CN107178701A - 一种具有主动上出液能力的lng船用燃料罐系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有主动上出液能力的LNG船用燃料罐系统，包括电控箱、深冷罐体、深冷液体、液相管路、气相管路和汇流管，所述液相管路与深冷罐体的底部相连通，气相管路的一端与气相空间相连，汇流管上设置有气相入口和液相入口，气相入口与气相管路相连，液相入口与液相管路相连，气相入口与液相入口的汇聚点位于汇流管中，气相入口与液相入口的汇聚点与气相空间之间设置有汽化器、增压装置和第一单向阀并且形成一个循环回路。该装置大幅度降低LNG船用燃料罐上出液系统的制造和维护成本，深冷罐体使用碳钢材质，降低了产品制造成本，不仅降低了低温泵及相关管路系统的制造成本和制造难度，更简便了上出液系统的日常操作、维护工作和费用。

Description

一种具有主动上出液能力的LNG船用燃料罐系统

技术领域

本发明涉及燃料领域，具体是一种具有主动上出液能力的LNG船用燃料罐系统。

背景技术

船是利用水的浮力，依靠人力、风帆、发动机（如蒸气机、燃气涡轮、柴油引擎、核子动力机组）等动力，牵、拉、推、划、或推动螺旋桨、高压喷嘴，使能在水上移动的交通运输工具。现代的船通常都有发动机配合燃料，用以驱动螺旋桨，以使船前进。目前LNG船用燃料罐的出液方式主要有两种：一种是设置外置式深冷潜液泵的下出液方式，燃料罐外壳必须采用不锈钢，结构复杂，运行费用高；另一种是燃料罐内容器采用内置式潜液泵，LNG可以通过内容器中的潜液泵直接泵送出去。与第一种方案相比，罐内潜液泵日常维护要求深冷罐体（内外壳）设置可以满足泵体进出的出入口，致使深冷罐体结构十分复杂，成本高，运行费用高昂。这都为人们的使用带来了不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有主动上出液能力的LNG船用燃料罐系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种具有主动上出液能力的LNG船用燃料罐系统，包括电控箱、深冷罐体、深冷液体、液相管路、气相管路和汇流管，所述深冷液体位于深冷罐体的内部并且深冷罐体内部的上端设置有第一传感器，深冷罐体内部的上方设置有气相空间，第一传感器位于气相空间中，液相管路与深冷罐体的底部相连通，液相管路上设置有紧急切断阀和第二截止阀，气相管路的一端与气相空间相连并且气相管路上设置有第三截止阀，汇流管上设置有气相入口和液相入口，气相入口与气相管路相连并且气相入口与气相管路之间设置有第二单向阀和调压阀，液相入口与液相管路相连并且液相入口与液相管路之间设置有第三单向阀和第一截止阀，气相管路与液相管路并联，气相入口与液相入口的汇聚点位于汇流管中，气相入口与液相入口的汇聚点与气相空间之间设置有汽化器、增压装置和第一单向阀并且形成一个循环回路，汽化器、增压装置和第一单向阀之间通过线路相连，增压装置通过电路与电源相连，电控箱与第一继电器相连，第二传感器和第一传感器均与第二继电器相连，第三传感器与第三继电器相连。

作为本发明进一步的方案：第三传感器位于汽化器和增压装置之间，第二传感器位于第一单向阀和增压装置之间。

作为本发明进一步的方案：深冷罐体采用碳钢材质制作。

作为本发明进一步的方案：第三继电器上并联有一个手动旁通开关。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该装置设计合理，能大幅度降低LNG船用燃料罐上出液系统的制造和维护成本，深冷罐体可以在满足《天然气燃料动力船舶规范》的条件下使用碳钢材质，大大降低了产品制造成本，相较于常规上出液船用燃料罐，不仅降低了低温泵及相关管路系统的制造成本和制造难度，更简便了上出液系统的日常操作、维护工作和费用，使用效果好。

附图说明

图1为具有主动上出液能力的LNG船用燃料罐系统的结构示意图。

图2为具有主动上出液能力的LNG船用燃料罐系统中增压装置的工作原理示意图。

其中：1-深冷罐体，2-深冷液体，3-气相空间，4-液相管路，5-气相管路，6-汇流管，7-气相入口，8-液相入口，9-汽化器，10-增压装置，11-第一单向阀，12-线路，13-第二单向阀，14-调压阀，15-第三单向阀，16-第一截止阀，17-紧急切断阀，18-第二截止阀，19-第三截止阀，21-电源，22-电路，23-第一继电器，24-第二继电器，25-第三继电器，26-手动旁通开关，27-电控箱，28-第一传感器，29-第二传感器，30-信号，31-第三传感器。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1-2，一种具有主动上出液能力的LNG船用燃料罐系统，包括电控箱27、深冷罐体1、深冷液体2、液相管路4、气相管路5和汇流管6，所述深冷液体2位于深冷罐体1的内部并且深冷罐体1内部的上端设置有第一传感器28，深冷罐体1内部的上方设置有气相空间3，第一传感器28位于气相空间3中，液相管路4与深冷罐体1的底部相连通，液相管路4上设置有紧急切断阀17和第二截止阀18，气相管路5的一端与气相空间3相连并且气相管路5上设置有第三截止阀19，汇流管6上设置有气相入口7和液相入口8，气相入口7与气相管路5相连并且气相入口7与气相管路5之间设置有第二单向阀13和调压阀14，液相入口8与液相管路4相连并且液相入口8与液相管路4之间设置有第三单向阀15和第一截止阀16，气相管路5与液相管路4并联，气相入口7与液相入口8的汇聚点位于汇流管6中，气相入口7与液相入口8的汇聚点与气相空间3之间设置有汽化器9、增压装置10和第一单向阀11并且形成一个循环回路，汽化器9、增压装置10和第一单向阀11之间通过线路12相连，增压装置10通过电路22与电源21相连，电控箱27与第一继电器23相连，第二传感器29和第一传感器28均与第二继电器24相连，第三传感器31与第三继电器25相连。第三传感器31位于汽化器9和增压装置10之间，第二传感器29位于第一单向阀11和增压装置10之间。电源21不局限于充电电池，可以是船舶供电、蓄电池、太阳能等多种形式，电控箱27不必须是专用电控箱、触摸显示屏操作，可以是仪表台开关或一个独立开关，深冷罐体1采用碳钢材质制作。第三继电器25上并联有一个手动旁通开关26。

本发明的工作原理是：汇流管6中的汽化器9用以将深冷罐体1中的气体或液体经过空气或循环水（可以是船舶上专用水箱、冷却水、江河水等多种换热介质）换热、汽化后增大介质进出汽化器9的体积比，并将热量带入后端管路至深冷罐体1内。增压装置10是通过设在一压力容器内的压缩机或诸如正位移泵等其他类型电机的工作，能主动将液相管路4或气相管路5并经加热汽化后的气体抽吸并增压，并将增压后的气体通过线路12流经第一单向阀11后进入深冷罐体1顶部的气相空间3。在汇流管6的气相入口7管线段设有第二单向阀13和调压阀14控制该段管路的启闭和流向。当深冷罐体1的压力过低，无法使液体流出液相管路4时，气相入口7的调压阀14开启，增压装置10通电工作，主动将深冷罐体1内的气体通过气相管路5和气相入口7抽出，并经汽化器9汽化，经汽化膨胀后的气体及热量再流入深冷罐体1顶部的气相空间3，经吸热后的气体源源不断的进入深冷罐体1内，深冷罐体1内的压力会逐渐上升。当压力上升到可以使深冷罐体1内的液体流出的压力即调压阀14的设定值时，调压阀14关闭，增压装置10持续工作，深冷罐体1内的液体通过罐内压力和增压装置10的作用经液相管路4和液相入口8流向第三单向阀15和第一截止阀16。液体介质经汽化器9气化后返回深冷罐体1内，进一步对深冷罐体1增压。使得液相管路4能够得到持续稳定的液体流量。在液相管路4上还设置了紧急切断阀17，在其下游管线发生泄漏、断裂的等情况下阻止深冷液体外泄，以及液相管路4和气相管路5都有的第二截止阀18和第三截止阀19，来控制各自管路系统根部的启闭。

电源21经由电路22向增压装置10供应电压。该电压通过若干个继电器和开关来控制。为了向增压装置10供电，这些继电器和开关指示必须同时发生的逻辑事件。为了使增压装置10工作，首先需要船舶对装置给予信号，以闭合第一继电器23，并且系统压力必须在预定阈值以下以闭合第二继电器24。此外，可期望的是发动机在工作中，以使增压装置10由于基于以下原因而工作：确保将足够的热量供应给汽化器9，指示发动机正在操作者的信号将闭合发动机操作第三继电器25。与发动机操作第三继电器25并联的手动旁通开关26是为了极少数情况而提供的，在这样的情况下，使用者可期望在发动机不工作（例如在深冷罐体1压力太低而不能支持发动机启动）的时候操作压缩机。关闭继电器23的信号可由船舶仪表台或燃料罐系统电控箱27取得。关闭第二继电器24的信号需要系统中的压力低于预定的限制。因此系统中应该包括压力开关或传感器以感应若干个位置（例如第一传感器28所说明的罐体的上部气相空间3或第二传感器29所说明的汇流管6中的某处）中的一处的系统压力，并且可被用于在所感应的压力低于压力阈值或预定的最小压力时关闭第二继电器24。压力传感器和压力继电器的功能也可以由压力开关来实现，即当压力开关应到的压力低于压力阈值或预定的最小压力时关闭压力开关。关闭发动机操作第三继电器25的信号可以来自不同的可起到发动机操作传感器作用的来源。其可以是来自船舶发动机电气系统的信号30，也可以通过第三传感器31所说明的汇流管6中汽化器9下游的温度开关或传感器。该增压管路系统可以作为单独模块集成，也可集成在船用燃料罐的整体管路系统中。

该装置将船用燃料罐的出液口设计为上出液形式，并在燃料罐主管线上并联一套具有主动增压功能的增压系统，增压系统的原理为在一小容积压力容器内设置增压装置10或诸如压缩机、正位移泵等其他装置，通过增压装置10的工作，提高并控制LNG燃料罐内的气相压力，使船用燃料罐具有主动上出液的能力。该系统可作为独立模块单独设计在燃料罐某侧或统一集成于燃料罐管路系统中。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种具有主动上出液能力的LNG船用燃料罐系统，其特征在于，包括电控箱、深冷罐体、深冷液体、液相管路、气相管路和汇流管，所述深冷液体位于深冷罐体的内部并且深冷罐体内部的上端设置有第一传感器，深冷罐体内部的上方设置有气相空间，第一传感器位于气相空间中，液相管路与深冷罐体的底部相连通，液相管路上设置有紧急切断阀和第二截止阀，气相管路的一端与气相空间相连并且气相管路上设置有第三截止阀，汇流管上设置有气相入口和液相入口，气相入口与气相管路相连并且气相入口与气相管路之间设置有第二单向阀和调压阀，液相入口与液相管路相连并且液相入口与液相管路之间设置有第三单向阀和第一截止阀，气相管路与液相管路并联，气相入口与液相入口的汇聚点位于汇流管中，气相入口与液相入口的汇聚点与气相空间之间设置有汽化器、增压装置和第一单向阀并且形成一个循环回路，汽化器、增压装置和第一单向阀之间通过线路相连，增压装置通过电路与电源相连，电控箱与第一继电器相连，第二传感器和第一传感器均与第二继电器相连，第三传感器与第三继电器相连。

2.根据权利要求1所述的具有主动上出液能力的LNG船用燃料罐系统，其特征在于，所述第三传感器位于汽化器和增压装置之间，第二传感器位于第一单向阀和增压装置之间。

3.根据权利要求1所述的具有主动上出液能力的LNG船用燃料罐系统，其特征在于，所述深冷罐体采用碳钢材质制作。

4.根据权利要求1或2所述的具有主动上出液能力的LNG船用燃料罐系统，其特征在于，所述第三继电器上并联有一个手动旁通开关。