CN101525048A - Lng船上连接燃气阀组和发动机的双壁管道及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种LNG船上连接燃气阀组和发动机的双壁管道，该双壁管道包括同轴心套设的内管和外管，内管与外管通过多个可拆式夹箍进行支撑，所述的外管一端固定于装有燃气阀组的燃气阀组室的侧壁上，内管的一端通过一根过渡连接管连通至燃气阀组上，内管的另一端通过一根内波纹管连通至双燃料发动机的进气口，所述内管的孔径与发动机进气口孔径相同，在内管与外管之间为一环腔，该环腔连通燃气阀室以同燃气阀室一起实现换气。本发明的双壁管结构简单实用，且所采用的材料普通、制作容易、成本相对低廉，在LNG船舶上应用时，可以采用普通工具进行便捷的安装与拆卸。

Description

LNG船上连接燃气阀组和发动机的双壁管道及其安装方法

技术领域

本发明涉及液化天然气船，特别涉及到一种LNG船上连接燃气阀组和双燃料发动机的双壁管道以及该双壁管道的安装方法。

背景技术

LNG(液化天然气)是一种日益应用广泛的高效、清洁能源，LNG运输船及LNG平台工作船获得了快速的发展。双燃料发动机的问世，使LNG运输船及平台工作船上出现了新的动力系统。双燃料发动机可以燃用天然气，天然气供给压力要求为0.5MPa左右，大大高于双燃料锅炉的供气压力(0.1MPa)。由于天然气是易燃易爆气体，而双燃料发动机及其辅助系统不可避免的需要较多的电子控制系统及电力供应系统，所以在船舶上应用时必须采用双壁管供气的方式，从而使燃气泄露得以控制在指定区域，以降低在发动机舱室产生爆炸的可能性，从而确保安全运行。

采用双壁管供气的场合主要是从燃气供给控制阀组到双燃料发动机气缸进气口之间的路径。燃气供给控制阀组所处的房间是一个特殊布置的空间，该空间内所有电器设备均作防爆处理，同时装有两台抽风机(一台工作，一台备用)，造成室内负压，并保证换气次数不少于30次/小时，故在该空间内的管道可以采用单壁管；双燃料发动机自身上的天然气管道全部为特制的双壁管，船厂需要解决的难题是从阀组控制室至发动机进气口间的管道设计及安装。对此种场合下的双壁管船级社有严格要求：①管道的设计压力不低于10bar；②环腔间的换气能力不少于30次/小时。

当前一些双壁管的技术方案，如在14.7万立方米LNG船舶上锅炉供气管采用的是在供气管道上再外包一层风管的做法。该做法结构复杂，施工困难，效果不甚理想，也已不能满足船级社对外管的较高设计压力的要求。为此，我们提出了结构简单，成本低，设计压力高，易拆装的更加合理的双壁管设计方案。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种新的LNG船上连接燃气阀组和双燃料发动机的双壁管道，并为该类型的管道在LNG船上安装提供了相应的新方法。通过本发明的双壁管确保燃气在燃气阀组和双燃料发动机之间不会出现泄漏，并实现实时换气，将出现漏气引起爆炸的可能性控制为零，并且制造双壁管的原料采用现有材质，达到方便快捷、容易实现的目的。

为了达到上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：

一种LNG船上连接燃气阀组和发动机的双壁管道，其特征在于，该双壁管道包括同轴心套设的内管和外管，内管与外管通过多个可拆式夹箍进行支撑，所述的外管一端固定于装有燃气阀组的燃气阀组室的侧壁上，内管的一端通过一根过渡连接管连通至燃气阀组上，内管的另一端通过一根内波纹管连通至双燃料发动机的进气口，所述内管的孔径与发动机进气口孔径相同，在内管与外管之间为一环腔，该环腔连通燃气阀室以同燃气阀室一起实现换气。

所述内管分为相连的一号内管和二号内管，一号内管的另一端连接内波纹管，二号内管的另一端连接过渡连接管，所述内波纹管的另一端连接至双燃料发动机的进气口，所述过渡连接管的另一端连接燃气阀组；所述外管分为一号外管和二号外管，一号外管和二号外管通过连接法兰同轴连通并固定，一号外管位于一号内管外侧，二号外管位于二号内管外侧，一号外管的一端连接至外波纹管上，外波纹管的另一端连接至发动机端，所述的一号外管和二号外管底部设有多个保持其水平的外管支架。

所述燃气阀组位于燃气阀组室内，燃气阀组室的侧壁上开有一个通舱孔，该通舱孔的内侧设有法兰，该法兰的内径略大于一号外管和二号外管之间连接法兰的外径，所述二号外管贯穿所述的通舱孔连通燃气阀组室的内侧和外侧，位于燃气阀组室内的二号外管一端并固定在通舱孔内侧的法兰上。

所述的一号外管上设有垂直于外管轴线的上支管和下支管，该上支管和下支管设有两对，分别上下对应设置，每个上支管上设有上支管盲法兰封盖，每个下支管上设有下支管盲法兰封盖，所述的可拆式夹箍的夹箍支架的下半部分位于下支管内，其端部落焊于下支管盲法兰封盖上。

一种将上述的LNG船上连接燃气阀组和发动机的双壁管道安装到LNG船上的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

①将二号内管插入至二号外管中，并将二号内管和二号外管一起放入至燃气阀组室内，靠近燃气阀组临时放置；

②将一号内管插入至一号外管中，将带有可拆式夹箍的下支管盲法兰封盖安装至一号外管下支管处，由于夹箍支架支撑，使一号内管可在一号外管内自由移动并转动，利用外管支架支起一号外管，使其高度与燃气阀组室上的通舱孔高度以及双燃料发动机的进气口的高度相等，且一号外管也可自由移动；

③将一号内管和一号外管移动，直至一号内管和二号内管的连接法兰均靠近一号外管的上支管的支管通道处，从上支管的通道中利用扳手将连接一号内管和二号内管的连接螺栓拧紧；

④将外波纹管的一端连接至一号外管，并朝燃气阀组室方向移动，空出内波纹管的安装长度，将内波纹管的一端固定在双燃料发动机的进气口处，另一端连接至一号内管上，再将二号外管一端连接至通舱孔内侧法兰上，另一端连接至一号外管，而外波纹管另一端则连接至双燃料发动机进气口的外侧；

⑤在燃气阀组室内安装上过渡连接管至燃气阀组上，并将其一端与二号内管连接；

⑥在上支管中放入夹箍支架上半部分，将夹箍支架上半部分和夹箍支架下半部分用螺栓拧紧以固定内管，并将上支管盲法兰封盖装妥；

⑦上紧外管支架的固定螺栓，对外管进行固定。

基于上述技术方案，本发明带来了如下技术效果：

第一、本发明的双壁管结构简单实用，且所采用的材料普通、制作容易、成本相对低廉，在LNG船舶上应用时，可以采用普通工具进行便捷的安装与拆卸。

第二、本发明的双壁管所使用的内管支撑方式非常独特，即通过设置上、下支管段，将内管夹箍支架布置于该区域内，支架承重落焊于下支管段盲法兰封盖上，从上支管可以伸入工具对支架进行松紧、装拆等操作，从而巧妙地解决了双壁管中的内管定位支撑及移动等难题；

第三、本发明的双壁管中的内管、外管均可以满足PN＝1MPa的设计压力要求，应用本发明的双壁管方案可以满足船级社对双燃料发动机燃气供应管道的安全要求，很好地适用于实船的安装使用。

附图说明

图1是本发明LNG船上连接燃气阀组和发动机的双壁管道在LNG船上的布局图。

图2是本发明LNG船上连接燃气阀组和发动机的双壁管道的结构示意图。

图3是本发明LNG船上连接燃气阀组和发动机的双壁管道中的一号外管、上支管和下支管的结构示意图。

图4是本发明LNG船上连接燃气阀组和发动机的双壁管道中下支管盲法兰封盖、夹箍支架下部分和夹箍支架上部分组合后的示意图。

其中，

A-双燃料发动机  B-双壁管  C-燃气阀组室  D-燃气阀组1-一号内管  2-二号内管  3-一号外管  4-二号外管5-内波纹管  6-外波纹管  7-上支管  8-上支管盲法兰封盖  9-下支管  10-下支管盲法兰封盖  11-夹箍支架下半部分  12-外管支架  13-过渡连接管  14-夹箍支架上半部分

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来对本发明双壁管的结构设计、安装方法以及具体应用做进一步的详细阐述，但不能因此而限制本发明的保护范围。

本发明需要解决的是从燃气阀组室C至双燃料发动机A的进气口间的管道设计及安装难题，突出其安全性能以及结构尽量简单，便于安装与使用。

本发明提供的是一种在LNG船上连接燃气阀组和发动机的双壁管道。上述双壁管道B的主要结构包括同轴套设的内管和外管，由其构成一个双壁管，内管与外管之间通过多个可拆卸的夹箍支架进行支撑。外管的一端固定于装有燃气阀组D的燃气阀组室C的侧壁上，内管的一端通过一根过渡连接管连通至燃气阀组C上，内管的另一端通过一根内波纹管连通至双燃料发动机A的进气口。内管的孔径与发动机进气口孔径相同，在内管与外管之间为一环腔，该环腔连通燃气阀室C以同燃气阀室C一起实现换气。上述结构LNG船上的连接布局如图1所示，图1是本发明LNG船上连接燃气阀组和发动机的双壁管道在LNG船上的布局图。

本发明的双壁管道的具体结构和连接关系如图2所示，图2是本发明LNG船上连接燃气阀组和发动机的双壁管道的结构示意图。由图可知，

内管的一端通过一根过渡连接管13连通至燃气阀组C上，内管的另一端通过一根内波纹管5连通至双燃料发动机A的进气口，内管分为相连接的一号内管1和二号内管2，一号内管1的一端和二号内管2的一端相对并连接，一号内管1的另一端连接内波纹管5，二号内管2的另一端连接过渡连接管13。

内波纹管5的另一端连接至双燃料发动机A的进气口，过渡连接管13的另一端连接至燃气阀组D。

套于内管上的外管分为一号外管3和二号外管4，一号外管3和二号外管4之间通过连接法兰同轴连通并固定。其中，一号外管3位于一号内管1的外侧，二号外管4位于二号内管2外侧。一号外管3的一端连接至外波纹管6上，外波纹管6的另一端连接至双燃料发动机端，所述的一号外管3和二号外管4的底部设有多个保持其水平的外管支架12，外管支架12的底部支撑在甲板上。

LNG船上将燃气阀组D设置于燃气阀组室C内，并对燃气阀组室C经常通风换气，保持燃气阀组室C空气清洁，即使燃气阀组D有燃气泄漏也可以及时抽出，避免发生危险，提高安全性能。本发明的目的也就是将输送燃气的内管外层包裹一层外管，并且外管与内管之间留有环形空腔，并且该空腔与燃气阀组室C相连通，以实现与燃气阀组室C一起换气，这样即使发生内管泄漏，也可以及时将泄漏气体控制在环腔内被立刻稀释排出，降低危险。

由于燃气阀组D位于燃气阀组室C内，所以需要通过一些结构设计将内管、外管之间的环腔同燃气阀组室C连通。具体技术上是这样实现的：在燃气阀组室C的侧壁上开有一个通舱孔，该通舱孔的内侧设有法兰，该法兰的内径略大于一号外管3和二号外管4之间连接法兰的外径，这样是便于在一号外管3和二号外管4连接固定后可以顺利地穿过通舱孔。将所述二号外管4贯穿所述的通舱孔，使其连通燃气阀组室C的内侧和外侧，则二号外管4位于燃气阀组室C内的一端固定在通舱孔内侧的法兰上。这样，二号外管4就同燃气阀组室C连通起来，外管与内管之间的环腔也就与燃气阀组室C连通起来。

通过下面的技术方案来解决外管与内管之间的支撑问题：所述的一号外管3上设有垂直于外管轴线的上支管7和下支管9，该上支管7和下支管9设有两对，分别上下对应设置，每个上支管7上设有上支管盲法兰封盖8，每个下支管9上设有下支管盲法兰封盖10，如图3所示，图3是本发明LNG船上连接燃气阀组和发动机的双壁管道中的一号外管、上支管和下支管的结构示意图。

内管和外管之间是通过夹箍支架来进行支撑固定的。夹箍支架的结构可由图4看出，图4是本发明LNG船上连接燃气阀组和发动机的双壁管道中下支管盲法兰封盖、夹箍支架下部分和夹箍支架上部分组合后的示意图。夹箍支架下部分11为一个顶端带有半圆形凹槽的支柱，半圆形凹槽的内径等于内管的外径，可以将内管卡入到半圆形凹槽中；夹箍支架上部分14也有一个半圆形凹槽，将夹箍支架上部分14固定在夹箍支架下部分11后，两个半圆形凹槽形成一个扣住内管的圆孔，可以将内管固定。将可拆式夹箍的夹箍支架下部分11放置于下支管9内，其支柱的底端部可以用下支管盲法兰封盖10支撑。可以打开上支管7上的上支管盲法兰封盖8，将夹箍支架上部分14放于上支管7内，并卡住内管后固定在夹箍支架下部分11上，然后将上支管盲法兰封盖8固定在上支管7上。通过多个这样的夹箍支架将内管与外管支撑起来，在内管与外管之间形成一个环腔。

实施例

应用于研发中的16万立方米电力推进LNG船舶上的双壁管设计方案。

第一、双壁管结构：

①内管采用Φ114×6的普通钢管，一号内管长2500mm，二号内管长2200mm，两端采用10100GB2506-89的标准法兰；

②外管采用Φ325×8的普通钢管，二号外管长1250mm，一号外管为组合式结构，上面开有DN300等直径的上、下支管，两端采用10300GB2506-89的标准法兰；

③上、下支管的两端采用10300GB2506-89的标准法兰，末端封盖采用该系列的标准盲法兰；

④内波纹管采用DN100PN10的规格，外波纹管采用DN300PN10的规格；

⑤内管支架采用100×6的扁钢制作，以及采用65×8的扁钢作支撑落焊于盲法兰封盖上；

⑥过渡连接管采用Φ114×6的普通钢管，1＝450mm；

⑦外管支架采用普通船用型管夹支架。

第二、双壁管的安装步骤：

①将二号外管4放入燃气阀组室C内，将其靠近燃气阀组D端临时摆放；

②将二号内管2插入二号外管4中，也将其靠近燃气阀组D端临时摆放；

③将一号内管1插入到一号外管3中，将带有夹箍支架下半部分11的下支管盲法兰封盖10安装到下支管9内，用其支撑起一号内管1，使得内管可以在外管内自由移动及转动，再在外管的底部安装上外管支架12，外管支架12的底部置于船舶甲板上，但仅仅是松套不夹紧，使一号外管3可以在预定高度处自由移动；

④移动一号内管1与二号内管2，使两段内管的连接端法兰位于上支管7处的支管段内，从上支管7处的上支管内伸入扳手，将两段内管间的连接法兰螺栓上紧，由于内管可以在外管内旋转，逐一将各连接螺栓装好；

⑤在一号外管3在靠近双燃料发动机的一端装上外波纹管6，再将一号外管3向燃气阀组D端移动；由于L3＞L2＞L1，可以获得让内管在预定位置使其发动机端法兰露出内波纹管5的安装空间；

⑥在发动机进气口装上内波纹管5；

⑦将内管向发动机端移至预定位置，并与内波纹管5的法兰相连；

⑧移动外管至预定位置，将外波纹管6与发动机进气口相连接装妥；

⑨移动二号外管4，将二号外管4与一号外管3相连接并安装妥当，并将二号外管4与燃气阀组室C的通舱孔处法兰连接装妥；

⑩将过渡连接管13装入到燃气阀组室C内，使其分别与燃气阀组D及二号内管2的法兰相连接装妥；

上支管件7中放入夹箍支架上半部分14，将夹箍支架的两部分用螺栓连接夹紧，对外管中的内管进行固定，再将上支管盲法兰封盖8装妥；

二紧外管支架12上的固定螺栓，以对外管进行固定。

通过上述步骤，可用普通工具将本发明中的组合式双壁管安装妥当。第三、拆卸步骤：

①松解开外波纹管6与发动机进气口间的法兰连接螺栓，断开此处连接；

②松开过渡连接管13两端的法兰连接螺栓，取出并移走过渡连接管13；

③松开二号外管4与燃气阀组室C的通舱口处法兰的连接，松开外管支架12的紧固螺栓，使外管可以前后移动，将其朝燃气阀组D端移动，由于L3＞L2＞L1，可以获得拆除内波纹管5的操作空间；

④松开内波纹管5两端的法兰连接螺栓，取出并移走内波纹管5；

⑤拆开件上支管7处的上支管盲法兰封盖8，用工具松开夹箍支架下半部分11的夹紧螺栓，取出并移走夹箍支架上半部分14，使内管可以自由移动及转动；

⑥朝燃气阀组D端少许移动内管，使内管的发动机端法兰缩入到外波纹管6以内，松开外波纹管6的法兰连接螺栓，取出并移走外波纹管6。

⑦向燃气阀组D端移动内管，使一号内管1与二号内管2两段内管间连接法兰位于上支管7处的支管内，用扳手拆开内管法兰间的连接螺栓，断开内管间连接，并将二号内管2朝燃气阀组D端移动；

⑧拆开一号外管3与二号外管4两段外管间的连接法兰，将一号外管3朝发动机端移动，使一号外管3露出二号内管2；

⑨拆除外管支架12，移走一号内管1与一号外管3的松套组合体；

⑩在空旷场地分别取出一号内管1与一号外管3；

朝发动机端移动并取出二号内管2；

最后取出二号外管4。

通过上述步骤，可用普通工具将本发明中的组合式双壁管拆卸妥当。

毫无疑问，本发明双壁管不仅仅局限于上述实施例中所述的结构和安装过程，还有其它的变化和替代。总而言之，本发明的双壁管的保护范围还包括其它对于本领域技术人员显而易见的变换和替代。

Claims (5)

1.一种LNG船上连接燃气阀组和发动机的双壁管道，其特征在于，该双壁管道包括同轴心套设的内管和外管，内管与外管通过多个可拆式夹箍进行支撑，所述的外管一端固定于装有燃气阀组的燃气阀组室的侧壁上，内管的一端通过一根过渡连接管连通至燃气阀组上，内管的另一端通过一根内波纹管连通至双燃料发动机的进气口，所述内管的孔径与发动机进气口孔径相同，在内管与外管之间为一环腔，该环腔连通燃气阀室以同燃气阀室一起实现换气。

2.根据权利要求1所述的LNG船上连接燃气阀组和发动机的双壁管道，其特征在于，所述内管分为相连的一号内管和二号内管，一号内管的另一端连接内波纹管，二号内管的另一端连接过渡连接管，所述内波纹管的另一端连接至双燃料发动机的进气口，所述过渡连接管的另一端连接燃气阀组；所述外管分为一号外管和二号外管，一号外管和二号外管通过连接法兰同轴连通并固定，一号外管位于一号内管外侧，二号外管位于二号内管外侧，一号外管的一端连接至外波纹管上，外波纹管的另一端连接至发动机端，所述的一号外管和二号外管底部设有多个保持其水平的外管支架。

3.根据权利要求2所述的LNG船上连接燃气阀组和发动机的双壁管道，其特征在于，所述燃气阀组位于燃气阀组室内，燃气阀组室的侧壁上开有一个通舱孔，该通舱孔的内侧设有法兰，该法兰的内径略大于一号外管和二号外管之间连接法兰的外径，所述二号外管贯穿所述的通舱孔连通燃气阀组室的内侧和外侧，位于燃气阀组室内的二号外管一端并固定在通舱孔内侧的法兰上。

4.根据权利要求3所述的LNG船上连接燃气阀组和发动机的双壁管道，其特征在于，所述的一号外管上设有垂直于外管轴线的上支管和下支管，该上支管和下支管设有两对，分别上下对应设置，每个上支管上设有上支管盲法兰封盖，每个下支管上设有下支管盲法兰封盖，所述的可拆式夹箍的夹箍支架的下半部分位于下支管内，其端部落焊于下支管盲法兰封盖上。

5.一种将权利要求4所述的LNG船上连接燃气阀组和发动机的双壁管道安装到LNG船上的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

①将二号内管插入至二号外管中，并将二号内管和二号外管一起放入至燃气阀组室内，靠近燃气阀组临时放置；

②将一号内管插入至一号外管中，将带有可拆式夹箍的下支管盲法兰封盖安装至一号外管下支管处，由夹箍支架支撑使一号内管在一号外管内自由移动并转动，利用外管支架支起一号外管，使其高度与燃气阀组室上的通舱孔高度以及双燃料发动机的进气口的高度相等，且一号外管也可自由移动；

③将一号内管和一号外管移动，直至一号内管和二号内管的连接法兰均靠近一号外管的上支管的支管通道处，从上支管的通道中利用扳手将连接一号内管和二号内管的连接螺栓拧紧；

④将外波纹管的一端连接至一号外管，并朝燃气阀组室方向移动，空出内波纹管的安装长度，将内波纹管的一端固定在双燃料发动机的进气口处，另一端连接至一号内管上，再将二号外管一端连接至通舱孔内侧法兰上，另一端连接至一号外管，而外波纹管另一端则连接至双燃料发动机进气口的外侧；

⑤在燃气阀组室内安装上过渡连接管至燃气阀组上，并将其一端与二号内管连接；

⑥在上支管中放入夹箍支架上半部分，将夹箍支架上半部分和夹箍支架下半部分用螺栓拧紧以固定内管，并将上支管盲法兰封盖装妥；

⑦上紧外管支架的固定螺栓，对外管进行固定。

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