制氮车设备技术规格书

项目名称：1200/35制氮车设备
本技术文件为上述项目所制作，它包含了天津凯德实业有限公司（THT）的专利和专属技术，将涉及本公 司的商业和技术机密信息，未经本公司许可，请不要复制或透露给第三方。

特种制氮车设备
1200/35
技术规格书
天利科技集团有限公司
天津凯德实业有限公司
2007-10-18
1 制氮车设备的总体概述
1.1 工况设计和使用条件
制氮车设备采用先进的膜分离制氮工艺，由空气分离制取氮气提供使用。

膜分离制氮车设备适用于天然气、石油开发过程中的钻井、油气井下特种作业、气举排液、输气管线吹扫、空气和天然气置换等工况使用的要求。

制氮车的设计制造本着“先进、可靠、安全、方便、经济”的原则，系统设计、制造标准符合国际和国家通用标准。

制氮车设备依据使用环境确定工况设计条件。

适应海拨高度≤2500m
适应环境温度 -30℃～+42℃
使用特点有防风沙及雨雪的设计条件，能在风沙及雨雪气候条件下连续工作。

最大相对湿度 90%
1.2 设计参数和标准
制氮车设备的总体技术参数：
¾额定氮气流量：1200Nm3/h（氮气纯度95%，标准状态下）
¾氮气纯度：≥95%
¾氮气额定压力：35MPa
制氮车设备设计依据“性能先进、工作可靠、移运方便、自动控制、运行经济、满足HSE”要求的原则，整体性能和制造质量达到国际先进水平。

按照人性化的设计原则，方便操作和检查维修，传动部位加装防护罩，危险部位（机械传动、高温、高压）设置有醒目的警示标识制氮车设备能够在边远地区、无外接电力、外接动力的情况下正常运行，满足耐盐碱、耐
油、耐热、耐潮湿、耐寒要求。

设计所遵循的原则：
¾适合使用环境条件
¾满足工艺工况的需要
¾特殊设计满足特殊要求
¾工艺对动力性和对连续工作能力的要求
¾适应工艺的应变能力
¾运行的经济性、可靠性和耐用性
制氮车设备的技术标准符合国际通用标准及中国国家标准，遵循的规范及标准如下：
¾ API500RP石油设施电力装置场所分类推荐作法
¾ ASME第Ⅷ部分锅炉和压力容器规程
¾ ASME第Ⅱ部分压力容器焊接
¾ ANSI B16.5 管法兰和法兰配件
¾ GB150压力容器的设计、制造标准
¾ GB151钢制管壳式换热器
¾ GB8978-1988废液排放标准
¾ GB 7258-2004机动车运行安全技术条件
制氮车设备中所有压力容器具备法定管理部门的检测报告和认定证书。

1.3 制氮车设备的工艺流程
制氮车设备的工艺流程简要如下：环境空气经柴油发动机驱动的喷油螺杆空气压缩机组进行压缩后进入后冷却器对压缩空气进行冷却，再经空气缓冲罐除水后进入空气后处理系统，其中包括冷冻干燥除水、空气过滤器过滤处理、活性炭过滤器吸附除油和空气温度调节装置。

经处理后的干燥、纯净、恒温的压缩空气进入膜系统中进行氮-氧分离，分离出的富氧空气排入大气，而达到所需纯度的氮气送至氮气增压机，被压缩至要求的压力提供下段使用。

1.4 制氮车设备的构成和安装尺寸
每一套制氮车设备由两台特种作业车组成，包括氮气发生车和氮气增压车。

氮气发生车在一部底盘车上安装设备，包括：柴油发动机、空气压缩机、柴油机和空压机的冷却单元、空气处理单元、膜分离制氮单元、柴油发电机一台和中央控制部分、燃油箱、工具箱等。

氮气增压车在一部底盘车上安装设备，包括：柴油发动机、增压机、柴油机和增压机的冷却单元、燃油箱、工具箱、休息间等。

由两部底盘车安装的制氮车设备，可运输至作业现场提供使用。

安装后的上装设备及整车
外形尺寸符合国家的相关交通法规的规定，全套装置具有足够的抗震性及越野性能，能适应油
气田井场作业的要求。

制氮车设备在交付时提供国家公告目录，整车是国家产品公告上许可的定型产品，保证使
用者注册登记和落户。

符合国家标准GB1589-2004《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》规
定，达到GB 7258-2004《机动车运行安全技术条件》及国家相关质量标准。

制氮车设备的安装数据初步设计如下：
特种作业车１（氮气发生部分）特种作业车2（氮气增压部分）总长11125mm 11125mm 总宽2490mm 2490mm 总高3980mm 3900mm 整备总质量28000Kg 24870Kg
2 氮气发生车的技术配置和参数
2.1 柴油发动机
配备Caterpillar 3412E连续负载
型，四冲程涡轮增压电喷柴油发动机
做为空压机的动力。

电喷柴油发动机3412E DITTA
排放标准：EUROⅡ。

技术参数如下：
额定功率 750bhp（B工况功率）
气缸排列形式V列式
气缸数量 12
冲程数量 4
mm
气缸内径 137
mm
冲程 152
排量 27
L
压缩比 15.6：1
2.2 空气压缩机
选配Sullair 公司的双级螺杆风冷空气压缩机。

空气压缩机的技术参数如下：
型号： Sullair 1500/350
额定排气量： 42.5m 3/min 排气压力： 2.41 MPa 转速：
2100rpm
轴功率： 594BHP 冷却方式： 风冷
压缩机出口空气温度：≤最高环境温度+12℃（冷却后） 外形尺寸（LXWXH ）：1960X1345X1575MM 重量： 2095KG 2.3 空压机动力及连接传动方式
传动方式：柴油机直连驱动。

空压机连接采用SULLAIR 空压机原装联轴器与柴油发动机直联，弹性元件为高强度橡胶。

2.4 冷却器部分
专门设计的板翅式高效组合冷却器，由不同冷却介质的多个冷却器组合而成，包括柴油机润滑油、冷却水、中冷、空压机润滑油和压缩空气的冷却。

冷却器由SULLAIR 授权的制造商生产。

冷却器的风扇由柴油机提供动力通过皮带传动驱动。

特性 双涡轮增压 转向 逆时针（飞轮端） 燃烧系统 电子喷射 传动方式
直联驱动
冷却方式 ATAAC 水冷
尺寸 L1972/W1483/H1496mm 重量
约2261KG
耗油量 147L/H(满载)
2.5 空气处理单元
空气处理部分对空气压缩机提供的压缩空气进行处理，使处理后的空气达到以下指标：¾含油量≤0.001ppm
¾固体颗粒≤0.01µm
¾空气温度35℃-45℃
空气处理单元包括冷冻干燥机和五级空气过滤器，以去除空气中的油份含量和固体杂质，满足制氮膜对空气的要求。

同时通过换热器对空气进行温度调节。

其中第一、二、四级为精细过滤器。

第三级是活性炭吸附过滤器，主要吸附空气中的气态油。

第五级为碳合成精油过滤器。

空气处理单元中的一、二级过滤器的底部安装有电子自动排放阀和手动排放阀，用来排出过滤器中过滤出的微量液体。

后三级过滤器的底部安装手动排放阀。

压缩空气处理系统的各排放点的排放管线汇总后集中排放。

在液体排放管路上加有伴热和保温。

为反映滤芯工作状态（污染阻塞情况），在过滤器上装有压差传感器，以提示操作者注意保养更换滤芯。

为保证对膜具有一定的激活能力以提高产氮气率在第二级过滤器后有能控制温度的换热器。

空气处理单元的详细配置如下：
2.5.1空气缓冲罐
容积： 0.3m3
工作压力： 2.5MPa
空气缓冲罐对压缩空气起到缓冲、冷却和除液的作用。

空气缓冲罐由具有压力容器生产资质的厂家生产，带有检
测报告。

空气缓冲罐能稳定膜入口压力，调节压缩机运行工况。

空气缓冲罐内置筛网除沫器，其原理相当于油/气分离器，可以进一步将空气冷却并除掉一部分油水，下连自动/手动排液阀，排液阀及排液管线加有保温伴热带，防止冬天结冰堵塞管线。

2.5.2 冷冻干燥机
配备美国Zander公司制造的ZAR-1600-350冷冻干燥机。

压缩空气在冷冻干燥机的换热器中和制冷剂进行热交换，空气中的油水等冷却后发生冷凝，从而将空气中所含的油雾、水汽等冷凝成液态，由空气中分离出来。

2.5.3 第一级空气过滤器
选用美国Zander公司产品，其作用为去除残留液态和大的颗粒物。

规格型号：G14/25ZR
工作压力：2.5 MPa
处理气量：45m3/min
过滤精度：微粒≤1µm ，油≤0.3ppm
2.5.4 第二级空气过滤器
选用美国Zander公司生产的精细过滤器，其过滤精度大于一级。

规格型号：G14/25XR
过滤精度：微粒≤0.01µm ，油≤0.01ppm
工作压力：2.5 MPa
处理气量：45m3/min
2.5.5 第三级过滤器
第三级过滤器采用活性碳吸附过滤器，其作用为
吸附空气当中的微量的气、雾态油份。

活性碳吸附过
滤器的外壳由具有压力容器生产资质的厂家生产，带
有检测报告。

内部安装碳吸附剂构成活性碳床层。

处理气量：45m3/min
工作压力：2.4MPa
2.5.6 第四级空气过滤器
同第二级空气过滤器。

2.5.7 第五级空气过滤器
选用Zander公司产品，为碳合成精细过滤器。

其作用为去除含的气雾态油份。

规格型号：G14/25ACR
过滤精度：≤0.01µm颗粒，≤0.001ppm油分
工作压力：2.5 MPa
处理气量：45m3/min
通过以上五级空气过滤器净化处理后，保证压缩空气中颗粒小于0.01µm，最大油含量小于0.001ppm。

2.5.8 空气换热器
空气换热器利用空气压缩机的柴油发动机冷却水和压缩空气换热的方式以在无能耗下方便可靠使用。

温度控制范围：35-45℃，通过控制柴油发动机冷却水的旁通流量。

空气换热器由
不锈钢材料制成，具有温度监测和超温报警、保护功能。

安装有温度传感器和超温报警保护停机开关。

2.5.9 空气处理单元的管线选用不锈钢等防腐材料安装。

2.6膜分离制氮单元
制氮膜选用美国Medal（麦道MD）高压膜组件，膜组的配备满足制氮的技术要求。

MD膜组是目前分离效率最高的氮气膜之一，同时也是最早应用的氮气膜产品，在石油天然气及其它氮气应用领域使用的最为广泛。

MD膜组独到的、专利的非固化结构设计，即纤维分离膜芯和金属承压外壳以弹性支撑安装，可拆换。

此结构更适宜在野外车载移动式结构和大温差变化条件下使用，其耐振、抗颠簸、抗温差变化，不会出现开裂损伤。

2.6.1膜组选配的技术参数
满足在氮气纯度95%是的产氮气量1200 Nm3/h（标准状况：101.32 KPa(A)，20℃）。

MEDAL膜分离制氮系统
氮气纯度： 95～99.5％可调
系列高压膜组
型号： Medal
设计生产气量：≥1200m3/h（标准状态、95%纯度下）
设计空气进口压力：（在与膜系统交界处） 2.4 MPa
MPa
氮气传送压力： 1.8-2.0
设计环境条件
环境温度： -30℃～+42℃
海拔高度： 2500米
最大相对湿度： 90%
2.6.2膜分离制氮单元的配置
¾制氮膜采用框架结构安装，全部选用耐腐蚀的管件、管材，各部件均选用国际知名大公司的产品。

¾膜组保温：配备了膜组的保温，由自限式电伴热带和保温材料构成，满足在野外低温条件
下停机状态的保护需要。

¾膜系统配备有自动切断阀，膜的进出气端均配置阀门，可以分组有选择的使用膜，适应不
同排量和变负荷运行的要求。

¾超压保护装置和原料空气切断阀，在发生报警时自动
切断空气保护膜组，并采用声、光报警。

¾膜的产气端有回流保护功能的单向阀, 防止气体回流和过压。

2.7 柴油发电机
配备一台柴油发电机以满足对辅助照明、冷冻干燥机
和全套装置的低温启动预热、伴热带等供电的需要，同时
安装一个配电箱，配电箱留有外接电插座（380V和220V各一）以满足给现场其它用电设施供电的需要。

配电箱有独立的外接电源输入端，配备外供电与柴油发电机供电的隔离开关。

¾生产厂商：日本大洋TDK40000TE
¾尺寸： 1650*730*1000mm
¾重量： 740kg
3 氮气增压车的技术配置和参数
3.1柴油发动机
选配Caterpillar 公司C9电喷柴油发动机做为增压机的动力驱动。

柴油机的功率满足氮气增压机的工作动力要求。

功率 275bhp
转速 1800rpm
气缸排列形式直列式
气缸数量 6
冲程数量 4
气缸内径 112mm
mm
冲程 149
排量 8.8L
压缩比 16：1
3.2 增压机
选配美国KNOX WESTERN 公司的E2430平衡对置式、多级气缸压缩机。

增压机设计数据：
最大
最小
设计点
进气压力MPa 2.4 1.6 1.8 进气温度 ℃ 67 - 40 排气压力MPa - - 35 产品气温度℃
≤最高环境温度+12℃
设计工况下排量 M 3/min - - 20
海拔高度M 2500
- 1000
环境温度℃ +42 -30 42 气体介质
氮气/空气
3.3 柴油机和增压机的连接
增压机与柴油机间以TORFLEX 型高弹性联轴器连接，抗冲击 能力强，自动补偿轴向位移。

联轴器品牌：V U L K A N 3.4 柴油机和增压机的冷却单元
柴油机和增压机配有风冷的组合式高效翅片式冷却器，由柴油机提供动力驱动风扇。

组合式高效翅片式冷却器由一至三级工艺气级间冷却器、压缩机润滑油冷却器、发动机水冷却器、发动机涡轮增压气冷却器叠加而成，各个冷却部分共用一个风扇，以满足增压机组正常工作及压缩氮气级间温度、出口温度的要求。

3.5 增压机的仪表和控制
增压机各级间均安装有就地压力表和温度监测，在增压车上有仪表盘，同时增压机及柴油机的运行参数传输到中控室仪表，实现对增压机的就地和中央控制。

排放标准 EURO Ⅲ
冷却方式 ATAAC
尺寸 L1198/W819/H1002mm 重量 776Kg 耗油量 53.7L/H
就地（氮气增压车）中控室（氮气发生车）增压机油压√√
1级进气压力√√
1级排气压力√√
2级排气压力√√
3级排气压力√√
1级进气温度√√
1级排气温度√√
2级排气温度√√
3级排气温度√√
报警停机1级吸气压力低√√
1级吸气压力高√√
1级排气压力高√√
2级排气压力高√√
3级排气压力高√√
1级排气温度高√√
2级排气温度高√√
3级排气温度高√√
压缩机低润滑油压力√√
柴油机低润滑油压力√√
高发动机水温√√
超速保护√√
压缩机、空冷器振动超高√√
详细的说明在控制部分描述。

4 制氮车设备的控制部分
控制系统采用中央集中监控和就地控制的两级控制模式，在氮气发生车上配备有操作控制室（中央控制室），控制盘具有先进的人机界面，具有数据显示和操作控制功能。

4.1 就地控制
空气压缩机及动力发动机、增压机及动力发动机、膜分离制氮单元安装有相应的就地控制系统及监视仪表。

就地控制系统能够完成对单元的控制操作，具有操作简单、维护方便、故障显示和容易掌握的特点。

能够全面真实地反映各单元及整套设备运行过程的参数，仪表布置便于操作人员观察和操作。

4.2 中央控制室
在氮气发生车上有中央控制室，它即包括对氮气发生车的各设备的控制，同时氮气增压车的运行数据通过信号传输到中央控制室，在该中央控制室可以实现对制氮车设备的整体集中控制。

其中的操作面板能显示空气压缩机组单元、空气处理部分、膜分离制氮部分、增压机组单元的运转参数及监控参数。

所有参数名称以中文显示或以中英文对照显示，还能显示整套设备的工艺流程图，主要参数趋势图，报警记录等功能.。

中央控制室采用集中管理的方式对装置进行协调控制，对主要配套设备运行情况进行监控，包括主要工作参数的采集、报警及紧急停机等功能。

控制系统硬件主要由主控箱（PLC控制系统，带触摸屏）组成。

中央控制室的主控制盘触摸屏具有以下仪表和数据显示：
¾空压机组：出口温度、压力、紧急停机及报警。

¾膜分离系统：氮气流量、氧含量参数监视和设定、膜件出/入口压力、膜组入口温度等参数监视，膜分离系统强制停机及报警等功能。

¾增压机组：进口温度、压力紧急停机及报警等功能等数据。

¾主控制盘触摸屏可以将生产过程直观的以彩色工艺流程画面显示出来，并且可以显示
重要工艺参数的趋势图等；
主控制盘（图形监控操作器OP270）和PLC的选型：
¾SIEMENS STN 10”LCD 。

¾ PLC的选型是SIEMENS S7-200。

¾工业现场设计；铝合金前面板IP65防护等级。

¾通过PROFIBUS-DP工业网络连接进行通讯，一根通讯电缆就可以实现所有现场设备间的连接, 快捷方便；
可实现自动、手动的控制模式转换。

全套装置设计有一个独立的紧急停车开关，可实现人工手动停机。

中央控制室配置一个配电箱，可联接外电源供电，以实现对全套装置的操作控制。

5 底盘车选型和安装
5.1底盘车
制氮车设备由两部载重底盘车安装成特种作业车，两车均采用北方奔驰底盘车，型号为ND1312D41J，驱动和轴距为3138/8X4/1500+4150+1450。

底盘车由供方购置并由供方将上装设备固定在底盘车上形成特种作业车形式，整车组装出厂时持有公告目录，符合国家车辆上路行驶标准。

北方奔驰牌3138/8X4/1500+4150+1450/汽车底盘主要技术参数：
代码号ND1312D41J
轮距（前/后）1995/1800
接近角/离去角（°）26/20
前悬/后悬(mm) 1410/2715
轴距(mm) 1500+4150+1450
最高车速（km/h）85
总质量（kg）31000
整备质量（kg）10050
最大爬坡度（%）40
最小转弯直径（m）≤24
型号 WP10.375/276，中冷增压
排量（ML） 9726/柴油
发动机
额定功率（Kw/rpm）280/2200
最大扭矩（Nm/rpm）1460/1400-1600
排放标准国Ⅲ
燃油箱容积(L) 400
离合器型式 GFX420、液压助力，自动调整，膜片式摩擦离合器
变速器型式 12JS160、机械式、12档
主制动器双回路气压制动系统,配有刹车自动间隙调节装置和空气干燥器
辅助制动器发动机排气制动
制动系统
驻车制动器储能弹簧、作用于第二前桥和中、后桥
转向机构型式 ZF8098、循环球齿条齿扇式、液压助力车架型式鱼肚形、不等宽、变截面、边梁式梯形结构
双蹄片式气压制动，拳式转向桥
前桥
后桥双蹄片式气压制动，双曲线齿轮，驱动桥，铸造球铁桥壳带轮边减速器
前悬架纵置钢板弹簧，带液压作用筒式减震器、横向稳定器
后悬架纵置钢板弹簧，平衡悬挂
轮胎12.00-20，12.00R20
蓄电池2*12V/135Ah
发电机28V-55A
电气系统
起动机 5.4KW/24V 驾驶室整体全钢前翻式长驾驶室，可倾翻70°，主副驾驶员座椅可调节
选装件汽车顶置空调，ABS系统，轮间差速锁
底盘车的技术数据、底盘车配置以北方奔驰原厂标准配置为准。

北方奔驰重型汽车有限责任公司对本参数表中的技术规格及配置保留最终解释权和修改权。

5.2 车箱及设备的安装
设备与载车底盘之间的连接采用副大梁连接，车箱有整体防护外箱，所有车上设备置于车箱内部。

各部件间连接牢固，整车重心分布合理，对称布置整体重心尽量接近中心线，严格按照各桥的载荷分部安装。

车箱内各部件之间的固定连接充分考虑震动对设备的影响。

对容易出现震动的连接部位采用可靠性高的软连接方式连接，确保设备在行驶过程中和连续作业中不会造成泄漏、渗漏，并有较长的使用寿命。

车箱内整体安装合理、紧凑，便于操作。

安装有24伏直流防爆照明灯具，便于野外夜间操作和设备维修。

车箱周边安有示高、示宽灯，便于夜间行车安全。

车箱两侧设计有平移滑动收放式工作走廊。

车辆行驶中收进，工作时移出便于设备操作及维护。

车箱两侧设计有开启式翘翻箱门，设备在大修时可通体卸下方便维护操作。

冷却器外部设计为导风散热通体百叶窗。

车箱顶部设计为可打开式，便于设备维修吊装。

箱体通风散热条件好。

具体结构形式以最
终设计会审交接为准。

在底盘车上有安装高压硬管线的管线架。

两部车上配备有工具箱。

在底盘车上带有能够保证设备连续工作12小时以上的外置式柴油箱，油箱配油位计、加油孔（带滤网、带锁）和排污孔，加油口位置合理，便于操作。

在氮气增压车上有一个可供人员临时休息和存放备件的工作间，工作间内有工作台一个和柜子一套。

6 制氮车设备的辅助配套
6.1 随机提供氮气发生车和氮气增压车之间的通讯电缆和供电电缆，电缆采用快速插接方式，
长度20米。

6.2 随机提供输气管线
¾氮气发生车和氮气增压车的输气软管线
通径：2"
长度：8ｍ
数量：2套（每根含公/母接头）
连接方式：由壬
¾氮气增压车的输气硬管线
φ2"× 4m×6根、φ2"×3m×1根、φ2"×1m×1根、活动弯头4只；
连接方式：由壬
6.3随机提供输油管线
¾氮气发生车和氮气增压车的输油软管线长度：耐油胶管，长度8ｍ。