一种LNG低温卸料臂的制作方法

一种lng低温卸料臂
技术领域
1.本实用新型涉及lng低温卸料技术领域，具体涉及一种lng低温卸料臂。


背景技术：

2.液化天然气lng(liquefied natural gas)接收终端可分为海上接收终端和陆地接收终端，也称作lng接收站。海上lng接收终端是近年提出的一种新的接收终端形式，目前在世界上已有工程实例。海上lng接收终端又可进一步分为浮式接收终端和固定式接收终端，其中固定式接受终端与陆地接收终端类似。根据lng接收终端形式的不同，采用的lng卸料方式也不同。浮式液化天然气生产储卸装置flng(lng floating production storage and offloading unit)是一种用于海上天然气田开发的浮式生产装置，通过系泊系统定位于海上，具有开采、处理、液化、储存和装卸天然气的功能，并通过与lng船搭配使用，实现海上天然气田的开采和天然气运输。利用flng进行海上气田开发结束了海上气田只能采用管道运输上岸的单一模式，节约运输成本，且不占用陆上空间。此外，flng还可以在气田开采结束后二次使用，安置于其他天然气田，经济性能较高。
3.陆地接收终端目前在世界范围内已得到广泛的应用，并且随着天然气需求的增加仍在快速发展。lng卸料臂是一种安装在陆地终端码头上或flng上的用于lng卸料的刚性铰接管道系统，主要结构包括旋转接头、外臂、内臂、顶端旋转接头、基础立管以及连接内臂和基础立管之间的旋转接头等工艺管道及其支撑结构和附件。大型lng卸料臂矗立在lng接收站码头区最前端，这一高约50m，重达80吨的庞然大物，作为接收站连接lng船舶与陆上管线及存储设施的关键核心装备，是整个接收站的“咽喉”。当lng运输船抵达接收站专用码头后，通过液相卸料臂和卸料管线，利用船上的低温泵将lng送进接收站的储罐内，同时储罐内的bog气体通过回气管线和气态回气臂，返回到lng运输船。lng卸料臂作业过程中，通过牵引线来引导卸料臂的端部和lng船接收端互连，以保证相对运动情况下能够准确对接，操控卸料臂的液压系统，使其能够承受船体运动导致的速度和加速度影响。
4.综上，lng刚性卸料臂关键技术涉及低温材料选型、成型制造及密封、试验验证等诸多环节。材料选型与结构设计难度大，加工制造及系统集成工作难，超低温密封、连接和泄漏监测难度高，以及整套低温卸料臂系统结构复杂，安全性要求高。卸料臂的性能是否本质安全，直接影响lng接收站全系统的可靠运行。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种lng低温卸料臂，以解决现有技术中卸料臂承载性能低、安全性低的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：
7.本实用新型提供一种lng低温卸料臂，包括卸料臂主体、安设在卸料臂主体上的外臂管线、以及紧急脱离装置和快速连接装置；
8.所述快速连接装置设置在卸料臂主体的下游并与lng船对接，所述紧急脱离装置
设置在所述外臂管线和所述快速连接装置之间，且所述紧急脱离装置与所述外臂管线的末端通过弯管连接，所述紧急脱离装置与所述快速连接装置通过弯管连接，且弯管的端部通过旋转接头与对应的设备连接；
9.其中，所述快速连接装置包括若干个与lng船对接的卡爪执行机构，且所述卡爪执行机构配备有电气驱动系统。
10.进一步地，所述紧急脱离装置包括上脱离部和下脱离部，所述上脱离部和下脱离部之间通过锁紧机构连接，在上脱离部上形成有lng进口端，在下脱离部上形成有lng出口端，且所述外臂管线的末端、lng进口端以及快速连接装置上设置有旋转接头与弯管连接，其中，所述锁紧机构连接有液压控制系统，并在所述卸料臂主体上设有位置安全监测及报警系统，且液压控制系统与位置安全监测及报警系统形成联动。
11.进一步地，所述卸料臂主体包括立柱、平衡传动机构、内臂支承、外臂支撑以及内臂管线；
12.所述立柱竖直设置，在立柱的内部设有lng输送管线，并在立柱的底端固接有基座；
13.所述内臂支承通过回转支承转动安装在立柱的顶端，所述平衡传动机构包括设置在内臂支承两端的驱动轮和套在两个驱动轮上的平衡驱动钢丝绳，所述内臂支承一端通过该端的驱动轮与外臂支撑的端部转动连接，并在内臂支承的另一端设有配重模块，所述内臂支承在回转支承到外臂支撑段的长度大于内臂支承在回转支承到配重模块的长度，所述内臂管线安设在内臂支承上，所述外臂管线安设在外臂支撑上，且内臂管线和外臂管线之间通过弯管和转动接头连接。
14.进一步地，所述立柱的顶端安装有耳轴箱，所述回转支承安设在耳轴箱上，且内臂管线与lng输送管线之间通过弯管和转动接头连接；
15.进一步地，所述立柱的一侧设有竖直的扶梯，并在扶梯的顶部安设有维修平台，所述维修平台的高度与内臂支承竖直状态的高度一致。
16.进一步地，所述外臂管线末端的管体外壁上布设有一圈金属网。
17.本实用新型由于采取以上技术方案，具备如下有益效果：
18.通过设置三个旋转接头，可以使得刚性结构的管道可以通过旋转接头发生转动，即管道既可以实现输送低温流体的功能又可以在连接面实现360
°
的旋转，通过旋转接头与部件之间的转动配合，能够适应lng运输船的颠簸、摇摆和侧倾，使其防止低温液体泄漏、能够承受载荷和压力，以提高卸料臂的承载性能，并通过紧急脱离装置和快速连接装置，当卸料臂超过了规定的工作范围与安全余量的差值时，以便于lng卸料臂与lng运输船甲板和船侧迅速脱离，并使卸料臂在脱离后不会与其他设备发生碰撞，从而确保卸料臂的安全性。
附图说明
19.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
20.图1是本实用新型实施例提供的一种lng低温卸料臂的整体结构示意图；
21.图2是本实用新型实施例提供的一种lng低温卸料臂的侧视图。
22.附图中各标记表示如下：
23.1、卸料臂主体；11、外臂管线；111、金属网；12、立柱；13、平衡传动机构；131、驱动轮；14、内臂支承；15、外臂支撑；16、内臂管线；17、配重模块；18、耳轴箱；19、扶梯；191、维修平台；2、快速连接装置；3、紧急脱离装置；4、旋转接头。
具体实施方式
24.下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施方式。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。
25.由于现有技术中的lng低温卸料臂承载性能低、安全性低。本实用新型提供一种lng低温卸料臂，基于卸料臂主体和安设在卸料臂主体上的外臂管线，设置紧急脱离装置、快速连接装置以及旋转接头，利用旋转接头可以使得刚性结构的管道可以通过旋转接头发生转动，即管道既可以实现输送低温流体的功能又可以在连接面实现360
°
的旋转，以适应lng运输船的颠簸、摇摆和侧倾，使其防止低温液体泄漏、能够承受载荷和压力，进而提高卸料臂的承载性能，并通过紧急脱离装置和快速连接装置，当卸料臂超过了规定的工作范围与安全余量的差值时，以便于lng卸料臂与lng运输船甲板和船侧迅速脱离，并使卸料臂在脱离后不会与其他设备发生碰撞，从而确保卸料臂的安全性。
26.下面通过实施例对本实用新型的方案进行详细说明。
27.实施例
28.如图1和图2所示，本实用新型提供了一lng低温卸料臂，包括卸料臂主体1、安设在卸料臂主体1上的外臂管线11、以及紧急脱离装置3和快速连接装置2。
29.快速连接装置2设置在卸料臂主体1的下游并与lng船对接。紧急脱离装置3设置在外臂管线11和快速连接装置2之间，且紧急脱离装置3与外臂管线11的末端通过弯管连接，紧急脱离装置3与快速连接装置2通过弯管连接，且弯管的端部通过旋转接头4与对应的设备连接。具体地，紧急脱离装置3通常竖直设置，包括上脱离部和下脱离部。上脱离部和下脱离部之间通过锁紧机构连接，在上脱离部上形成有lng进口端，在下脱离部上形成有lng出口端，且外臂管线11的末端、lng进口端以及快速连接装置2上分别设置有旋转接头4与弯管连接。
30.旋转接头4的主要作用是使得刚性结构的管道可以通过旋转接头4发生转动，使管道既可以实现输送低温流体的功能又可以在连接面实现360
°
的旋转。在卸料臂投用之前，通过氮气管线和旋转接头吹扫管线进行气体置换和干燥，确保内部没有水汽凝结。旋转接头4设计上要求防止低温液体泄漏、能够承受载荷和压力、旋转时要求低摩擦损失。由上述方案可知，本实用新型位于外臂管线11的末端由三个旋转接头4和弯管构成组件。其中，由紧急脱离装置3下端的弯管通过旋转接头4连接快速连接装置2，可以实现与运输船法兰的迅速对接，在紧急脱离装置3的上端以及弯管位置还分别各安装一个相应的旋转接头4，通过旋转接头4与部件之间的转动配合，能够适应lng运输船的颠簸、摇摆和侧倾。
31.如上所述，紧急脱离装置3的锁紧机构为具有连锁紧急切断和紧急脱离的接头机构，其连接有液压控制系统，并受液压控制系统控制驱动，另在卸料臂主体1上设有位置安
全监测及报警系统，且液压控制系统与位置安全监测及报警系统形成联动。其动作原理是由卸料臂的位置安全监测及报警系统启动液压控制系统，通过机械或液压连锁实现阀门关断、联结机械接头脱开。一般配备备用电源或其他液压系统使得电力故障时也可以启动紧急脱离系统，如果液压或电力故障，紧急脱离系统具有自动防故障装置并保持安全锁紧。当卸料臂超过了规定的工作范围与安全余量的差值时，锁紧机构的紧急脱离系统就会自动激活，控制系统中有自动移动的措施以使得锁紧机构开启时lng卸料臂与lng运输船甲板和船侧迅速脱离。同时，在紧急脱离系统脱离过程中，液压系统会自动锁紧防止卸料臂在风载荷作用下的移动，使卸料臂在脱离后不会与其他设备发生碰撞。
32.快速连接装置2包括若干个与lng船对接的卡爪执行机构，且卡爪执行机构配备有电气驱动系统，通过卡爪执行机构的松开或卡紧，实现快速连接装置2的断开或连接状态。优选的，液压控制系统、位置安全监测及报警系统以及电气驱动系统，均为现有卸料臂常用的系统，属于本领域的常规的技术手段。
33.进一步地，卸料臂主体1包括立柱12、平衡传动机构13、内臂支承14、外臂支撑15以及内臂管线16。立柱12竖直设置，是支承卸料臂的垂直型式的钢结构件。在立柱12的内部设有lng输送管线，并在立柱12的底端固接有基座，通过基座可以将立柱12安装在码头或浮码头处。内臂支承14通过回转支承转动安装在立柱12的顶端。平衡传动机构13包括设置在内臂支承14两端的驱动轮131和套在两个驱动轮131上的平衡驱动钢丝绳，内臂支承14一端通过该端的驱动轮131与外臂支撑15的端部转动连接，并在内臂支承14的另一端设有配重模块17，使内臂支承14在回转支承到外臂支撑15段的长度大于内臂支承14在回转支承到配重模块17的长度。内臂管线16安设在内臂支承14上，外臂管线11安设在外臂支撑15上，且内臂管线16和外臂管线11之间通过弯管和转动接头连接。在立柱12的顶端安装有耳轴箱18，回转支承安设在耳轴箱18上，且内臂管线16与lng输送管线之间通过弯管和转动接头连接。
34.进一步地，立柱11的一侧设有竖直的扶梯19，并在扶梯19的顶部安设有维修平台191，维修平台191的高度与内臂支承14竖直状态的高度一致。通过该结构的设置，以便于操作人员可通过扶梯19到达顶部的维修平台191，便于开展lng卸料臂状态在线巡检及检维修。
35.进一步地，外臂管线11末端的管体外壁上布设有一圈金属网111。通过在外臂管线11上靠近紧急脱离装置3侧，安装增加一圈金属网111，可以防止低温运行过程外臂凝结的冰层掉落砸伤操作人员、船和码头上的设备。
36.本实用新型通过位于卸料臂的外臂端部设置三个旋转接头4和弯管构成的连接组件，由快速连接装置2实现与运输船法兰的迅速对接，可以使得刚性结构的管道可以通过旋转接头4发生转动，即管道既可以实现输送低温流体的功能又可以在连接面实现360
°
的旋转，通过旋转接头4与部件之间的转动配合，能够适应lng运输船的颠簸、摇摆和侧倾，使其防止低温液体泄漏、能够承受载荷和压力，以提高卸料臂的承载性能，并通过紧急脱离装置3和快速连接装置2，当卸料臂超过了规定的工作范围与安全余量的差值时，以便于lng卸料臂与lng运输船甲板和船侧迅速脱离，并使卸料臂在脱离后不会与其他设备发生碰撞，从而确保卸料臂的安全性。
37.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：
其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。