flng船液化系统(火用)的分析与优化

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1、FLNG船液化系统烟分析与优化李健指导老师：林日亿摘要大型浮式液化天然气船FLNG(FloatingLiquidNaturalGas)是近年来海洋工程界提出的、主要用于深远海油气田开发的工程装置。海上浮式LNG装置上的液化工艺及设备选型和陆上LNG有着明显的区别，海上浮式LNG装置除了要考虑具有较高的液化效率和较低的能耗外，还要考虑船体空间、船体和液舱晃荡、高度撬装和模块化、易于开停车、易于控制等因素对FLNG液化工艺及设备选型的要求及其影响。针对浮式液化系统的存在的不足，本文对浮式LNG制冷流程的炯损失情况

2、、动态响应特性以及系统优化等方面，进行了详细的研究。首先，本文详细阐述了液化技术原理，确定了P-R方程作为计算天然气液化相平衡的基础模型。利用惯序法对天然气液化流程进行了模拟，通过模拟分析了天然气、制冷剂与预冷剂温度的变化规律。利用炯分析原理，分析、比较了各设备的炯损失，指出能量消耗的主要环节：压缩机炯损失最大，占39．79％，并绘制了系统的媚琉图；运用敏度分析方法，比较了系统的主要设备的敏度，指出了设备对系统炯效率的影响。其次，通过建立设备以及系统的动态模型，研究了系统的放大特性，对LNG制冷系统的动态特性

3、进行了分析。研究了系统在不同通道下，阶跃信号、脉冲信号、斜坡信号的响应，分析了响应特征。针对FLNG制冷系统受到海洋的晃动影响，通过对正弦晃动信号模拟，分析了制冷系统对晃动扰动信号强度以及信号周期的响应特性，指出了强惯性系统对晃动的特征。最后，分析丙烷预冷双级氮膨胀制冷循环约束条件，建立了参数优化的目标方程，通过罚函数法得出了优化后的系统参数，比较了优化前后功耗情况；利用动态响应模型，建立了系统动态响应优化模型，获得最快换热器响应的换热器参数，并给出了级联换热器的动态放大系数最大时，制冷换热器与过冷换热器放大

4、系数满足的数学关系，同时对比采用PID控制方式与传统控制方式的不同，表明PID能够改善系统的控制特性。关键词：LNG，炯分析，敏度分析，动态模拟，优化ExergyAnalysisandOptimizationforFLNGShipLiquefiedSystemLiJianDirectedbyA．ProKLinRiyiAbstractLargefloatingliquefiednaturalgasshipFLNG(FloatingLiquidNaturalGas)isamarineengineeringproj

5、ectdeviceinrecentyears，mainlyforthefar-reachingseaoilandgasfielddevelopment．Theliquefactionplantandequipment0ntheoffshorefloatingLNGhasacleardistinctionfromland—basedLNG．offshorefloatingLNGplantinadditiontotheneedtoconsiderwithhighliquefactionefficiencyandl

6、owerenergyconsumption,butalsoconsiderthehullspace，hullandtanksloshing，highlyskidmountedandmodular，easy—openparking，easytocontrolfactorssuchasrequirementsandtheirimpactonFLNGliquefactionTechnologyandEquipmentSelection．Fordeficienciesoffloatingliquefactionsys

7、tem，theexergyconsumption,thedynamicresponsecharacteristicsandsystemoptimization,arecarriedoutadetailedstudy．Firstly，thisarticlediscussesthesituationanddevelopmentofdomesticandforeignnaturalgasliquefactiontechnology，andelaboratesontheprinciplesofliquefaction

8、technologyandexergyanalysi．Bycomparinggasthermo-physicalpropertiescalculationmodels，theP-Requationisdeterminedasthebascalmodelforcalculationofliquefiednaturalgasphaseequilibrium．Besides，thermodynamicpr