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LNG运输船厂修期间货物系统设备维修保养(二) 潜液泵的维修保养

前言:

LNG潜液泵,作为大型LNG运输船与LNG接收站储罐内的关键设备,对其进行定期的维修保养都是一项必不可少的工作,本文将首先叙述如何将潜液泵从LNG运输船及LNG接收站储罐中运出,然后根据实例对一次潜液泵的基本维保加以介绍,最后简要叙述几项笔者在实际工作中遇到过的潜液泵常见故障,并加以分析及提出相应的解决方案,与相关人士交流学习,共同进步。

一.大型LNG运输船的潜液泵运出操作

由于LNG运输船的特殊性,货泵等诸多设备的检修及保养等工作无法在日常营运期间进行。因此,进厂修船是LNG运输船除了日常营运之外的一个特殊的阶段。通常情况下每隔2.5年左右,LNG运输船都需要进行一次进坞检验,此时会安排诸如货泵等关键设备进行维保工作。LNG运输船进厂后为将潜液泵从舱内运出,会进行一些相应的操作,包括进厂后的开舱、人员进舱准备、进舱后对货舱的保护、货泵拆装和运输等,将泵从舱内运出后,会运输到船厂的无尘车间进行维修保养,完成维保工作后再将货泵装复运回到货舱内安装好,最后会进行封舱操作。

1.开舱前和封舱后的置换操作

开舱前要去除货舱的货气,补充干燥空气,确保人员进出安全, 当舱内氧含量达到21%,碳氢气体浓度小于1% 的时候达到进舱条件。封舱前要去除货舱和管线中的潮湿空气,以免货舱和管线预冷时结冰,防止腐蚀剂的形成对货舱维护系统造成损坏。防止货舱中空气混合物处于可燃范围之内,确保无论注入任何比例的货物气体都不会与空气混合发生爆炸。通常当舱内氧含量小于2%,露点低于 -40℃时干燥、惰化结束。

2.开舱及货泵的运输操作

LNG 运输船的潜液泵是一个比较简单的离心泵,是将马达,定子,转子集成到一起了并安置在LNG货舱中。为此,当对潜液泵进行维修保养的时候,需要进行置换、空气化和开舱操作,以便人员进入到货舱内将泵浦拆卸下来,运出货舱和运输到船厂的无尘车间进行相关的维修保养

2.1 开舱操作

在大型NO.96薄膜型LNG运输船甲板上有一个被称为“液穹”的区域,如图1所示。

图1 液穹示意图

图1中间一大一小两个叠加在一起的道门就是大型LNG运输船在厂修期间进入货舱的通道外部位置。

图2 液穹空间示意图

在LNG运输船液穹部位的上甲板与液货舱之间有一个使用乙二醇盘管加热的空间,称之为液穹空间,这两个道门打开之后露出来的就是这个液穹空间,如图2所示。图1中所示小道门是在船舶营运期间船上操作人员进入液穹空间进行乙二醇加热盘管、温度探头检查和维修时候需要开启的出入人孔。而外侧大道门在进厂期间开舱时拆掉,方便人员和工具进出。

上述道门拆掉之后,还要拆除液穹空间下方的另外1个道门和保温塞装置,至此才会露出进舱通道,如图3所示。

图3 拆除保温塞装置示意图

由于NO.96型薄膜舱LNG运输船货仓材料为殷瓦钢,其对湿度非常敏感,如果货仓湿度过高则会导致殷瓦钢锈蚀,将对后期营运造成较大风险。在上述道门开启之后,通常船厂还需要在这个进舱通道处放置一个保护设备,英文名为dog house,如图4所示。在每个打开的货舱液穹空间出口处安装好dog house之后,船厂还需要在某些位置(一般通过manifold液相管)使用冷风机给货舱持续供应干空气,以保持货舱湿度在可接受的范围内,至此,大型LNG运输船的货舱开舱操作基本完成。

图4 Doghouse 保护示意图

2.2 货舱保护操作

NO96型货舱主屏蔽层使用的0.7毫米厚的殷瓦钢和MARK III型货舱主屏蔽层使用的1.2毫米厚的304L波纹状不锈钢,材质都是十分脆弱,容易受外力而导致破损。所以开舱之后首先需要运送一些材料(木板和胶皮等)对货舱泵塔周围的货舱舱底进行保护,如图5所示。避免在人员进出货舱或设备吊进吊出时有东西掉入货舱损坏屏蔽层。C型舱由于屏蔽层采用的是九镍钢,其货舱内部可以不需要像大型LNG船这样加以特殊保护。

图5 货舱舱底保护示意图

2.3 货泵的拆出与吊装

LNG运输船的潜液泵拆下需要分三步。首先是把马达电源电缆拆开,然后将货泵出口到止回阀之间的一小段管线拆掉,最后将固定泵浦的螺栓拆掉,至此可以将货泵拆下。这个过程说起来容易,做起来就相对复杂。首先货泵的电缆是安装在一个保护盒内,想要拆掉电缆首先需要将保护盒拆开。在此操作之前需要在高压配电间将货泵供电空气开关切断,LNG船的货泵通常都是使用的6.6千伏的高压电(船上叫高压电,对于陆地上应该只算中压电,这里按照船上的叫法),所以需要有相应资质的人员,即持有高压电证书的人员才能进行这项工作。其次,电缆拆开后要做适当保护,避免接头损坏。最后着重需要说明的是,LNG船货泵在货舱内的连接螺栓都是在上紧到规定力矩后再用氩弧焊焊死的,所以要想将固定管线和货泵的螺栓拆下,只能选择切割螺栓的方法,最后安装时也是需要换新螺栓上紧并用氩弧焊焊死。图6为货泵拆除前后对比图。

图6 货泵拆除前后对比图

货泵拆下后,利用船厂的吊车将货泵通过货舱泵塔中心从下到上贯通的通道和液穹处dog house上部可以打开的盖吊出,如图7所示。

图7 潜液泵吊装示意图

至此,LNG运输船的潜液泵运出工作就完成了,接下来泵将被运输至船厂无尘车间进行相关的维修保养工作了。

3.封舱操作

将货泵吊回和安装完毕,拆除相关垫衬和整理清洁现场后要进行货舱的封舱操作。这个操作最关键的环节就是要保证液穹内保温塞上面的垫床安装的正确性,通常在安装的时候会在垫床上下各涂抹一层特种密封胶,这种胶的特点是即使在较低的温度下也不会变硬脆化,可以一直保持一定的弹性以保证保温塞上面的道门始终处于良好的密闭状态直到下一次船舶进厂开舱时再次更换。

在出厂完成第一个航次后,需要对液穹内的道门螺栓进行再次上紧确认,进行这项工作时需要关注几个关键点。首先需要准备正确的工具,如在合适力矩范围内的力矩扳手以及特殊的套筒扳手头等。其次应严格按照进入封闭空间工作程序进行工作风险分析,完成封闭空间工作许可证并按规定进行通风及危险气体气样检测合格后方可进入液穹空间进行工作。最后,应按照GTT规定的力矩及上紧程序进行螺栓的上紧检查工作。图8为笔者在某大型LNG船出厂完成第一个航次后进入液穹空间进行上述工作的照片记录。

图8 出厂后液穹检查示意图

二.LNG接收站储罐内的潜液泵运出操作

与LNG运输船不同的是,LNG接收站的储罐内潜液泵在需要进行维保工作的时候,是不可能如LNG运输船做法一样,将储罐进行排空,置换到罐内可以达到人员进入的状态后,再由人员进入储罐将潜液泵拆出吊运出储罐的,而是在储罐正常应用期间进行的。通常一个储罐内会设置3台LNG潜液泵,设计流量一般为400m3/h,扬程280m,在需要进行维保的时候会按照工作时长一台台分别进行,故此,LNG接收站储罐内的潜液泵安装设计是类似于大型LNG运输船的应急泵安装方式,即有泵井+脚阀的方式,如图9所示。

图9 脚阀

下面以船上应急泵的安装示意图(图10)为例,简要介绍一下对这种安装方式的潜液泵进行装拆的操作过程。

无论是在LNG运输船上,还是在LNG接收站储罐,对泵井+脚阀方式安装的潜液泵通常都是在舱(罐)内有液货的情况下进行的,则在安装之前首先需要用氮气将泵井内的液货从脚阀压出到舱(罐)内,然后打开泵井上盖,将潜液泵放入泵井至接近脚阀但未将脚阀打开的位置,然后将上盖装复,上盖装好密闭之后再向泵井内充入氮气,然后才能将潜液泵放到脚阀打开的位置,此时停止充入氮气,液货就会通过脚阀充入泵井至正常液货液位,潜液泵需在液货内浸没至少一个小时以上之后才可以运转,在此期间需要将潜液泵动力电缆安装到接线盒并进行相应的密封,绝缘等检测工作,全部工作都完成之后,待泵浸没时间足够后,就可以进行试运转以确认泵的工作状态及各处密封情况,如一切正常,管线,阀件,法兰等处都没有泄漏,则泵可以正常使用了。

图10 泵井+脚阀的潜液泵安装

了解了安装的方式,维保时的拆出就简单了,同样先将泵井内的液货压出,再按照安装的反向操作,即可一步步的将潜液泵从舱(罐)内吊出了。

三.LNG潜液泵的常规维保过程

2021年3月到4月期间,笔者作为上海曌峰船舶设备有限公司派出的现场修船机务主管,现场参与了该公司对一条船的潜液泵维保工作,成立于2017年的曌峰公司是国内第一家,目前也是唯一一家针对液化气体船(包括LNG,VLGC,LEG等)领域的技术咨询,技术指导,技术服务的专业公司,对LNG船的潜液泵维保有多项实船业绩。公司的首席服务工程师王华林,具有新加坡VIKING 12年工作经验,其中10年以上气体船工作经历;参加过法国CRYOSTAR 气体压缩机专业培训;精通油轮蒸汽货泵,蒸汽压载泵,蒸汽发电机维修及维护; 精通液化石油气船及液化天然气潜液泵的维护;精通液货深井泵的维护;精通气体压缩机的维护;对于LNG船潜液泵,低温阀件及安全阀等的维保更是专家级工程师。

下面以此本次维保为例,简要向读者介绍一下潜液泵的基本常规维保过程。

潜液泵在运到船厂的无尘车间之后,首先会被拆开,其主要部件包括导轮,叶轮,泵体,定子,转子,端盖等部位。如图11所示。

图11 潜液泵维修保养示意图

潜液泵拆开后,应对各部位进行检查,观察导轮,叶轮,转子,定子,轴承等是否有过度磨损的情况,特别是承磨环的磨损情况,测量内部间隙等是否超标,如果检查及测量结果均未发现问题,则只需要更换轴承等备件进行正常保养后装复即可。如果检查或测量发现有部件磨损超标或损坏,则需要进行相应的修理或更换新的备件,

四.LNG潜液泵常见故障分析与解决

1. 潜液泵无法起动

在LNG潜液泵正常使用期间,最常见的故障是无法正常起动。因为潜液泵是将马达,定子,转子集成到一起并安置在LNG货物中,仅动力电缆接出,故此如是机械故障只能在进厂期间拆出维修。但是通常情况下,潜液泵出现机械故障的概率极低,一般出现潜液泵无法起动的故障时,首先都应考虑电器方面的问题,笔者在实际工作中遇到的几次货泵无法起动基本上都是因为空气开关故障无法合闸.此时应首先确认空开的故障原因,检查是否可以调节,如果船上具有实操经验的人员可先尝试进行调节修复,否则建议更换备用空开,尽快恢复泵浦运行以避免耽误船期。待卸完货开航之后再检查故障空开,分析故障原因并解决。需要注意的是无论是调节还是更换,均应由持有相应的高压电培训证书,具有高压电操作资质的人员来进行操作。

2. 潜液泵马达低绝缘报警

在LNG潜液泵日常使用中,还会出现的一个问题就是马达低绝缘报警。如前文所说,对于潜液泵而言,马达和泵是一体的安装在货舱内,所以如果出现马达低绝缘警报,一般是由于接入货舱的动力电缆造成的,而货泵的动力电缆从机舱配电箱接出到进入货舱,最容易出现低绝缘的位置是液穹处的电缆进舱前连接箱处。每台潜液泵的动力电缆在液穹处都有一个连接箱,机舱引过来的电缆和进入货舱的电缆在此连接后用绝缘发泡剂填充密封,以保持良好的绝缘。随着船舶营运时间的增加,由于接线箱密封损坏,雨水或上浪造成海水进入接线箱,进而会出现马达低绝缘报警的情况出现。此时应首先确认警报原因,如确实为某一台泵的接线箱进水导致马达低绝缘,则可在切断该泵电源后对接线箱内绝缘物进行更换,具体操作步骤在此就不一一列举了。

3. 潜液泵运转中跳闸

LNG运输船的货泵在航行期间一般是不需要运转的,但是喷淋泵或者燃气泵是需要运转给机舱提供燃气的。笔者在实际工作中还遇到过的一个潜液泵故障就是燃气泵在运转中突然跳闸。经过对泵的运转参数检查,最后确认该泵是由于运转中低电流跳闸,该故障的分析与判断及解决方法,笔者在之前发表的文章《LNG运输船货物相关设备简介》中已经做过详细的讲解,在这里就不再重复了,有兴趣的读者可以自行找来阅读。

以上就是LNG运输船及LNG接收站储罐内潜液泵在进行拆,运,检,养等方面工作的操作方法及注意事项及潜液泵的常见故障分析与解决方案。

在此与LNG相关的业界同仁加以分享,希望能给广大LNG从业人员一点小小的帮助,也欢迎LNG相关从业人员对文章的不足之处加以批评指正,让我们互相学习,共同进步!

相关阅读:LNG运输船厂修期间货物系统设备维修保养(一)

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