-162 درجه سانتیگراد

گاز طبیعی مایع (LNG) در فشار اتمسفر تا دمای -162 درجه سانتیگراد خنک می‌شود و حجم آن برای حمل و نقل و ذخیره‌سازی کارآمد تقریباً 600 برابر کاهش می‌یابد. با این حال، به محض نشت، LNG به سرعت تبخیر شده و به گاز متان (محدوده انفجاری 5٪ تا 15٪) تبدیل می‌شود و در محیط‌های سرد ابرهای بخار سفید قابل مشاهده تشکیل می‌دهد.

در سال 2022، یک پایانه دریافت LNG در استرالیا به دلیل شکنندگی در دمای پایین در موتور کمپرسور گاز تبخیر شده (BOG) دچار ترک جوش در پایه موتور شد. لرزش شدید باعث خاموشی اضطراری شد که دو هفته برای تعمیر زمان برد و بر حدود 150,000 تن ارسال LNG تأثیر گذاشت. علت اصلی: مواد ساختاری موتور برای چقرمگی ضربه در دمای زیر -40 درجه سانتیگراد مشخص نشده بودند.

1. دمای محیطی بسیار پایین

   • مناطق اطراف مخازن ذخیره‌سازی LNG می‌توانند تا -50 درجه سانتیگراد کاهش یابند

   • اتاق‌های کمپرسور BOG معمولاً در زمستان در دمای -30 درجه سانتیگراد تا -20 درجه سانتیگراد کار می‌کنند

   • فولادهای موتور استاندارد در زیر -40 درجه سانتیگراد دچار انتقال از حالت چقرمه به شکننده می‌شوند

2. شوک حرارتی و تشکیل یخ

   • نشت شیرهای لوله LNG می‌تواند باعث کاهش دمای موضعی از دمای محیط به زیر -100 درجه سانتیگراد در چند ثانیه شود

   • تجمع سریع یخ بر روی سطوح موتور؛ ورود یخ به جعبه‌های ترمینال ممکن است باعث خرابی عایق شود

3. مشخصات گاز متان

   • متان سبک‌تر از هوا است (0.72 کیلوگرم بر متر مکعب)، در نزدیکی سقف‌ها و گوشه‌های سقف جمع می‌شود

   • حد پایین انفجار (LEL) 5٪ سخت‌گیرانه‌تر از هیدروژن نیست اما همچنان به حفاظت دقیق نیاز دارد

4. دینامیک مدیریت BOG

   • تبخیر طبیعی از مخازن LNG باعث تولید BOG با نوسانات مکرر فشار (0.1-0.5 barg) می‌شود

   • موتورهای کمپرسور BOG باید چرخه‌های مکرر روشن/خاموش و تغییرات بار گسترده را مدیریت کنند

5. انقباض سرما و پایداری هم‌ترازی شفت

   • انقباض حرارتی افتراقی بین شفت موتور و محفظه‌های یاتاقان می‌تواند فاصله یاتاقان را تغییر دهد

   • هم‌ترازی کوپلینگ با تغییرات دما منحرف می‌شود

Ex db IIB T3 Gb

علامت‌گذاری اضافی دمای پایین: توصیه می‌شود دمای محیط -50 درجه سانتیگراد یا دمای پایین -50 درجه سانتیگراد برای نشان دادن عملکرد تأیید شده در هوای سرد.

• قاب و درپوش‌های انتهایی: فولاد دمای پایین (مانند 09MnNiDR یا ASTM A352 LCB)، انرژی ضربه ≥ 27 ژول در -50 درجه سانتیگراد

• پیچ و مهره‌ها: پیچ‌های دمای پایین ASTM A320 L7 (چقرمگی در دمای -101 درجه سانتیگراد حفظ می‌شود)

• جعبه ترمینال: آلیاژ آلومینیوم ریخته‌گری با عملیات حرارتی برودتی برای حذف تنش پسماند

• جنس یاتاقان: فولاد یاتاقان سخت شده (سری دمای پایین SKF یا معادل آن)، سختی در دمای -50 درجه سانتیگراد حفظ می‌شود

• تنظیم فاصله: فاصله اولیه برای گروه C4 افزایش یافته تا انقباض افتراقی بین شفت و محفظه را جبران کند

• گریس: گریس هیدروکربن مصنوعی دمای پایین (محدوده -60 درجه سانتیگراد تا 120 درجه سانتیگراد)، در دماهای پایین روان باقی می‌ماند

• گرمکن جعبه ترمینال: عنصر گرمایش سرامیکی PTC داخلی (30-50 وات)، دمای داخلی را 5-10 درجه سانتیگراد بالاتر از نقطه شبنم نگه می‌دارد

• سیستم تخلیه: شیر تخلیه ضد یخ‌زدگی با بازگشت فنر در پایین جعبه ترمینال؛ به طور خودکار زیر انجماد بسته می‌شود تا از انسداد یخ جلوگیری کند

• ورودی کابل: آب‌بندی دوگانه + واشر سیلیکونی مقاوم در برابر یخ، خاصیت ارتجاعی در دمای -50 درجه سانتیگراد حفظ می‌شود

• تداخل روتور با شفت: برای دمای مونتاژ -50 درجه سانتیگراد محاسبه شده؛ 10٪ تا 15٪ افزایش یافته تا از شل شدن در دمای پایین جلوگیری شود

• ثابت‌سازی هسته استاتور به قاب: موقعیت‌یابی دوگانه با شیار کلید محوری + پین‌های اتکا شعاعی برای حذف جابجایی حرارتی افتراقی

• هم‌ترازی کوپلینگ: تلرانس جبران انقباض سرما (محوری ±2 میلی‌متر، شعاعی ±0.5 میلی‌متر)؛ بر اساس دمای واقعی در محل تنظیم می‌شود

• کابل‌های برق: روکش PVC یا TPE مقاوم در برابر سرما (بدون ترک خوردگی در دمای -50 درجه سانتیگراد)، شعاع خمش ≥ 8 * قطر خارجی کابل

• آب‌بندی‌ها: لاستیک فلوروسیلیکون (FVMQ) یا نیتریل دمای پایین (NBR-LT)، مجموعه فشاری ≤ 30٪ در دمای -50 درجه سانتیگراد

• اتصال پلاک مشخصات: پرچ‌های فولاد ضد زنگ + چسب اپوکسی دمای پایین برای اتصال ایمن

شبیه‌سازی آزمایشگاه شخص ثالث از محیط کمپرسور BOG پایانه LNG (-50 درجه سانتیگراد / غلظت 5٪ متان / شوک حرارتی چرخه‌ای [-50 درجه سانتیگراد ↔ +40 درجه سانتیگراد]، 1500 ساعت کارکرد مداوم):