CN105090745A - Cng运输船管路系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种CNG运输船管路系统，包括装卸气管路分系统、安全排放管路分系统、维护保养管路分系统以及与各分系统配套的管理电路，关键在于：各个分系统借助于配套管路、气瓶上端塞组件、受控气动阀门与各个气瓶实现通、断连接；各个分系统的组配连接件全部设置在气瓶存储仓的舱盖之上，配套的控制系统及具有附属手控部件和随机检测显示部件的机构设置在舱盖的巡回通道两侧。本发明将管路设置在上层甲板上，提高了CNG船的安全性；与狭小的船舱空间相比，管路排布的空间更加灵活，便于气路的集中控制；管路排布设计合理，结构简洁、便于维护和检修以及集中控制。

Description

CNG运输船管路系统
技术领域
本发明属于压缩气体海上运输系统，涉及一种CNG运输船，尤其是一种CNG运输船管路系统。
背景技术
压缩天然气（CNG）运输船是指运送压缩天然气的货船，由于无需液化装置和再气化终端等昂贵的设施，有利于降低船运成本，因此日益受到青睐。申请号为US4,846,088的美国专利公开了一种运输压缩天然气的方法，其在海上驳船的甲板或甲板以上设有储藏容器，包括许多由水平安放在驳船甲板上的管道式管子所形成的压力瓶。该运输方法的缺点是压力瓶数量上受到限制，因为这些压力瓶是放在甲板以上，为了保持驳船足够的稳定性，大大限制了单艘驳船所能装载的气体量，导致单位装载气体的价格升高。
美国恩朗液化天然气发展有限公司在中国申请的申请为96191260.X的专利公开了一种压缩天然气船运系统，其在船上设置了压缩气体储存容器，每个压缩气体储存容器包括3~30个气瓶，气瓶以垂直方向安装在船舱内，船舱用舱口盖盖住，以防在海水进入，上述系统中将气瓶和管路全部用舱盖盖住，若发生了压缩天然气的泄漏，后果不堪设想，在CNG运输船上如何将泄漏的天然气排放至货舱外也是一个亟待解决的技术问题，申请号为201420667174.9的专利公开的压缩天然气运输船在货舱盖上设置了透气桅杆，所述透气桅杆包括一中空管状结构的杆体和设置在杆体上的通气管路，通过通气管路将气瓶瓶口泄漏的天然气排放至货舱外；但是该结构增加管路设置的复杂性。而且管路与气瓶同时设置在舱内，空间狭小，增加了管路维护和检修的难度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种CNG运输船管路系统，其将管路系统设置在上层甲板上、与气瓶瓶体分开设置，一方面空间较大便于管路的设置、检修和维护，另一方面降低了天然气向船舱内泄露的风险，提高了CNG运输船的安全性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种CNG运输船管路系统，包括装卸气管路分系统、安全排放管路分系统、维护保养管路分系统以及与各分系统配套的管理电路，关键在于：
各个分系统借助于配套管路、气瓶上端塞组件、受控气动阀门与各个气瓶实现通、断连接；各个分系统的组配连接件全部设置在气瓶存储仓的舱盖之上，配套的控制系统及具有附属手控部件和随机检测显示部件的机构设置在舱盖的巡回通道两侧。
所述维护保养管路分系统包括排污管路系统以及氮气吹扫、置换和密封检验分系统。
所述装卸气管路分系统借助限位在上端塞组件上的随机自适应式支架和限位柱架设在舱盖上方；所述排污管路分系统借助定位架架设在装卸气管路分系统的上方；所述安全排放管路分系统借助安全排放阀与装卸气管路分系连通；装卸气管路分系统、排污管路分系统和安全排放管路分系统的主体管路在舱盖上方形成三层排布的管路结构。
上述技术方案中，管路系统全部设置在舱盖（即上层甲板上）上方，与设置在气瓶存储仓内的气瓶隔离设置，一方面，管路排布设置的空间较大，便于管路排布，同时，管路设置在上层甲板上，便于维护和检修；另一方面，管路设置在舱外，气瓶设置在舱内，避免因压缩天然气的泄漏而引发安全事故，提高了CNG船的安全性。
将装卸气管路、排污管路和安全排放管路分层排布，其结构简单、便于维护和检修，适于标准化设计，且节省了管路排布的空间，利于管路的维护和检修。
采用上述技术方案产生的有益效果在于：（1）本发明将管路设置在上层甲板上，提高了CNG船的安全性；与狭小的船舱空间相比，管路排布的空间更加灵活，便于气路的集中控制；（2）在进一步改进的方案中，单元回气管采用随机自适应式支架限位在两列气瓶之间，使管路与气瓶随动，尽量消除单元汇气管和气瓶上端塞的相对位移，避免管道的疲劳失效；（3）本发明的管路排布设计合理，结构简洁、便于维护和检修以及集中控制。
附图说明
图1是本发明装卸气管路排布的结构示意图；
图2是图1中沿船轴向排布的局部管路结构示意图；
图3是图1中沿船径向排布的局部管路结构示意图；
图4是图1中A处的放大结构示意图；
图5是图3中随机自适应式支架的主视结构示意图；
图6是图5的俯视结构示意图；
图7是图2中定位架的结构示意图；
图8是安全排放管路的主视结构示意图；
图9是排污管路分系统的俯视结构示意图；
图10是图9中B处的放大结构示意图；
其中，2、气瓶，2-2、上瓶口，2-3、双壁出仓管，2-4、支撑盘，2-5、阀座，2-8、限位凸缘，5、气瓶存储仓，5-1、舱盖，5-1-1、凸台，T1、风琴管式密封套，6-1、装卸气总管，6-2、装卸气座，6-4、单元汇气管，6-5、前半区总管，6-6、后半区总管，6-7、装卸气支管，7-1、单元排污管，7-2、排污支管，7-3、限位架，7-4、前半区排污管，7-5、后半区排污管，7-6、排污总管，7-7、气液分离罐，7-8、耐压玻璃管，8代表随机自适应式支架，8-1、U型底板，8-2、支撑块，8-3、限位块，8-4、第二加强筋，8-5、管夹，8-6、管夹支撑板，8-7、桥式支架，8-8、第一加强筋，9-1、垂直排放管，9-2、纵向排放管，9-3、垂直排放桅，9-4、横向排放管，9-5、紧急排放阀，9-6、安全排放阀。
具体实施方式
参见图1，一种CNG运输船管路系统，包括装卸气管路分系统、安全排放管路分系统、维护保养管路分系统以及与各分系统配套的管理电路，关键在于：各个分系统借助于配套管路、气瓶上端塞组件、受控气动阀门与各个气瓶实现通、断连接；各个分系统的组配连接件全部设置在气瓶存储仓5的舱盖5-1之上，配套的控制系统及具有附属手控部件和随机检测显示部件的机构设置在舱盖5-1的巡回通道两侧。
所述维护保养管路分系统包括排污管路系统以及氮气吹扫、置换和密封检验分系统。
所述装卸气管路分系统借助限位在上端塞组件上的随机自适应式支架8和限位柱架设在舱盖5-1上方；所述排污管路分系统借助定位架7-3架设在装卸气管路分系统的上方；所述安全排放管路分系统借助安全排放阀9-6与装卸气管路分系连通；装卸气管路分系统、排污管路分系统和安全排放管路分系统的主体管路在舱盖5-1上方形成三层排布的管路结构。
所述上端塞组件包括与气瓶2的上瓶口2-2螺纹密封连接并设有进出气口和排污口的端塞体、与所述端塞体连通并穿过舱盖的双壁出仓管2-3以及设置在双壁出仓管2-3上的阀座2-5，所述阀座2-5上分别设有与进出气口和排污口连通的进出气阀门和排污阀门。参见图2和图3。所述双壁出仓管2-3中部、舱盖5-1的上方设有支撑盘2-4和限位凸缘2-8，所述随机自适应式支架8的两端限位在对应气瓶组的支撑盘2-4和限位凸缘2-8之间。所述随机自适应式支架8包括两端分别限位在所述气瓶组的支撑盘2-4上的桥式底座以及设置在桥式底座上用于限位单元汇气管6-4的管夹8-5。所述桥式底座包括环套出仓管2-3的底板组件、活动限位在气瓶组另一支撑盘2-4上的U型底板8-1、以及固定连接在底板组件与U型底板8-1之间的桥式支撑板8-7，桥式支撑板8-7上借助管夹支撑板8-6定位管夹8-5。
所述底板组件包括支撑块8-2和限位块8-3，对接面上设有与出仓管匹配的孔，借助螺栓组件形成环套出仓管的结构，在U型底板8-1和支撑块8-2上分别设有第一加强筋8-8和第二加强筋8-4。支撑块8-2和限位块8-3借助螺栓组件连接。
本发明借助上端塞组件实现管路出仓设置，其中气瓶2设置在气瓶密闭舱5内，上端塞组件借助出仓管2-3伸出舱盖5-1、舱盖与出仓管2-3之间借助风琴管式密封套T1形成密封结构；具体密封结构为：舱盖5-1上设有出仓通孔，环通孔设有凸台5-1-1、出仓管2-3上设有支撑配套管路的支撑盘2-4，在支撑盘2-4与凸台5-1-1之间套装风琴管式密封套T1，并借助卡箍将风琴管式密封套T1定位。
所述装卸气管路分系统包括与气瓶2进出气口连通的装卸气支管6-7、设置在两列气瓶之间并汇集装卸气支管6-7的单元汇气管6-4、前半区总管6-5、后半区总管6-6以及装卸气总管6-1；所述各单元汇气管6-4经前半区总管6-5或后半区总管6-6与装卸气总管6-1连通，装卸气总管6-1的两端延伸至船体1两侧、分别借助装卸气座弯管与装卸气座6-2连通。
所述装卸气管路分系统还包括分别设置在单元汇气管6-4、前半区总管6-5、后半区总管6-6以及装卸气总管6-1上的控制阀门，所述控制系统的相应输出端分别接各控制阀门的控制端。
每个单元汇气管设有引压管与压力表连通，所述压力表的输出端接控制单元的相应输入端。通过压力信号实现对各管路的控制。
单元汇气管6-4一端封闭，在靠近横隔舱壁的一端安装单元总阀--气动球阀，控制模式为充气开启、卸压关闭；在阀门与气动执行器之间设有手动/自动转换装置，可以对阀门就地手动操作；设有阀门位置检测开关，可以通过电信号确定阀门的启、闭状态。前半部的各单元汇总形成前半区总管6-5，沿舱顶右侧通至中部，安装前半区总阀—气动球阀，然后接入装卸气总管6-1，将后半部的各单元汇总形成后半区总管6-6，沿舱顶左侧通至中部，安装后半区总阀—气动球阀，然后接入装卸气总管6-1，两个阀门均设有阀门位置检测开关，可以通过电信号确定阀门的启、闭状态。
所述排污管路包括与上端塞组件的排污口连通、伸入到气瓶2底部的不锈钢管，以及与排污阀2-5连通的排污支管7-2、设置在两列气瓶之间并汇集排污支管7-2的单元排污管7-1、借助前半区排污管7-4和后半区排污管7-5与各单元排污管7-2连通的排污总管7-6；所述排污总管7-6与气液分离罐7-7连通，参见图9。
所述前半区排污管7-4和后半区排污管7-5上设置三通阀门，其中一支路与排污总管7-6连通、并装有耐压玻璃管和配套的手动阀、形成排污观察回路。耐压玻璃管可耐2~3MPa以下的压力，因此采用手动阀可将高低压隔绝，只有当气瓶压力降至规定压力时，才将手动阀打开，此时，与排污管路连通的气液分离罐7-7为常压，因此，利用气瓶内的残压即可将气瓶底部的残液压至气液分离罐7-7中。借助耐压玻璃管7-8可以观察排污情况。
单元排污管7-1借助限位架7-3与单元汇气管之间形成限位结构，所述限位架7-3的端面图参见图7，其一端卡接在单元汇气管上，另一端卡接在单元排污管7-1，单元排污管7-1借助随机自适应式支架与气瓶随动，单元排污管7-1与单元汇气管随动。
所述安全排放管路借助至少一个安全排放阀9-6和至少一个紧急排放阀9-5与装卸气管路系统连通、形成装卸气管路的超压排放机构和紧急排放机构；所述控制单元的相应输出端接安全排放阀9-6和紧急排放阀9-5的控制端，所述紧急排放阀还设有手动阀。
具体的，本实施例中所述排放管路包括借助安全排放阀9-6与单元汇气管6-4连通的垂直排放管9-1、设置在垂直排放管9-1上方并汇集垂直排放管9-1的横向排放管9-4和汇集所述横向排放管9-4的纵向排放管9-2，所述纵向排放管9-2与排放桅9-3连通。每个单元汇气管上并联安装2个安全排放阀，所述安全排放阀借助向下倾斜的管路与所述垂直排放管9-1连通，在垂直排放管9-1下端设置排液球阀9-1-1，并联的结构图参见图4和图2，向下倾斜的管路，可将腐蚀性液体汇入垂直排放管9-1内，通过垂直排放管9-1下端的排液球阀9-1-1排出，以降低对管路的腐蚀，保持管路的清洁。
所述纵向排放管9-2和横向排放管9-4高于舱盖5-11.5~2.5m、借助U型管夹与焊接在舱盖5上的立柱限位；所述排放桅9-3高于舱盖5-15.5~6.5m，顶部设阻火器和防水盖，在防水盖顶部设可燃气体检测探头。
当可燃气体检测探头检测到排放桅顶处有可燃气体溢出，会发出报警讯号至中控室，操作员可查找危险原因，可能为安全阀异常排放或漏气，或者紧急排放阀漏气。
在船体的左、右船舷的前半区和后半区分别设置排放桅。根据排放桅锁定泄漏区，进一步锁定泄漏点。

Claims (14)

1.一种CNG运输船管路系统，包括装卸气管路分系统、安全排放管路分系统、维护保养管路分系统以及与各分系统配套的管理电路，其特征在于：
各个分系统借助于配套管路、气瓶上端塞组件、受控气动阀门与各个气瓶实现通、断连接；各个分系统的组配连接件全部设置在气瓶存储仓（5）的舱盖（5-1）之上，配套的控制系统及具有附属手控部件和随机检测显示部件的机构设置在舱盖（5-1）的巡回通道两侧。
2.根据权利要求1所述的CNG运输船管路系统，其特征在于所述维护保养管路分系统包括排污管路系统以及氮气吹扫、置换和密封检验分系统。
3.根据权利要求1所述的CNG运输船管路系统，其特征在于所述装卸气管路分系统借助限位在上端塞组件上的随机自适应式支架（8）和限位柱架设在舱盖（5-1）上方；所述排污管路分系统借助定位架（7-3）架设在装卸气管路分系统的上方；所述安全排放管路分系统借助安全排放阀（9-6）与装卸气管路分系连通；装卸气管路分系统、排污管路分系统和安全排放管路分系统的主体管路在舱盖（5-1）上方形成三层排布的管路结构。
4.根据权利要求3所述的CNG运输船管路系统，其特征在于所述上端塞组件包括与气瓶（2）的上瓶口（2-2）螺纹密封连接并设有进出气口和排污口的端塞体、与所述端塞体连通并穿过舱盖的双壁出仓管（2-3）以及设置在双壁出仓管（2-3）上的阀座（2-5），所述阀座（2-5）上分别设有与进出气口和排污口连通的进出气阀门和排污阀门。
5.根据权利要求4所述的CNG运输船管路系统，其特征在于所述双壁出仓管（2-3）中部、舱盖（5-1）的上方设有支撑盘（2-4）和限位凸缘（2-8），所述随机自适应式支架（8）的两端限位在对应气瓶组的支撑盘（2-4）和限位凸缘（2-8）之间。
6.根据权利要求1所述的CNG运输船管路系统，其特征在于所述装卸气管路分系统包括与气瓶（2）进出气口连通的装卸气支管（6-7）、设置在两列气瓶之间并汇集装卸气支管（6-7）的单元汇气管（6-4）、前半区总管（6-5）、后半区总管（6-6）以及装卸气总管（6-1）；所述各单元汇气管（6-4）经前半区总管（6-5）或后半区总管（6-6）与装卸气总管（6-1）连通，装卸气总管（6-1）的两端延伸至船体（1）两侧、分别借助装卸气座弯管与装卸气座（6-2）连通。
7.根据权利要求6所述的CNG运输船管路系统，其特征在于所述装卸气管路分系统还包括分别设置在单元汇气管（6-4）、前半区总管（6-5）、后半区总管（6-6）以及装卸气总管（6-1）上的控制阀门，所述控制系统的相应输出端分别接各控制阀门的控制端。
8.根据权利要求2所述的CNG运输船管路系统，其特征在于所述排污管路包括与上端塞组件的排污口连通、伸入到气瓶（2）底部的不锈钢管，以及与排污阀（2-5）连通的排污支管（7-2）、设置在两列气瓶之间并汇集排污支管（7-2）的单元排污管（7-1）、借助前半区排污管（7-4）和后半区排污管（7-5）与各单元排污管（7-2）连通的排污总管（7-6）；所述排污总管（7-6）与气液分离罐（7-7）连通。
9.根据权利要求8所述的CNG运输船管路系统，其特征在于所述前半区排污管（7-4）和后半区排污管（7-5）上设置三通阀门，其中一支路与排污总管（7-6）连通、并装有耐压玻璃管（7-8）和配套的手动阀、形成排污观察回路。
10.根据权利要求1所述的CNG运输船管路系统，其特征在于所述排放管路借助至少一个安全排放阀（9-6）和至少一个紧急排放阀（9-5）与装卸气管路系统连通、形成装卸气管路的超压排放机构和紧急排放机构；所述控制单元的相应输出端接安全排放阀（9-6）和紧急排放阀（9-5）的控制端，所述紧急排放阀还设有手动阀。
11.根据权利要求6所述的CNG运输船管路系统，其特征在于所述安全排放管路包括借助安全排放阀（9-6）与单元汇气管（6-4）连通的垂直排放管（9-1）、设置在垂直排放管（9-1）上方并汇集垂直排放管（9-1）的横向排放管（9-4）和汇集所述横向排放管（9-4）的纵向排放管（9-2），所述纵向排放管（9-2）与排放桅（9-3）连通。
12.根据权利要求11所述的CNG运输船管路系统，其特征在于所述纵向排放管（9-2）和横向排放管（9-4）高于舱盖（5-1）1.5~2.5m、借助U型管夹与焊接在舱盖（5）上的立柱限位；所述排放桅（9-3）高于舱盖（5-1）5.5~6.5m，顶部设阻火器和防水盖，在防水盖顶部设可燃气体检测探头。
13.根据权利要求5所述的CNG运输船管路系统，其特征在于所述随机自适应式支架（8）包括两端分别限位在所述气瓶组的支撑盘（2-4）上的桥式底座以及设置在桥式底座上用于限位单元汇气管（6-4）的管夹（8-5）。
14.根据权利要求13所述的CNG运输船管路系统，其特征在于所述桥式底座包括环套出仓管（2-3）的底板组件、活动限位在气瓶组另一支撑盘（2-4）上的U型底板（8-1）、以及固定连接在底板组件与U型底板（8-1）之间的桥式支撑板（8-7），桥式支撑板（8-7）上借助管夹支撑板（8-6）定位管夹（8-5）。
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