CN103452706B - 船用汽化器汽化量自动调节系统及自动调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种船用汽化器汽化量自动调节系统及其调节方法，解决了现有汽化器的汽化量无法调节导致能耗增加、污染环境的问题。系统包括汽化器，汽化器的壳体上设热水进口和热水出口，汽化器的LNG加热管与缓冲罐连接，所述缓冲罐与发动机连接的管道上装有调压阀，所述缓冲罐上设有压力传感器，所述热水进口的管道上设有三通电控阀，所述三通电控阀设有循环进水口、外循环出水口和与汽化器热水进口连通的出水口，所述压力传感器与电控器的输入端连接，所述电控器的输出端与三通电控阀连接。本发明根据缓冲罐的压力自动调节热水流量，从而控制汽化量，大大的减少由于压力过高导致的外排，同时也减少了相应热水的热能损耗，大幅降低了运营成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种船用控制系统及其方法，具体的说是一种船用汽化器汽化量自动调节系统及自动调节方法。
背景技术
现有船用汽化器通常为两种，即空温式和闭式加热。无论哪一种均存在恒温状态。在恒温状态时，汽化器就存在无论设备（发动机）需要多大的气量，它将保持不变的循环的热水量及汽化量，当汽化量用不完时就出现压力过高的问题，必须释放掉多余气体，不仅造成LNG（液化天然气）的浪费（损耗量在10%左右）及热水的热能损耗，并且，释放掉的LNG气体还会造成大气污染，达不到真正的节能减排的目的。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种汽化量可控、节能降耗、避免LNG的浪费、安全可靠、运行成本低的船用汽化器汽化量自动调节系统。
本发明还提供一种使用上述系统的船用汽化器汽化量自动调节方法。
本发明系统包括汽化器，汽化器的壳体上设热水进口和热水出口，所述汽化器的LNG加热管与缓冲罐连接，所述缓冲罐与发动机连接的管道上装有调压阀，所述缓冲罐上设有压力传感器，所述热水进口的管道上设有三通电控阀，所述三通电控阀设有循环进水口、外循环出水口和与汽化器热水进口连通的出水口，所述压力传感器与电控器的输入端连接，所述电控器的输出端与三通电控阀连接。
所述LNG加热管进口与LNG储罐连接的管道上设有储罐根部阀，所述电控器的输出端与储罐根部阀连接。
所述缓冲罐上设有缓冲罐安全阀，缓冲罐出口与发动机连接管道上还装有低压安全阀。
所述LNG加热管进口与LNG储罐连接的管道上还设有低温止回阀。
所述调节方法为：热水由热水进口进入汽化器壳体内对LNG加热管内的LNG加热后由热水出口排出，LNG储罐内的LNG进入LNG加热管内被汽化成天然气后，再经缓冲罐缓冲后，减压进入发动机，所述罐冲罐上装有压力传感器，所述压力传感器将压力信号传送给电控器，所述控制器将控制信号发送给汽化器热水进口管道上的三通电控阀，其中，所述电控器的控制方法为：
将压力传感器的压力信号与设计的设定压力范围值进行比较，
当其压力值低于设定压力范围的最低值时，电控器发出控制信号给三通电控阀，循环进水口与出水口接通，向汽化器壳体提供最大热水量，直至压力传感器采集的压力不低于设定压力范围的最低值；
当其压力值高于设定压力范围的最高值时，电控器发出控制信号给三通电控阀，接通循环进水口与外循环出水口接通，热水全部经外循环出水口流出，不再引入汽化器壳体，直至压力传感器采集的压力不高于设定压力范围的最高值；
当其压力值在设定压力范围内时，电控器发出控制信号给三通电控阀，通过调节三通电控阀出水口的开度控制热水进入汽化器的流量，所述压力传感器采集的压力值与热水进入汽化器的流量呈反比。
当所述压力传感器采集的压力值超过设定压力范围最高值的1.1倍时，则所述缓冲罐上的缓冲罐安全阀自动起跳排出天然气泄压，直至压力传感器采集的压力值降至设定压力范围内；所述低压安全阀的作用是当检测管道上缓冲罐出口与发动机连接管道上的压力高于设定范围时，则低压安全阀起跳泄压直至压力降至设定压力范围内。
当所述压力传感器采集的压力值超过设定压力范围最高值的1.1倍时，电控器发出控制信号给储罐根部阀使其关闭，直至压力传感器采集的压力值降至设定压力范围内。
所述电控器发出的控制信号为脉冲电流信号，可以通过控制所述脉冲电流信号的大小进而调节三通电控阀的开度，两者为线性对应关系。
通过对汽化过程进行了研究，发现汽化器的汽化量与缓冲罐压力为正比的线性对应关系（即增加汽化量会使缓冲罐压力升高，反之则降低），且用于加热LNG加热管的热水的热能与其流量有关，见公式：Q=m[r+c(t1-t2)]（式中Q为热能、m为加热水流量、r为LNG的气化热、c为天然气的比热、t1为LNG进汽化器的温度、t2为天然气出汽化器的温度），当热水温度保持基本不变时，热水流量与LNG的汽化量也呈正比的线性对应关系（即热水流量增大则LNG的汽化量也相应增大，反之则减小）。因此，若可采集到缓冲罐内的天然气的压力，就可根据采集的压力值与设计值的比较结果，通过调节热水进入汽化器壳体内的流量来达到调节LNG汽化量的目的。
进一步的，为了提高汽化过程的可靠性，通过设置在所述缓冲罐上的安全阀，当缓冲罐内压力过高时起到泄压的目的。并且，还可通过电控器对储罐根部阀的控制，也可在压力过高时使其关闭，不再使LNG流入加热管，以减少汽化量为缓冲罐降压。进一步的，在LNG加热管进口与LNG储罐连接的管道上设置低温止回阀，当缓冲罐压力高于LNG储罐内的压力时，低温止回阀可阻止天然气气体流入LNG储罐。
有益效果：
1）本发明方法根据缓冲罐的压力自动调节热水流量，从而控制汽化量，大大的减少由于压力过高导致的外排；可将释放量由过去的10%控制在2%以下，同时也减少了相应热水的热能损耗，大幅降低了运营成本。
2）本系统可在原有系统上进行简单改造，改造成本低、可控性好。
附图说明
图1为本发明系统原理图。
图2为本发明电控器控制原理图。
图3为本发明逻辑流程图。
其中，1-汽化器壳体、1.1-热水进口、1.2-热水出口、2-LNG加热管、3-缓冲罐、4-压力传感器、5-电控器、6-调压阀、7-LNG储罐、8-储罐根部阀、9-三通电控阀、9.1-循环进水口、9.2-出水口、9.3-外循环出水口、10.1-缓冲罐安全阀、10.2-低压安全阀、11-切断阀、12-流量计、13-调节阀、14-低温止回阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明系统作进一步解释说明：
参照图1及图2，LNG储罐7、汽化器和缓冲罐3经管道依次连接，缓冲罐3引出的天然气（NG）最终为发动机提供燃料，所述汽化器包括汽化器壳体1以及壳体内的LNG加热管2，汽化器壳体1上设热水进口1.1和热水出口1.2，热水流入壳体内对LNG加热管2内的LNG加热，使之汽化，所述LNG加热管2与缓冲罐3连接，所述缓冲罐3与发动机连接的管道上依次装有调压阀6、低压安全阀10.2、切断阀11、流量计12，所述缓冲罐3上设有压力传感器4和缓冲罐安全阀10.1，所述热水进口1.1的管道上设有三通电控阀9，所述三通电控阀9设有循环进水口9.1、外循环出水口9.3和与汽化器热水进口1.1连通的出水口9.2，所述LNG储罐7与LNG加热管2进口连接的管道上依次设有储罐根部阀8、调节阀13和低温止回阀14，所述压力传感器4与电控器5的输入端连接，所述电控器5的输出端与三通电控阀9及储罐根部阀8连接。本领域技术人员可根据系统运行和安全的需要在相应壳体或管道上设置温度传感器、压力表、压力或温度变送器等，此为现有技术，不再缀述。
调节方法：
汽化原理：热水（来自于发动机冷却系统循环淡水，温度为75～80℃）流经三通电控阀9的循环进水口9.1和出水口9.2，由热水进口1.1进入汽化器壳体1内对LNG加热管2内的LNG加热后再由热水出口1.2排出，LNG储罐7内的LNG（压力为0.3-0.6Mpa,温度为-150℃～-162℃）经储罐根部阀8、调节阀13、和低温止回阀14进入LNG加热管2内被加热汽化成天然气后，再经缓冲罐3缓冲后，经调压阀6减压至0.2Mpa后再经切断阀11进入发动机为其提供燃料，所述缓冲罐3上装有压力传感器4用于检测缓冲罐3内的气体压力，所述压力传感器4将时实采集的压力信号传送给电控器5，所述控制器5将控制信号发送给汽化器热水进口1.1管道上的三通电控阀9和，其中，所述电控器的控制方法为：
将压力传感器4采集到的压力信号转换成压力值并与设定压力范围值进行比较，本实施例中设定缓冲罐3的工作压力范围值为0.2-0.8Mpa。
当其压力值低于设定压力范围的最低值时（低于0.2Mpa时），则判定为汽化量过低，需增加汽化量，电控器5发出控制信号（脉冲电流）给三通电控阀9，使三通电控阀9的循环进水口9.1与出水口9.2接通，阀门全开，热水全部流入汽化器壳体1内，为LNG加热管提供最大热水量，直至压力传感器4采集的压力值不低于设定压力范围（达到0.2Mpa以上）的最低值；
当其压力值高于设定压力范围的最高值时（高于0.8Mpa），则判定为汽化量过大，需减少汽化量，电控器5发出控制信号给三通电控阀9，使三通电控阀9的的循环进水口9.1与外循环出水口9.3接通，热水全部经外循环出水口9.3流出，不再引入汽化器壳体1内，直至压力传感器4采集的压力值降至设定压力范围（降至0.8Mpa以下）以内；
当所述压力传感器4采集的压力值超过设定压力范围最高值的1.1倍（即超过0.88MPa）时，电控器5发出控制信号给储罐根部阀8使其关闭，不再使LNG进入LNG加热管2内。或者还可以同时使所述缓冲罐3上的缓冲罐安全阀10.1自动起跳排出天然气泄压，同时直至压力传感器4采集的压力值降至设定压力范围（降至0.8Mpa以下）以内。
当其压力值在设定压力范围内时（即在0.2-0.8Mpa之间时），电控器5发出控制信号给三通电控阀9，使三通电控阀9的循环进水口9.1与出水口9.2接通，同时调节三通电控阀9出水口9.2阀门的开度，以控制热水进入汽化器壳体1内的热水流量，所述压力传感器4采集的压力值与热水进入汽化器的流量呈反比，即压力值越大，则控制出水口9.2阀门的开度越小，反之则大。
所述压力传感器4实时采集缓冲罐3内的气体压力，电控器5根据获得的压力值与设定压力范围进行比较判断，并发出相应的控制信号以调节热水流量，通过采集缓冲罐3内的气体压力与热水流量的相互关系，可以有效避免压力过高导致的大量天然气外排问题，减少由此带来的运行成本高的问题。
低温止回阀14的作用是：当缓冲罐3压力高于LNG储罐气罐压力时，低温止回阀14可自动阻止缓冲罐3中的天然气气体流入LNG储罐7内，直至缓冲罐3压力低于LNG储罐7后再自动接通该管道。
所述低压安全阀10.2的作用是：当调压阀6调压后的气体压力仍高于设定范围值（0.2Mpa）时，则低压安全阀10.2自动起跳泄压，直至调压阀6调压后的气体压力达到设定范围值（0.2Mpa）后关闭。本实施例中，所述设定压力范围0.2-0.8Mpa仅为一个示例，本领域技术人员可根据具体需要或者发动机转速要求，在电控器5内进行合理设定，在此不作特别限定。
Claims (4)
1.一种汽化器汽化量自动调节方法，其特征在于，
包括汽化器，汽化器的壳体上设热水进口和热水出口，所述汽化器的LNG加热管与缓冲罐连接，所述缓冲罐与发动机连接的管道上装有调压阀，所述缓冲罐上设有压力传感器，所述热水进口的管道上设有三通电控阀，所述三通电控阀设有循环进水口、外循环出水口和与汽化器热水进口连通的出水口，所述压力传感器与电控器的输入端连接，所述电控器的输出端与三通电控阀连接；
所述方法为：热水由热水进口进入汽化器壳体内对LNG加热管内的LNG加热后由热水出口排出，LNG储罐内的LNG进入LNG加热管内被汽化成天然气后，再经缓冲罐缓冲后，经减压进入发动机，所述压力传感器将压力信号传送给电控器，所述电控器将控制信号发送给汽化器热水进口管道上的三通电控阀，所述电控器的控制方法为：
将压力传感器的压力信号与设计的设定压力范围值进行比较，
A、当压力传感器的压力信号的压力值低于设定压力范围的最低值时，电控器发出控制信号给三通电控阀，循环进水口与出水口接通，向汽化器壳体提供最大热水量，直至压力传感器采集的压力不低于设定压力范围的最低值；
B、当压力传感器的压力信号的压力值高于设定压力范围的最高值时，电控器发出控制信号给三通电控阀，循环进水口与外循环出水口接通，热水全部经外循环出水口流出，不再引入汽化器壳体，直至压力传感器采集的压力不高于设定压力范围的最高值；
C、当压力传感器的压力信号的压力值在设定压力范围内时，电控器发出控制信号给三通电控阀，通过调节三通电控阀出水口的阀门开度控制热水进入汽化器的流量，所述压力传感器采集的压力值与热水进入汽化器的流量呈反比。
2.如权利要求1所述的汽化器汽化量自动调节方法，其特征在于，当所述压力传感器采集的压力值超过设定压力范围最高值的1.1倍时，则所述缓冲罐上的安全阀自动起跳排出天然气泄压，直至压力传感器采集的压力值降至设定压力范围内。
3.如权利要求1或2所述的汽化器汽化量自动调节方法，其特征在于，当所述压力传感器采集的压力值超过设定压力范围最高值的1.1倍时，电控器发出控制信号给储罐根部阀使其关闭，直至压力传感器采集的压力值降至设定压力范围内。
4.如权利要求1所述的汽化器汽化量自动调节方法，其特征在于，所述电控器发出的控制信号为脉冲电流信号。
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