以下內容來源:《科學與技術》2020年第8期,信息轉載,僅供參考!
摘要:在經濟高速發展的時代,汽車成為當今不可缺少的交通工具,霧霆天氣出現、尾氣排放的增加也給人類生存帶來了重大危害,改善城市空氣質量,落實節能減排國策是重中之重 。天然氣是一種優質、高效、清潔、方便的能源,發展天然氣工業對于優化能源結構,保護生態環境,提高人民生活質量,促進國民經濟和社會可持續發展,具有十分重要的意義。近年來,汽車行業得以迅速發展,相應的汽車加氣站也隨之發展,LNG汽車加氣站是否能夠安全運營,關鍵在于是否能夠抵抗各項外界因素影響,雷擊作為一種常見的自然災害,對LNG汽車加氣站的安全運營具有不良影響,因此,有必要重視起LNG汽車加氣站防雷接地設計。由于LNG體積小,密度大,儲氣瓶質量輕,小汽車充氣一次可行駛300-800km,對汽車運行具有積極作用,深受很多駕駛員的喜愛。同時還可以像油品一樣對其進行運輸,具有壓縮天然氣、液化石油氣的優點,還可以克服它們質量大,占用空間大,運輸困難的缺陷,在實際工作中使用具有更為顯著的優勢和特點。由于LNG具有顯著優點,同時還有利于保護環境,因而其應用也越來越廣泛,LNG加氣站的建設數量也在不斷增多。
根據我國《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010、《汽車加油加氣站設計與施工規范》GB50156-2012當中相關規定,LNG汽車加氣站當中加氣區與加注區等生產區域作為爆炸危險二級區域環境,在具體的設計過程中,則需要按照第二類防雷建筑物設計。對于LNG汽車加氣站當中的一些輔助房,作為正常環境,在具體的防雷接地設計時,可以按照第三類防雷建筑物設計。1.1.1接閃器。一是:鑒于LNG臥式儲罐、CNG儲氣瓶組等壁厚遠遠超過4毫米,便可以不設置接閃桿,主要是利用設備本體做接閃器。針對LNG高壓氣化器壁厚沒有超過4毫米,則需要單獨設置高10米的獨立接閃桿,并且需要將其做好接閃保護工作。除此之外,獨立接閃桿支柱與接地裝置需要與低下管道或者是金屬物,均需要保持一定的距離,避免周邊物受到影響。關于獨立接閃桿的設置,必須保證常年實測接地電小于10Ω。另外,儲罐區一側的阻火器并不需要設置接閃器,但是需要做接地處理。二是:加氣區。加氣區的構成CNG加氣機、CNG加氣柱。罩棚屋面均需要通過接閃網做接閃器。三是:站房。站房作為加氣站生產輔助設施,主要有站房便利店、綜合辦公室、💦控制室、配電室等。通常🎃情況下,站房屋面需要同加氣區做同樣的防雷處理。四是:路燈利用其金屬燈罩作接閃器。1.1.2引下線。加氣棚、加氣亭的防雷設計,主要是借助引下線方式,進行防雷接地設計,通常情況下,需要在對角設置主鋼筋作為引下線,并且需要在距離地面0.8米設斷接卡子,其主要用于測量接地電阻。除此之外,罩棚鋼結構、砼柱與接地網需要確保電氣通路的正常。在站房🌠設計引下線,通常會在外圍結構的結構柱設為引下線,其主要目的在于減低進入ꦫ室內空間的磁場強度,同時在減低分流系數方面具有重要作用。1.1.3接地裝置。除了上述的獨立接閃桿以及接引下線之外,加氣站內所有接地系統等均需要設置必要的接地裝置,例如防雷接地、電氣系統工作接地、保護接地等,但是需要引起注意的是接地電阻,均不能超過4Ω。除此之外,LNG汽車加氣站當中的全部電氣設備金屬外殼均需要做接地處理。然而路燈、高大招牌等孤立物體,還需要設置獨立接地裝置,通常情況下,接地電阻不超過10Ω。LNG汽車加氣站防雷電波侵入設計,主要包括三個方面的內容,接下來,對其加以具體說明。1.2.1電纜、金屬線槽和管道接地。鑒于LNG汽車加氣站所采用的低壓配電系統為TN-S接地系統,因此,在具體的設計當中,有必要在低壓電源引入處,設置總等電位連接板MEB,其主要目的在于保護總體結構。針對低壓配電線路、室外信號傳輸線全線等,主要是在金屬鎧裝電纜或護套處理之后,將其埋地敷設,并且需要講電纜穿線鋼管以及金屬同等電位相連接。另外,在爆炸危險區域內的輸氣管道及其組成件,均可以采用法蘭連接。值得注意的是在一些腐蝕地區并不能采用法蘭連接。同時還需要引起注意的是管道交叉點距離低于10厘米時,交叉點的跨接,需要應用金屬線。1.2.2安裝電涌保護器。一是電源系統,在供配電系統的電源端安裝電涌保護器。二是信息系統。加氣🍰站信息系統的配線路首、末端均需要設置電壓相符的電涌保護器。除此之外,對于一些其他的電力設備,也均需🔯要設置電壓相符的電涌保護器。
LNG液相管道為低溫深冷管道,采用絕熱材料絕熱,但當൩保溫失效時,液相管道壓力劇增,此時安全閥自動開啟,可以降低管道內的壓力,除此之外,還可能產生如下情況:2.1液擊現象與管道振動。在LNG的輸送管道中,由于加氣車輛的隨機性,泵反復啟停,液相管道內的液體流速發生突然🃏變化,有時是十分激烈的變化,液體流速的變化使液體的動量改變,造成管道內壓力的變化有時是很大的,突然升壓嚴重時可使管道爆裂,迅速降壓形成的管內負壓可能使管子失穩,導致管道振動ᩚᩚᩚᩚᩚᩚᩚᩚᩚ𒀱ᩚᩚᩚ。2.2管道中的兩相流與管道振動。在LNG的液相管道中,管內液體在流動的同時,由于吸熱、磨擦及泵✨內加壓等原因,勢必有部分液體要氣化為氣體(盡管氣體的量很小),液體同時因受熱而體積膨脹,這種有相變的兩相流因流體ꦫ的體積發生突然的變化,流體的流型和流動狀態也受到擾動,管子內的壓力可能增大,這種情況可能激發管道振動。當氣化后的氣體在管道中以氣泡的形式存在時,形成兩相流;當氣體流速增大時,氣泡隨之增大,其截面可增至接近管徑,這兩種流型都有可能激發管道振動,尤其是在流經彎頭時振動更為劇烈。2.3管道中蒸發氣體不穩定。與LNG儲罐連接的液相管道中的液體可能受熱而產生蒸發氣體,當氣體量小時壓力較小,不能及時的上升到液面,隨著受熱不斷增加,蒸發氣體增大時,氣體壓力增大克服儲罐中的靜壓(即液柱和頂部蒸發氣體壓力之和)時,氣體會突然噴發,噴發時將管路中的液體💃也推向儲罐內,管道中氣體、液體與儲罐中的液體進行熱交換,儲罐中液面發生閃蒸現象。2.4儲罐液位超限。LNG儲罐在生產過程中要防止液位超限,進液超限可能使多余液體從溢滿閥流出來,出液❀超限會使泵抽空,并且下次充裝前要重新預冷。此種情況下,監測報警系統會啟動,并連鎖關閉閥門,避免事故發生。綜上所述,LNG汽車加氣站的運行環境通常處于雷電高風險環境下,為確保LNG汽車加氣站安全運營,就需要在設計階段,注重防雷接地設計,本文主要從兩個方面入ꦜ手論述了如何實現防雷接地設計,希望本文的論述能夠ꦰ為同行工作提供一些參考文獻。[1]潘艷威.LNG加氣站保冷材料選擇與施工關鍵技術研究[J].中小企業管理與科技(上旬刊),2018,01[2]金柏正,李智強,陸葉強.加快LNG客車發展勢在必行[J].運輸經理世界,2013(07)[3]李忠仕.加快發展LNG產業江北公司助力新能源汽車[J].時代汽車,2014(02)[4]《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010[5]《汽車加油加氣站設計與施工規范》GB50156-2012