CN107588321A - 岸-船/船-岸cng装卸气系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种岸‑船/船‑岸CNG装卸气系统，涉及船载天然气配送技术领域，系统中包括机架、中部铰接在机架上的升降臂、限位于升降臂上并且两端分别与快接阀门组和储气装置相连的高压软管及设置在升降臂和机架间的驱动快接阀门组与CNG运输船对接的对接油缸，关键在于：与对接油缸配套的液压系统中设有升降对接液压回路及与升降对接液压回路互锁的快接阀门组随船浮动液压回路。本发明有益效果是：快接阀门组能够适应CNG运输船的停靠位置、精准地与CNG运输船对接；对接完成后独立设置于对接油缸与油箱间的液压回路开始工作，对接油缸的伸缩受CNG运输船的拉力和浮动臂控制，避免了高压软管受拉，高压软管得到保护、充放气过程的安全也得到保障。
Description
技术领域
本发明涉及船载天然气配送技术领域，具体属于一种设置在岸上的天然气装卸系统，该系统基于天然气CNG运输船的基本装备，实现向岸上的储运装置传输压缩天然气或者从气源地向储运船传输压缩天然气。
背景技术
主体设备设在岸上的天然气装卸系统的工作过程涉及到卸载和装船两种传输状态。无论处于何种工作状态下，处于岸上的天然气装卸系统在传输管路接通之后的作业中，将面临持续时间长和船体在水面上下沉浮、漂移变化大的环境。这种环境会对装卸气系统中的高压软管的形态和安全自适应变化产生较大的影响。而高压软管的损耗或装卸气系统失控将会影响整个码头的生产成本和正常秩序。现有技术中，通过加长高压软管的自由长度、借助于高压软管自由收放机构来适应于环境变化造成的形态变化是常用的技术手段。因此为了安全生产的需要不得不加长高压软管的长度以适应环境的变化。然而，高压软管过于昂贵，并且长度应变调整技术的安全操性作指标过于苛刻，造成较大的浪费。因此，有必要对该装卸系统自身结构加以改进以适应高压软管自由长度随机适应的变化，减小对高压软管自身长度的依赖。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种岸-船/船-岸CNG装卸气系统。当对接油缸驱动升降臂转动使限位于升降臂上的高压软管带动快接阀门组下降与CNG运输船对接，对接完成后关闭对接油缸的升降对接液压回路及液压泵，启动快接阀门组随船浮动液压回路，对接油缸的进出油口通过配套的液压管路和液压阀组直接与油箱连接，使得升降臂能够随CNG运输船上下浮动而产生自适应的快速调整，保证高压软管自适应调节位置、随机提高装卸气过程位置，并有效保证可靠性和安全性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种岸-船/船-岸CNG装卸气系统，系统中包括机架、中部铰接在机架上的升降臂、限位于升降臂上并且两端分别与快接阀门组和储气装置相连的高压软管及设置在升降臂和机架间的驱动快接阀门组与CNG运输船对接的对接油缸，关键在于：与对接油缸配套的液压系统中设有升降对接液压回路及与升降对接液压回路互锁的快接阀门组随船浮动液压回路。
进一步的，所述快接阀门组随船浮动液压回路中包括一端分别与对接油缸的进出油口相连通、另一端与液压系统中的油箱连通的两条随船浮动液压管路。
进一步的，所述两条随船浮动液压管路借助液压连接件与复合液压管路连通，复合液压管路的另一端连通油箱；在复合液压管路上设有溢流阀和单向阀，所述溢流阀和单向阀并联设置。
进一步的，在随船浮动液压管路与液压连接件间设有互锁换向阀。
进一步的，所述升降对接液压回路中包括分别与对接油缸的进出油口相连通的两条升降对接液压管路、及配套的升降对接控制阀组、液压泵及油箱。
进一步的，在升降臂的两端分别设有槽轮和配重，所述高压软管的自由端绕过槽轮并与快接阀门组相连。
进一步的，所述槽轮上设置有3个环状凹槽，中间位置的限位凹槽中限定的是钢丝绳，对称分布在限位凹槽两边的凹槽限定的是高压软管；所述快接阀门组与两根高压软管相连，所述钢丝绳的一端绕过槽轮与快接阀门组相连、另一端借助拉力传感器与升降臂相连。
进一步的，在升降臂与机架间设有驱动升降臂前后移动的移动臂，在移动臂与机架间设有驱动油缸，所述对接油缸两端分别与移动臂和升降臂铰接。
进一步的，在机架的底部设有底座，在机架与底座间设有转动机构，所述转动机构包括设置在机架与底座间的中心转轴、固定在底座上的弧形导轨、与弧形导轨配套的固定在机架上的导向装置及两端分别与机架和底座固定的转动油缸；所述弧形导轨是由工字钢煨制而成，所述导向装置包括固定在机架上的至少两组滚轮组，每组滚轮组中包括两个相对设置在工字钢的腹板两侧的导向轮。
本发明的有益技术效果是：通过升降臂和移动臂两个机械臂及配套的油缸及设置在机架底部的转动机构，能够使快接阀门组适应CNG运输船的停靠位置、精准地与CNG运输船对接；对接完成后关闭液压站，独立设置于对接油缸与油箱间的液压回路开始工作，对接油缸的伸缩受CNG运输船的拉力和浮动臂控制，避免了高压软管受拉，高压软管得到保护、充放气过程的安全也得到保障；为高压软管配套设置了钢丝绳，用以承受高压软管所受拉力，进一步保护了高压软管。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明岸-船/船-岸CNG装卸气系统的主视图；
图2是图1的左视图；
图3是本发明岸-船/船-岸CNG装卸气系统中机架与底座连接在结构示意图；
图4是图3的俯视图；
图5是本发明岸-船/船-岸CNG装卸气系统的液压原理图。
在附图中：1是机架，2是高压软管，3是快接阀门组，4是升降臂，5是对接油缸，6是支撑臂，7是油箱，8是溢流阀，9是单向阀，10是槽轮，11是配重，12是钢丝绳，13是拉力传感器，14是移动臂，15是驱动油缸，16是底座，17是中心转轴，18是弧形导轨，19是转动油缸，20是导向轮，21是互锁换向阀，22是复合液压管路，23是操作室，24是支撑板。
具体实施方式
参见附图1和5，本发明提供了一种岸-船/船-岸CNG装卸气系统，系统中包括机架1、中部铰接在机架1上的升降臂4、限位于升降臂4上并且两端分别与快接阀门组3和储气装置相连的高压软管2及设置在升降臂4和机架1间的驱动快接阀门组3与CNG运输船对接的对接油缸5，关键在于：与对接油缸5配套的液压系统中设有升降对接液压回路及与升降对接液压回路互锁的快接阀门组随船浮动液压回路。
升降对接液压回路用于驱动快接阀门组3与CNG运输船上相应的阀座对接，升降对接液压回路中包括分别与对接油缸5的进出油口相连通的两条升降对接液压管路、及配套的升降对接控制阀组、液压泵及油箱7。
当快接阀门组3与CNG运输船上的阀座对接完成后，关闭液压泵并将对接油缸5的进出油回路转到接阀门组随船浮动液压回路中，使快接阀门组3能够随船上下浮动，进而保护高压软管2。快接阀门组随船浮动液压回路中包括一端分别与对接油缸5的进出油口相连通、另一端与液压系统中的油箱7连通的两条随船浮动液压管路。两条随船浮动液压管路借助液压连接件与复合液压管路22连通，复合液压管路22的另一端连通油箱7。在复合液压管路22上设有溢流阀8和单向阀9，溢流阀8和单向阀9并联设置。通过设置溢流阀8的压力值就可以达到调整对接油缸5的活塞杆收缩的灵敏度。在随船浮动液压管路与液压连接件间设有互锁换向阀21。当液压站工作时，互锁换向阀21关闭快接阀门组随船浮动液压回路，对接完成并关闭液压站后，互锁换向阀21导通上述的快接阀门组随船浮动液压回路。互锁换向阀21优先选用手动换向阀。
参见附图1和2，为实现快接阀门组3与CNG运输船实现竖直面内的精确对接，在升降臂4与机架1间设有驱动升降臂前后移动的移动臂14，在移动臂14与机架1间设有驱动油缸15，对接油缸5两端分别与移动臂14和升降臂4铰接。通过两个油缸分别驱动升降臂4与移动臂14转动，实现竖直面内快接阀门组相对于CNG运输船前后、上下移动，实现对接。移动臂14的下部铰接在机架1靠近岸边的前部，驱动油缸15和对接油缸5设置在移动臂14的同一侧。在进行对接操作时，移动臂14在驱动油缸15的驱动下从竖直位置向后转动的角度大于向前（岸边）转动的角度，以给予升降臂4上的快接阀门组3具有大的调整范围。
升降臂4和移动臂14的转动均可以使得快接阀门组3上下升降及前后移动，通过设置其配套的驱动油缸的安装位置，使得升降臂4主要调节快接阀门组3上下升降及前后的微调、移动臂14主要调节快接阀门组3前后的移动及上下升降的微调。
参见附图1、3、4，为实现快接阀门组3与CNG运输船实现进一步的精准对接、适应CNG运输船的位置，在机架1与底座16间设有转动机构，底座16位于机架1的底部，转动机构包括设置在机架1与底座16间的中心转轴17、固定在底座16上的弧形导轨18、与弧形导轨18配套的固定在机架1上的导向装置及两端分别与机架1和底座16固定的转动油缸19。通过转动油缸19的驱动，机架1能够以中心转轴17为中心在±6°的范围内转动，以进一步的适应CNG运输船的位置。中心转轴17和弧形导轨18分别位于靠近岸边和远离岸边处。
上述弧形导轨18是由工字钢煨制而成，导向装置包括固定在机架1上的至少两组滚轮组，每组滚轮组中包括两个相对设置在工字钢的腹板两侧的导向轮20。两个相对设置的导向轮20能够抱住机架1后部的工字钢弧形导轨18，可以使机架1围绕中心转轴17做水平旋转，并限制机架1的前后倾倒。
在机架1和底座16间设有聚四氟乙烯板和不锈钢板。更进一步的，在底座16上、中心转轴17的两侧对称设置有两个支撑板24，在机架1上设有与支撑板24相配合的支撑臂6。聚四氟乙烯板固定在支撑臂6上，不锈钢板固定在支撑板24上。由于在机架1与底座16的前部仅有中心转轴17定位，稳定性较差，支撑板24、支撑臂6、聚四氟乙烯板和不锈钢板起到机架1前部支撑的作用并且聚四氟乙烯板和不锈钢板的配合具有较低的摩擦系数，因此支撑板24应尽量靠近底座16上宽度方向的端部设置即应远离中心转轴17设置。
参见附图1，在升降臂4的两端分别设有槽轮10和配重11，高压软管2的自由端绕过槽轮10并与快接阀门组3相连。槽轮10上设置有3个环状凹槽，中间位置的限位凹槽中限定的是钢丝绳12，对称分布在限位凹槽两边的凹槽限定的是高压软管2；快接阀门组3与两根高压软管2相连，钢丝绳12的一端绕过槽轮10与快接阀门组3相连、另一端借助拉力传感器13与升降臂4相连。装卸气作业时，如果发生升降臂4摆动卡滞、船漂移等意外情况，拉力传感器13数值超出设定限度，控制系统会发出报警并采取应急措施。为方便槽轮10、钢丝绳12、拉力传感器13等部件的安装和维护，在升降臂5的顶面设有爬梯，爬梯的两侧设有护栏。
配重11用于平衡快接阀门组3和高压软管2向下的拉力，即使对接油缸5处于不工作的卸荷状态，也能保证升降臂4的前端在任何工作位置都具有向上扬起的运动趋势；当装卸气系统不工作时，移动臂14摆至最后，对接油缸5停止工作处于卸荷状态，配重11能使升降臂4保持最高扬起状态。为了使装卸系统在工作出现异常时，升降臂4不被拉至失去自然上扬力的位置，在对接油缸5旁设置了安全拉杆，安全拉杆有两个限制位置：正常工作位置和维修位置。正常工作时调短安全拉杆，使升降臂4与移动臂14的夹角最小为75°，当升降臂4与移动臂14的夹角到达75°，拉杆被拉紧，与拉杆配套的拉力传感器的拉力会突破所设极限而发出警报，触发应急措施；维修作业时调长安全拉杆，使升降臂4与移动臂14的夹角最小为60°，以便快接阀门组3到达接近地面的位置。
本发明的装卸气系统的具体操作过程如下：当CNG运输船在岸边停靠好后液压站中的液压泵启动，位于机架1上操作室23内的操作人员根据CNG运输船的具体停靠位置操作对应的控制阀使得转动油缸19、驱动油缸15及对接油缸5动作使机架1相对底座16旋转、移动臂14和升降臂4绕铰接轴旋转，快接阀门组3快速精确地与CNG运输船上的装卸气座对接。
对接完成后，关闭液压泵，将互锁换向阀21扳至浮动位置，对接油缸5的升降对接液压回路关闭，快接阀门组随船浮动液压回路开启，系统进入装卸气状态。此时对接油缸5上、下油腔与油箱7连通，对接油缸5的活塞杆处于自由伸缩状态，当CNG运输船上下浮动时，由于升降臂4后部配重11的作用，钢丝绳12始终处于拉紧状态，拉动升降臂4跟随船的运动上下摆动，对接油缸5随动。活塞杆缩回时多余的油通过溢流阀8经复合液压管路22回到油箱，伸出时所需增加的油则通过吸油单向阀9和复合液压管路22从油箱7获取。
以上实施例中，快接阀门组3的对接过程可以采用无线遥控操作，还可以在CNG运输船的阀座和快接阀门组3上设置自动定位对接系统实现自动对接。。
Claims (10)
1.一种岸-船/船-岸CNG装卸气系统，系统中包括机架（1）、中部铰接在机架（1）上的升降臂（4）、限位于升降臂（4）上并且两端分别与快接阀门组（3）和储气装置相连的高压软管（2）及设置在升降臂（4）和机架（1）间的驱动快接阀门组（3）与CNG运输船对接的对接油缸（5），其特征在于：与对接油缸（5）配套的液压系统中设有升降对接液压回路及与升降对接液压回路互锁的快接阀门组随船浮动液压回路。
2. 根据权利要求1所述的岸-船/船-岸CNG装卸气系统，其特征在于：所述快接阀门组随船浮动液压回路中包括一端分别与对接油缸（5）的进出油口相连通、另一端与液压系统中的油箱（7）连通的两条随船浮动液压管路。
3. 根据权利要求2所述的岸-船/船-岸CNG装卸气系统，其特征在于：所述两条随船浮动液压管路借助液压连接件与复合液压管路（22）连通，复合液压管路（22）的另一端连通油箱（7）。
4. 根据权利要求3所述的岸-船/船-岸CNG装卸气系统，其特征在于：在复合液压管路（22）上设有溢流阀（8）和单向阀（9），所述溢流阀（8）和单向阀（9）并联设置。
5. 根据权利要求2所述的岸-船/船-岸CNG装卸气系统，其特征在于：在随船浮动液压管路与液压连接件间设有互锁换向阀（21）。
6. 根据权利要求1所述的岸-船/船-岸CNG装卸气系统，其特征在于：所述升降对接液压回路中包括分别与对接油缸（5）的进出油口相连通的两条升降对接液压管路、及配套的升降对接控制阀组、液压泵及油箱（7）。
7.根据权利要求1-6任一项所述的岸-船/船-岸CNG装卸气系统，其特征在于：在升降臂（4）的两端分别设有槽轮（10）和配重（11），所述高压软管（2）的自由端绕过槽轮（10）并与快接阀门组（3）相连。
8.根据权利要求7所述的岸-船/船-岸CNG装卸气系统，其特征在于：所述槽轮（10）上设置有3个环状凹槽，中间位置的限位凹槽中限定的是钢丝绳（12），对称分布在限位凹槽两边的凹槽限定的是高压软管（2）；所述快接阀门组（3）与两根高压软管（2）相连，所述钢丝绳（12）的一端绕过槽轮（10）与快接阀门组（3）相连、另一端借助拉力传感器（13）与升降臂（4）相连。
9. 根据权利要求1-6任一项所述的岸-船/船-岸CNG装卸气系统，其特征在于：在升降臂（4）与机架（1）间设有驱动升降臂前后移动的移动臂（14），在移动臂（14）与机架（1）间设有驱动油缸（15），所述对接油缸（5）两端分别与移动臂（14）和升降臂（4）铰接。
10. 根据权利要求1-6任一项所述的岸-船/船-岸CNG装卸气系统，其特征在于：在机架（1）的底部设有底座（16），在机架（1）与底座（16）间设有转动机构，所述转动机构包括设置在机架（1）与底座（16）间的中心转轴（17）、固定在底座（16）上的弧形导轨（18）、与弧形导轨（18）配套的固定在机架（1）上的导向装置及两端分别与机架（1）和底座（16）固定的转动油缸（19）；所述弧形导轨（18）是由工字钢煨制而成，所述导向装置包括固定在机架（1）上的至少两组滚轮组，每组滚轮组中包括两个相对设置在工字钢的腹板两侧的导向轮（20）。
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