的油作为清洗剂,以免使新油质量降低。
3.3.7压缩机操作与使用过程的安全注意事项
(1)在有天然气流经的设备安装“10米范围内不得吸烟或有明火”。
(2)CNG加气站机房不得储存易燃物质,不得在靠近压缩机及电动机驱动的地方放置带油的棉纱擦布等物。
(3)机器的运转部分是危险区域,在机器运行过程中不得靠近。
(4)在启动压缩机之前,应绝对保证没有人正在进行压缩机及其系统的检查和维修工作。
(5)在压缩机运行过程中,不要接触排气管路或其它高温部位。
(6)压缩机运行过程中不得进行除正常操作以外的任何其它维修作业。
(7)为了安全操作加气站设备,压缩机操作人员均应经过培训持证上岗。
3.3.8故障停机说明
(1)天然气压缩机在自动运行过程中,出现一至四级排气压力超高、末级排气温度超高、进气压力超高或偏低、润滑油压超高或偏低(天然气压缩机产气运行30秒后检测)、冷却水水压偏低(天然气压缩机开机前检测)及电机过载中的任一项故障,均会自动停止天然气压缩机,并在显示终端上弹出具体的故障信号,同时警铃声响。
(2)故障停机后,按下消音按钮,消除警铃声响;
同时关闭天然气压缩机进气口阀门,打开天然气压缩机排污口阀门。
(3)故障停机后,均应查明故障原因,消除故障后,再按下控制柜上的故障复位按钮,系统恢复,为下一次启动天然气压缩机作准备。
3.3.9压缩机运行常见故障与排除方法
3.3.9.1某级压力过高
(1)后一级吸、排气阀损坏,检查后一级吸气阀,用煤油试漏,应更换损坏件。
(2)第Ⅰ级吸入压力过高,检查一级压力表,应重新调整进气调压阀。
(3)前一级冷却器能力不足,检查冷却器是否结垢,应进行酸洗。
(4)到后一级间的管路阻抗增大,应检查管路使之畅通。
(5)本级吸、排气阀不好或者装反,检查气阀是否装反,用螺丝刀从缸盖方向向阀片触动,如阀片被压向气缸体一侧,此阀便是吸气阀,如阀片不动,则是排气阀。
重新安装即可。
3.3.9.2某级压力过低
(1)第Ⅰ级吸、排气阀不良引起排气不足及第Ⅰ级活塞环泄漏过大,检查气阀,用煤油试漏,更换损坏件,检查活塞环,用塞尺检查活塞环径向间隙是否在规定的范围内,应换环。
(2)前一级排出后或后一级吸入前机外泄露,检查泄露处,应用肥皂水试漏并消除。
(3)吸入管路阻抗太大,检查管路,应使之流畅并清洗进气过滤器。
(4)活塞环泄漏引起排气量不足,检查活塞环,用塞尺查活塞环径向间隙是否在规定的范围内,应换环。
(5)进气过滤器阻塞引起进气压力下降,应清洗过滤网。
3.3.9.3排气温度过高
(1)排气阀泄露,检查排气阀,用煤油试漏,应更换损坏件。
(2)吸入温度超过规定值,检查工艺流程,应移开吸入口附近的高温机器。
(3)气缸或冷却器效果不良,应增加冷却器水量,清洗冷却器使之畅通。
3.3.9.4填料漏气
(1)润滑油供应不足或断油,充分供应润滑油。
(2)由于油气太脏或因润滑不良或流量不足活塞杆磨损、拉伤,应修复活塞杆或更换。
(3)密封元件内圆表面磨损、更换已磨损的密封元件。
(4)密封元件的弹簧弹簧力不足,应更换弹簧。
(5)放空管不通,疏通放空管。
(6)填料装配不良(填料脏、填料环装配不当、填料环端面或侧面间隙不当、填料排放系统堵塞、填料未放置到位或磨合不当),应检查、调整或者重新装填填料。
(7)回气管不通,疏通回气管。
(8)活塞杆划伤、变细或变成椭圆,应予以检修与更换。
(9)活塞杆过度偏心,应予以检查与调整。
3.3.9.5吸、排气阀漏气
(1)阀片或弹簧断裂应更换。
(2)阀片与阀座密封不严,清除密封面脏污并研磨密封面。
(3)阀座支撑面的密封垫损坏,应更换。
3.3.9.6齿轮油泵油压过低
(1)机身内润滑油不足,应增添。
(2)油泵管路堵塞、破裂或者连接处不严,应检修。
(3)油过滤器堵塞,应清洗。
(4)油泵齿轮磨损,轴向间隙过大,应检修。
(5)运动机构的轴承磨损,使间隙加大,漏油过多,应检修轴颈与轴衬。
(6)油泵本身或其传动机构故障,可拆卸修理。
(7)油压表失灵,须更换。
(8)油泵旁通阀调节不当,应检查调节。
(9)油压表或油压传感器失灵。
(10)润滑油温度过高:
a、润滑油供应不足,应添加润滑油,并检查油路系统漏损情况。
运动机构发生故障或摩擦面拉伤,配合过紧等,应检修。
b、润滑油太脏或质量不好,应更换。
c、油冷却器效率低,应检修。
3.3.9.7气缸进油处逆止阀不严密,使进油量过少,甚至使油管过热造成事故,应检修。
3.3.9.8注油器柱塞磨损过大或管路堵塞,使注油器供油不良,应拆卸清洗,检修。
3.3.9.9在气缸,活塞和吸排气阀上形成焦渣
(1)排气温度过高,应检查修理。
(2)气缸内润滑油过多,应调节注油器,减少供油量。
(3)润滑油质量低劣,易炭化,应更换为符合规定的压缩机润滑油。
(4)填料中刮油环密封不严,致使运动机构润滑油窜入气缸,应检查修理。
3.3.9.10气缸发热
(1)冷却水流量不足或者中断,应检查冷却水供应情况。
(2)水套积垢过多过厚,清洗积垢。
(3)汽缸中润滑油太少或者中断,检查气缸润滑油。
(4)由于脏物带进气缸,镜面拉毛,使活塞工作不正常,检查气缸、活塞、并排除。
3.3.9.11活塞环磨损过快
(1)材料硬度不够,金相组织不符合要求。
(2)因混入冷凝水,形成油膜障碍。
(3)气缸镜面粗糙,汽缸中混入夹杂物,气缸拉缸。
(4)润滑油不足。
(5)活塞环槽不规矩或粘合。
3.3.9.12作摩擦面过热
(1)供油不足,润滑油太脏,油质不好,油中含水过多而破坏油膜等,检查后进行清除。
(2)摩擦面有拉毛现象,应用油石研光。
(3)配合间隙太小,调整到规定的间隙值。
3.3.9.13压缩机运动部件发生异常的声音
(1)十字头、轴承盖、连杆螺栓的螺母松动或断裂,应紧固或更换损坏件。
(2)连杆大、小头瓦及十字头滑道等处间隙过大,用塞尺进行检查,并调整间隙,可用刮研大小头瓦背的方法来减少大头瓦与连杆的间隙。
(3)各轴瓦与轴承座接触不良,有间隙,应刮研轴瓦瓦背,调整间隙到规定范围内。
(4)曲轴与联轴器配合松动,停机紧固联轴器与曲轴的连接,应更换压缩机与电机之间的切向键。
3.3.9.14冷却水系统
(1)管路漏水,修补或更换。
(2)气缸内有水,气缸端面密封不良或冷却器漏水,检查并排除。
(3)水路沉淀物过厚,影响冷却效率,消除沉淀物。
3.3.9.15安全阀
(1)安全阀不能适时开启,应进行吹洗并重新校准。
(2)安全阀密封不严,应清洗污物或重新研合。
(3)安全阀开启后压力继续升高,应拆卸洗涤,检查其起落情况,调整后再予以安装。
(4)安全阀误跳,调校安全阀。
(5)安全阀起跳,下一级吸气阀或排气阀故障,检修与更换。
(6)安全阀起跳,排气管线堵塞或排气管线上阀门关闭,应检修或予以打开。
3.3.9.16排气量达不到要求
(1)气阀泄漏,检查低压级气阀,并采取相应措施;
a、阀座、阀片受到磨损,密封不严而漏气,使排气量不足,用煤油试漏,对阀座、阀片进行研磨或更换;
b、吸气阀弹簧弹力不合适,使排气量不足,查弹簧弹力,按规定的弹簧力选弹簧,或更换不合要求的弹簧;
c、吸、排气阀弹簧折断,安装倾斜、卡住,造成气阀关闭不严,使排气量不足,仔细检查弹簧,更换折断的弹簧,认真调整好倾斜,卡住的弹簧;
d、由于气阀积碳过多影响气阀开,关,用煤油清洗气阀;
(2)填料漏气、管阀件泄漏,检查填料和管阀件的密封情况,管阀件用肥皂水试漏,更换管阀件。
用专门的测漏仪检查看泄漏量是否小于规定数值。
造成填料泄漏的可能原因如下:
a、填料密封油供应不足,重新调节注油器;
b、活塞杆磨损、拉伤,对活塞杆进行修理或更换;
c、密封环内圆表面磨损,弹簧力不足,与活塞杆之间产生了过大间隙造成排气量不足,换环及弹簧。
d、一级汽缸余隙容积过大,检查气缸的死点间隙是否在规定的范围内,调整气缸余隙。
e、进压缩机进气压力不够,检查进气压力表,清洗进气过滤器以增加进气压力,或改变管径及管长度。
f、活塞环泄漏引起排出量不足,检查质量流量计,更换活塞环。
g、干燥器再生气未关闭,关闭在生气。
h、仪表误差大,重新校订。
i、滤网堵塞,清洗滤网。
j、排污阀泄漏或安全阀起跳,应进行检查与更换。
3.3.9.17功率消耗超过设计规定
(1)气阀阻力太大,检查气阀弹簧力是否恰当,气阀通道面积是否足够大,如存在问题,更换气阀弹簧及气阀。
(2)吸气压力太低或吸气压力过大,检查管道和冷却器,是否阻力太大或者太低,清洗或改变管道。
(3)压缩级之间内泄漏,检查吸、排气压力是否正常,各级气体排出温度是否增高,修理及清洗气阀。
3.3.9.18气缸内发生异常的声音
(1)气阀有故障,检查排气阀(如弹簧、阀片损坏等),并消除故障。
(2)气缸余隙容积太小,应适当加大余隙容积(如加厚阀片等)。
(3)润滑油太多或气体含水多,产生水击现象,适当减少润滑油油量,提高油、水分离器效果或在气缸下部加排泄阀。
(4)异物掉入气缸内,检查(如安装时掉入螺母等)并予以消除。
(5)气缸套松动或断裂,检查并采取相应措施或更换。
(6)活塞杆螺母或活塞螺母松动,紧固之或采取相应的放松措施。
(7)填料破损,检查并更换填料。
(8)活塞环或支撑环磨损或损坏,应检查并更换。
3.3.9.19轴承或十字头滑履发热
(1)配合间隙过小,调整间隙到合适的范围。
(2)轴和轴承接触不均匀,重新刮研轴瓦。
(3)润滑油油压太低或断油,检查
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