CN103407567B - 液化天然气动力船集成化动力控制装置 - Google Patents

液化天然气动力船集成化动力控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种液化天然气动力船集成化动力控制装置，包括密闭单元和控制单元两部分，密闭单元具有允许气体燃料管路贯穿通过的密闭室，密闭室内设置有第一自动截止阀、第二自动截止阀、燃气调压阀、第一自动透气阀、第二自动透气阀、气体探测器和通风导管；控制单元具有控制室，控制室内设置有空气调压阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀，空气调压阀分别通过第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀控制第一自动截止阀、第二自动截止阀、第一自动透气阀和第二自动透气阀。本发明能兼顾LNG动力船的调控与安防、适用性强、结构简单，适于广泛应用于LNG动力船技术领域。<!--1-->

Description

液化天然气动力船集成化动力控制装置
技术领域
本发明涉及液化天然气(liquefiednaturalgas，LNG)动力船技术领域，具体地指一种液化天然气动力船集成化动力控制装置。
背景技术
气体燃料动力船代表了船舶行业未来发展的一种趋势，LNG(液化天然气)动力船作为气体燃料动力船的典型代表，因其使用清洁高效的LNG作为主机燃料，具有广泛的应用前景。目前，世界各国正在推广使用LNG动力船，还处于起步阶段，技术还有待完善。
由于LNG进入空中会急速气化并很快与空气混合，当密闭空间里的燃气浓度达到5％～15％时，将形成爆炸气体，遇明火或电火花即可发生爆炸，形成火灾。因此，对于该型船舶，气体燃料的调节控制与安全防护十分重要，在这方面技术措施运用是否到位将直接关系船舶运行的效率与安全。
目前，国内外对于LNG动力船气体燃料的调节控制与安全防护，尚无明确的指导规范。部分企业在实践摸索的基础上，设计了一些适合特定机型的气体燃料动力控制装置，然而由于这些气体燃料动力控制装置只针对特定机型设计，通用性较差，无法涵盖业内门类多样的气体燃料供应系统的调控与安防要求。
针对这种情况，需要设计一种能有效解决LNG动力船气体燃料的调节控制与安全防护的装置，不仅具有广泛的适用性，并且结构简单、功能完备，满足行业发展的需要。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种能有效解决LNG动力船气体燃料的调节控制与安全防护的问题、适用性强、结构简单、功能完备的液化天然气动力船集成化动力控制装置。
为实现上述目的，本发明所设计的液化天然气动力船集成化动力控制装置，安装在双燃料发动机与汽化器之间的气体燃料管路上，它包括密闭单元和控制单元两部分，所述密闭单元具有允许气体燃料管路贯穿通过的密闭室，所述密闭室内的气体燃料管路上沿燃气流向依次设置有第一自动截止阀、第二自动截止阀和燃气调压阀，所述密闭室内另设置有第一自动透气阀和第二自动透气阀，所述第一自动截止阀和燃气调压阀的输出端分别与第一自动透气阀和第二自动透气阀的进气口相连，所述第一自动透气阀和第二自动透气阀的出气口同时通过透气管与大气相连，所述密闭室内还设置有气体探测器和连接大气的通风导管；所述控制单元具有与密闭室相邻设置的控制室，所述控制室内设置有空气调压阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀，所述空气调压阀的输入端与外界压缩空气瓶相连，所述空气调压阀的输出端通过压缩空气管路同时与第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀的控制气输入端相连，所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀的控制气输出端分别与第一自动截止阀、第二自动截止阀、第一自动透气阀和第二自动透气阀的信号控制端相连。
作为优选方案，所述密闭室内的气体燃料管路上还设置有燃气过滤器，所述燃气过滤器的输入端同时与第一自动截止阀输出端和第一自动透气阀的进气口相连，所述燃气过滤器的输出端与第二自动截止阀的输入端相连。
进一步地，所述燃气过滤器的输入端设置有第一压力变送器，所述燃气调压阀的输入端设置有第二压力变送器，用于监控燃气过滤器前后管路中的气体压力。
再进一步地，所述第一自动截止阀的输入端设置有手动燃气截止阀，所述手动燃气截止阀的手动操作盘位于密闭室外。
还进一步地，所述空气调压阀的输入端与压缩空气瓶之间设置有手动空气截止阀和空气过滤器。
更进一步地，所述密闭室和控制室通过共用气密壁连为一体。
更进一步地，所述气体燃料管路穿套在通风导管道内。
本发明的工作原理是这样的：正常运行时，第一自动截止阀和第二自动截止阀处于打开状态，第二自动透气阀和第二透气阀处于关闭状态，气体探测器处于工作状态，密闭室通过通风导管进行通风，气体燃料依次通过手动燃气截止阀、第一自动截止阀、燃气过滤器、第二自动截止阀、燃气调压阀进入下游管路。
在安全保障方面，第一自动截止阀、第二自动截止阀和第一自动透气阀构成一组互锁气体阀，当发生CCS(《气体燃料动力船检验指南》)中涉及的燃气泄漏故障时，第一自动截止阀和第二自动截止阀自动关闭，第一自动透气阀自动打开，第二自动透气阀在气体燃料供应关闭和燃气泄漏时自动打开，释放位于互锁气体阀下游气体燃料管路内的残余气体燃料。手动燃气截止阀平时处于常开状态，只有在维修时才关闭，手动燃气截止阀的手动操作盘位于密闭室外，确保在双燃料发动机维修期间将操作人员和气体燃料有效隔离，避免人处于危险环境中。燃气调压阀由电子控制单元(ECU)根据双燃料发动机的负荷和转速对气体燃料管路内的压力进行调节，从而提高了气体燃料的利用效率。正常状态下密闭室通过通风导管进行通风，两个气体探测器用于监测密闭室内的可燃气体浓度，当可燃气体浓度达到相应的报警及动作下限时，第一自动截止阀、第二自动截止阀、第二自动透气阀和第一自动透气阀同时产生动作——停止供应燃气并排出气体燃料管路内的气体燃料，已进入密闭室的气体燃料通过通风导管排入大气。与此相伴的是，燃气过滤器能够保证进入双燃料发动机的可燃气体纯度，第一压力变送器和第二压力变送器均用于监测燃气过滤器前后气体燃料管路的压力，从而实现两方面的作用：一方面可以根据两个压力变送器的示值判断燃气过滤器的工作是否正常(即是否发生了堵塞)；另一方面就是维修前判断气体燃料管路中的压力是否释放完全。电磁阀等潜在火源激发部件位于控制室内，与密闭室隔离，降低了密闭室内由于气体燃料泄露而引发火灾的危险性。以上措施共同保障了液化天然气动力船的运行安全。
在控制方面，手动空气截止阀用于维修时将压缩空气管与压缩空气瓶断开，空气过滤器能够保证进入电磁阀的压缩空气纯度。因为气体在传输过程中压力有衰减，为了能保证电磁阀的气压驱动阀芯控制的精确度和灵敏度，设置空气调压阀对压缩空气管路内的压缩空气气压进行控制，为了更灵敏地控制电磁阀，该空气调压阀的位置靠近电磁阀，并设置为手动。
以上技术手段，既适用于本质安全型机舱，又适用于增强安全型机舱，具有广泛的适用性。
综上所述，本发明的优点在于：有效降低了液化天然气动力船集成化动力控制装置内由于气体燃料泄露而引发火灾的危险，提高了气体燃料的利用效率，确保了双燃料发动机维修期间操作人员与气体燃料做到安全隔离，结构简单、功能完备，充分满足CCS法规对于液化天然气动力船集成化动力控制装置的功能和安全要求，适用于多种类型的机舱布置形式。
附图说明
图1为运用了本发明的液化天然气动力船本质安全型机舱及相关动力装置的整体结构示意图；
图2为运用了本发明的液化天然气动力船增强安全型机舱及相关动力装置的整体结构示意图；
图3为本发明液化天然气动力船集成化动力控制装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：
参见图1，液化天然气动力船采用本质安全型机舱，天然气依次从液化天然气储罐29出来，经汽化器30和液化天然气动力船集成化动力控制装置进入双燃料发动机31燃烧，驱动后面的齿轮箱32和螺旋桨33运行，其中，液化天然气动力船集成化动力控制装置位于气体燃料管路1进口的通风导管14伸出机舱34与大气连通，位于气体燃料管路1出口的通风导管14与双燃料发动机31相连，并通过双燃料发动机31与大气相连通。
参见图2，液化天然气动力船采用增强安全型机舱，与图1相比，其区别在于位于气体燃料管路1进口和出口的通风导管14均从机舱34侧壁伸出舱外与大气连通。
参见图3，本发明液化天然气动力船集成化动力控制装置，包括气体燃料管路1、第二自动截止阀2、第二自动透气阀4、透气管5、燃气调压阀6、电子控制单元7、第三电磁阀8、第四电磁阀9、压缩空气管路10、压缩空气瓶11、密闭室12、气体探测器13、通风导管14、控制室15、第一自动截止阀16、第一自动透气阀18、第一电磁阀19、第二电磁阀20、手动燃气截止阀21、燃气过滤器22、第一压力变送器23、第二压力变送器24、手动空气截止阀25、空气过滤器26、空气调压阀27和共用气密壁28。
所述密闭室12和控制室15通过共用气密壁28连为一体，以保证严格密封隔离。
本发明液化天然气动力船集成化动力控制装置安装在汽化器30和双燃料发动机31之间的气体燃料管路1上，它包括密闭单元和控制单元两部分，
所述密闭单元具有允许气体燃料管路1贯穿通过的密闭室12，所述气体燃料管路1、透气管5、气体探测器13、手动燃气截止阀21、第一自动截止阀16、第一压力变送器23、燃气过滤器22、第二自动截止阀2、第二压力变送器24、燃气调压阀6、第二自动透气阀4和第一自动透气阀18均设于密闭室12内，其中，所述手动燃气截止阀21的手动操作盘(图中未示出)位于密闭室12外。
所述密闭室12内的气体燃料管路1上沿燃气流向依次设有手动燃气截止阀21、第一自动截止阀16、第一压力变送器23、燃气过滤器22、第二自动截止阀2、第二压力变送器24和燃气调压阀6。所述第一压力变送器23和燃气调压阀6的输出端分别与第一自动透气阀18和第二自动透气阀4的进气口相连，所述第二自动透气阀4和第一自动透气阀18的出气口通过透气管5与大气相连通。位于密闭室12内的气体探测器13为两个，所述两个气体探测器13均与电子控制单元7相应的信号输入端相连，所述密闭室12内还设有连接大气的通风导管14；所述气体燃料管路1穿套在通风导管14内。所述第一压力变送器23和第二压力变送器24的信号输入端和信号输出端分别与气体燃料管路1和电子控制单元7相应的信号输入端相连。
所述控制单元具有与密闭室12相邻设置的控制室15，所述第三电磁阀8、第四电磁阀9、压缩空气管路10、第一电磁阀19、第二电磁阀20、手动空气截止阀25、空气过滤器26和空气调压阀27均位于控制室15内。
所述第二自动截止阀2、第二自动透气阀4、第一自动截止阀16和第一自动透气阀18的信号控制端分别与第三电磁阀8、第四电磁阀9、第一电磁阀19和第二电磁阀20的控制气输出端相连，所述第三电磁阀8、第四电磁阀9、第一电磁阀19和第二电磁阀20的控制气输入端通过压缩空气管路10相连通，并依次通过空气调压阀27、空气过滤器26和手动空气截止阀25与外界压缩空气瓶11相连通。所述燃气调压阀6、第三电磁阀8、第四电磁阀9、第一电磁阀19和第二电磁阀20的电信号输入端分别与电子控制单元7相应的电信号输出端相连。
正常运行时，第二自动截止阀2和第一自动截止阀16处于打开状态，第二自动透气阀4和第一自动透气阀18处于关闭状态，气体探测器13处于工作状态，密闭室12通过通风导管14进行通风，气体燃料依次通过手动燃气截止阀21、第一自动截止阀16、燃气过滤器22、第二自动截止阀2、燃气调压阀6进入下游管路。
在安全保障方面，第二自动截止阀2、第一自动截止阀16和第一自动透气阀18构成一组互锁气体阀，当发生CCS(《气体燃料动力船检验指南》)中涉及的燃气泄漏故障时，第二自动截止阀2和第一自动截止阀16自动关闭，第一自动透气阀18自动打开，第二自动透气阀4在气体燃料供应关闭和燃气泄漏时自动打开，释放位于互锁气体阀下游气体燃料管路1内的残余气体燃料。手动燃气截止阀21平时处于常开状态，只有在维修时才关闭，手动燃气截止阀21的手动操作盘位于密闭室12外，确保在双燃料发动机31维修期间将操作人员和气体燃料有效隔离，避免人处于危险环境中。燃气调压阀6由电子控制单元(ECU)7根据双燃料发动机31的负荷和转速对气体燃料管路1内的压力进行调节，从而提高了气体燃料的利用效率。正常状态下密闭室12通过通风导管14进行通风，两个气体探测器13用于监测密闭室12内的可燃气体浓度，当可燃气体浓度达到相应的报警及动作下限时，第二自动截止阀2、第一自动截止阀16、第二自动透气阀4和第一自动透气阀18同时产生动作——停止供应燃气并排出气体燃料管路1内的气体燃料，已进入密闭室12的气体燃料通过通风导管14排入大气。与此相伴的是，燃气过滤器22能够保证进入双燃料发动机31的可燃气体纯度，第一压力变送器23和第二压力变送器24均用于监测燃气过滤器22前后气体管路的压力，从而实现两方面的作用：一方面可以根据两个压力变送器的示值判断燃气过滤器22的工作是否正常(即是否发生了堵塞)；另一方面就是维修前判断气体燃料管路1中的压力是否释放完全。电磁阀等潜在火源激发部件位于控制室15内，与密闭室12隔离，降低了密闭室12内由于气体燃料泄露而引发火灾的危险性。以上措施共同保障了液化天然气动力船的运行安全。
在控制方面，手动空气截止阀25用于维修时将压缩空气管路10与压缩空气瓶11断开，空气过滤器26能够保证进入电磁阀的压缩空气纯度。因为气体在传输过程中压力有衰减，为了能保证电磁阀的气压驱动阀芯(图中未示出)控制的精确度和灵敏度，设置空气调压阀27对压缩空气管路10内的压缩空气气压进行控制，为了更灵敏地控制电磁阀，该空气调压阀27的位置靠近电磁阀，并设置为手动。
以上技术手段，既适用于本质安全型机舱，又适用于增强安全型机舱，具有广泛的适用性。

Claims (7)

1.一种液化天然气动力船集成化动力控制装置，安装在双燃料发动机(31)与汽化器(30)之间的气体燃料管路(1)上，它包括密闭单元和控制单元两部分，其特征在于：
所述密闭单元具有允许气体燃料管路(1)贯穿通过的密闭室(12)，所述密闭室(12)内的气体燃料管路(1)上沿燃气流向依次设置有第一自动截止阀(16)、第二自动截止阀(2)和燃气调压阀(6)，所述密闭室(12)内另设置有第一自动透气阀(18)和第二自动透气阀(4)，所述第一自动截止阀(16)和燃气调压阀(6)的输出端分别与第一自动透气阀(18)和第二自动透气阀(4)的进气口相连，所述第一自动透气阀(18)和第二自动透气阀(4)的出气口同时通过透气管(5)与大气相连，所述密闭室(12)内还设置有气体探测器(13)和连接大气的通风导管(14)；
所述控制单元具有与密闭室(12)相邻设置的控制室(15)，所述控制室(15)内设置有空气调压阀(27)、第一电磁阀(19)、第二电磁阀(20)、第三电磁阀(8)和第四电磁阀(9)，所述空气调压阀(27)的输入端与外界压缩空气瓶(11)相连，所述空气调压阀(27)的输出端通过压缩空气管路(10)同时与第一电磁阀(19)、第二电磁阀(20)、第三电磁阀(8)和第四电磁阀(9)的控制气输入端相连，所述第一电磁阀(19)、第二电磁阀(20)、第三电磁阀(8)和第四电磁阀(9)的控制气输出端分别与第一自动截止阀(16)、第一自动透气阀(18)、第二自动截止阀(2)和第二自动透气阀(4)的信号控制端相连。
2.根据权利要求1所述的液化天然气动力船集成化动力控制装置，其特征在于：所述密闭室(12)内的气体燃料管路(1)上还设置有燃气过滤器(22)，所述燃气过滤器(22)的输入端同时与第一自动截止阀(16)输出端和第一自动透气阀(18)的进气口相连，所述燃气过滤器(22)的输出端与第二自动截止阀(2)的输入端相连。
3.根据权利要求2所述的液化天然气动力船集成化动力控制装置，其特征在于：所述燃气过滤器(22)的输入端设置有第一压力变送器(23)，所述燃气调压阀(6)的输入端设置有第二压力变送器(24)，用于监控燃气过滤器(22)前后管路中的气体压力。
4.根据权利要求1或2或3所述的液化天然气动力船集成化动力控制装置，其特征在于：所述第一自动截止阀(16)的输入端设置有手动燃气截止阀(21)，所述手动燃气截止阀(21)的手动操作盘位于密闭室(12)外。
5.根据权利要求1或2或3所述的液化天然气动力船集成化动力控制装置，其特征在于：所述空气调压阀(27)的输入端与压缩空气瓶(11)之间设置有手动空气截止阀(25)和空气过滤器(26)。
6.根据权利要求1或2或3所述的液化天然气动力船集成化动力控制装置，其特征在于：所述密闭室(12)和控制室(15)通过共用气密壁(28)连为一体。
7.根据权利要求1或2或3所述的液化天然气动力船集成化动力控制装置，其特征在于：所述气体燃料管路(1)穿套在通风导管(14)内。
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Granted publication date: 20160330

Termination date: 20170730