CN108386715A - 一种lng燃料水上加注控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水上加注技术领域，特别是一种LNG燃料水上加注控制系统。包括加注控制器、集控室电气控制柜、信号采集接线箱、电磁阀控制箱、现场设备分控箱以及现场信号变送器接线盒，所述加注控制器与集控室电气控制柜均设置于集控室内，所述信号采集接线箱、电磁阀控制箱、现场设备分控箱以及现场信号变送器接线盒均设置于操作现场；所述LNG燃料装置相关参数包括压强P和温度T。现场设备分控箱内的各个控制单元相互独立，现场设备分控箱可根据LNG加注装置的不同控制要求灵活设置，从而能够适应更多规格的船只。

Description

一种LNG燃料水上加注控制系统
技术领域
本发明涉及水上加注技术领域，特别是一种LNG燃料水上加注控制系统。
背景技术
基于环保与水资源保护，在国家相关政策与措施的推动下，内河船舶采用LNG燃料已渐形成规模，运输船舶的LNG燃料补给(加注) 是亟待解决的瓶颈问题。
加注趸船的建造受水文、航道、码头、供应、服务要求等诸多因素制约，加注系统的规格、结构、工艺等差异较大，大多只能单船，或小批量建造，其要求控制系统便于拆解，各部分能够独立控制，以适应更多类型船只的使用。
现阶段，内河LNG燃料补给装置(船舶)大多单船建造，船舶 LNG燃料补给通常采用加注趸船方式，其控制系统主要移植改造陆上相关设备、产品，由于陆上相关设备的控制系统采用一个主控制器集中控制所有设备，不仅对主控制器的要求较高，线路复杂，且由于各个流程的控制无法独立，控制线路不能更改，灵活性较差，其无法适用于不同规格的船只，直接移植改造路上的控制系统，难以适应船舶的特殊要求及使用环境。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种能够适用于各种规格的船只，灵活性好，且能在集控室和现场切换控制的LNG燃料水上加注控制系统。
本发明的技术方案为：一种LNG燃料水上加注控制系统，包括加注控制器：用于接收信号采集接线箱发送的LNG燃料装置相关参数、接收卸船/卸车或加注指令、向集控室电气控制柜发送卸船/卸车或加注指令以及向电磁阀控制箱发送电磁阀开关指令；
集控室电气控制柜：用于接收加注控制器发送的卸船/卸车或加注指令并控制现场设备分控箱启动LNG燃料装置的相关设备进行卸船/ 卸车或加注；
现场设备分控箱：用于根据集控室电气控制柜的指令启动LNG燃料装置的相关设备进行卸船/卸车或加注；
信号采集接线箱：用于接收现场信号变送器接线盒发送的LNG燃料装置相关参数并发送给加注控制器；
电磁阀控制箱：用于根据加注控制器的指令控制各电磁阀的开关；
现场信号变送器接线盒：用于实时采集LNG燃料装置相关参数并发送给信号采集接线箱；
所述加注控制器与集控室电气控制柜均设置于集控室内，所述信号采集接线箱、电磁阀控制箱、现场设备分控箱以及现场信号变送器接线盒均设置于操作现场；
所述LNG燃料装置相关参数包括压强P和温度T。
较为优选的，包括
安保设备接线箱：用于实时采集操作现场的各项安全参数，并发送给安保辅控器；
安保辅控器：用于根据接收到的各项安全参数判断是否存在危险，并在任意一项参数判断为危险的情况下发送该项参数对应的危险报警信号至安保控制器；
安保控制器：用于在接收到安保辅控器发送的危险报警信号或操作员发出的急停信号后，控制电磁阀控制箱关闭电磁阀；
所述安保控制器和安保辅控器设置于集控室内，所述安保设备接线箱设置于操作现场。
较为优选的，包括设置于操作现场的卸车分控器、卸船分控器和加注分控器，所述卸车分控器、卸船分控器和加注分控器分别用于接收加注控制器发送的卸车/卸船或加注指令，并向集控室电气控制柜发送卸船/卸车或加注指令以及向电磁阀控制箱发送电磁阀开关指令。
较为优选的，所述现场设备分控箱包括潜液泵分控器、增压分控器、燃气供应分控器、风机分控器和仪表风分控器。
较为优选的，所述安保设备接线箱包括火灾探测接线箱、燃气探测接线箱和视频监控接线箱，所述安保辅控器包括与火灾探测接线箱对应的火灾报警控制器、与燃气探测接线箱对应的燃气探测控制器和与视频监控接线箱对应的视频监控控制器。
较为优选的，包括计量传感器接线箱，用于对LNG燃料装置的加注管路输出的LNG燃料进行计量，并将数据发送给信号采集接线箱。
较为优选的，设置在集控室内的加注控制器、集控室电气控制柜、安保控制器以及安保辅控器之间通过以太网连接，所述集控室通过控制总线与信号采集接线箱、电磁阀控制箱、安保设备接线箱、卸车分控器、卸船分控器和加注分控器连接，所述现场设备分控箱与集控室之间通过电缆连接。
较为优选的，当趸船对动力船进行加注时，计量传感器接线箱和现场信号变送器接线盒通过信号采集接线箱实时发送LNG燃料加注量和LNG燃料装置相关参数给加注控制器，所述加注控制器直接或通过加注分控器间接向集控室电气控制柜发送加注指令，向电磁阀控制箱发送电磁阀开启指令，所述潜液泵分控器、增压分控器、燃气供应分控器、风机分控器和仪表风分控器根据卸车指令控制潜液泵、增压器和燃气供应器、通风风机和仪表风开启。
较为优选的，当运输车向趸船进行卸车时，现场信号变送器接线盒通过信号采集接线箱实时发送LNG燃料装置相关参数给加注控制器，所述加注控制器直接或通过卸车分控器间接向集控室电气控制柜发送卸车指令，向电磁阀控制箱发送电磁阀开启指令，所述潜液泵分控器、增压分控器、燃气供应分控器、风机分控器和仪表风分控器根据卸车指令控制潜液泵、增压器和燃气供应器、通风风机和仪表风开启。
较为优选的，当运输船向趸船进行卸船时，现场信号变送器接线盒通过信号采集接线箱实时发送LNG燃料装置相关参数给加注控制器，所述加注控制器直接或通过卸船分控器间接向集控室电气控制柜发送卸船指令，向电磁阀控制箱发送电磁阀开启指令，所述潜液泵分控器、增压分控器和燃气供应分控器根据卸船指令控制潜液泵、增压器和燃气供应器开启。
本发明的有益效果是：将水上LNG加注装置按功能划分为相对独立的逻辑功能单元，按功能单元设置多个独立的控制单元。在安全区的控制室内设置主控制单元(加注控制器)，操作现场设置分控制器，装置设备就近设置信号与控制模块箱(现场设备分控箱)。主控制器与分控制器通过以太网连接，控制器与模块箱通过线缆连接，由于现场设备分控箱内的各个控制单元相互独立，现场设备分控箱可根据 LNG加注装置的不同控制要求灵活设置，从而能够适应更多规格的船只，且控制单元之间现场连线相较于构建整个控制系统，其布线工作量较小，可靠性高。而操作现场分控制器的设置使操作人员不论在安全区的集控室还是在操作现场，均能实现整个系统的控制。
附图说明
图1为本发明一种LNG燃料水上加注控制系统的连接框图；
图中：110-现场分控器，111-卸车分控器，112-卸船分控器，113- 加注分控器，120-现场信号箱，121-信号采集接线箱，122-电磁阀控制箱，130-现场设备分控箱，131-潜液泵分控器，132-增压分控器， 133-燃气供应分控器，134-风机分控器，135-仪表风分控器，190-安保设备接线箱，191-火灾探测接线箱，192-燃气探测接线箱，193-视频监控接线箱，210-集控室控制器，211-加注控制器，212-安保控制器，220-集控室电气控制柜，290-安保辅控器，291-火灾报警控制器，292-燃气探测接线箱，293-视频监控控制器，311-以太网，312-控制总线，313-电缆，411-计量传感器接线箱，421-现场信号变送器接线盒。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，一种LNG燃料水上加注控制系统主要包括集控室控制器210、集控室电气控制柜220、安保辅控器290、现场分控器110、现场信号箱120、现场设备分控箱130、安保设备接线箱190、计量传感器接线箱411和现场信号变送器接线盒421。
集控室控制器210包括加注控制器211和安保控制器212；现场分控器110包括卸车分控器111、卸船分控器112和加注分控器113；现场信号箱120包括信号采集接线箱121、电磁阀控制箱122；现场设备分控箱130包括潜液泵分控器131、增压分控器132、燃气供应分控器133、风机分控器134和仪表风分控器135；安保设备接线箱 190包括火灾探测接线箱191、燃气探测接线箱192和视频监控接线箱193。设置在集控室内的加注控制器211、集控室电气控制柜220、安保控制器212以及安保辅控器290之间通过以太网311连接，集控室通过控制总线312与信号采集接线箱121、电磁阀控制箱122、安保设备接线箱190、卸车分控器111、卸船分控器112和加注分控器 113连接，现场设备分控箱130与集控室之间通过电缆313连接。
加注控制器211选用10英寸高性能触控一体化TPC，带以太网、 RS485、RS232、USB接口，支持主流组态软件，触控屏提供交互式操作界面，其DI、DO按8路模数配置。控制电源由两路电源供电，主电源AC220V，辅电源DC24V，主电源失电报警，来电自动恢复两路电源电源自动切换。加注控制器211设置操作面板，按需要设置操作开关、按钮、声光显示与报警原器件。
信号采集接线箱121的AI、DI模块按8路信号模数配置，本实施例中AI的输入路数为16x2路，DI为8x2路。信号采集接线箱121 的主要数据采集对象主要为LNG燃料装置相关参数，即压强P和温度T，具体包括设于LNG储罐的压力传器、温度传感器，设于LNG 汽化器(出口处)的压力传感器及温度传感器，以及LNG汽化器的加热水进、回水处的温度传感器和压力传感器采集的压力及温度数据。
当趸船对动力船进行加注时，计量传感器接线箱411和现场信号变送器接线盒421通过信号采集接线箱121实时发送LNG燃料加注量和LNG燃料装置相关参数(P、T)给加注控制器211，加注控制器211直接或通过加注分控器113间接向集控室电气控制柜220发送加注指令，向电磁阀控制箱122发送电磁阀开启指令。潜液泵分控器 131、增压分控器132、燃气供应分控器133、风机分控器134和仪表风分控器135根据卸车指令控制潜液泵、增压器和燃气供应器、通风风机和仪表风开启。
当运输车向趸船进行卸车时，现场信号变送器接线盒421通过信号采集接线箱121实时发送LNG燃料装置相关参数给加注控制器211，加注控制器211直接或通过卸车分控器111间接向集控室电气控制柜 220发送卸车指令，向电磁阀控制箱122发送电磁阀开启指令，潜液泵分控器131、增压分控器132、燃气供应分控器133、风机分控器 134和仪表风分控器135根据卸车指令控制潜液泵、增压器和燃气供应器、通风风机和仪表风开启。其中，在卸车模式中可以选择压力卸车和潜液泵卸车两种模式，当选择压力卸车模式时，检测运输车的压力，当出口的压力差大于0.3Mpa时，自动进行卸车，当出口的压力差不足0.3Mpa时，通过增压器对运输车进行增压，直至压力差大于 0.3Mpa时开始自动卸车。当选择潜液泵卸车时，采用潜液泵的方式进行卸车。
当运输船向趸船进行卸船时，现场信号变送器接线盒421通过信号采集接线箱121实时发送LNG燃料装置相关参数给加注控制器211，加注控制器211直接或通过卸船分控器112间接向集控室电气控制柜 220发送卸船指令，向电磁阀控制箱122发送电磁阀开启指令，潜液泵分控器131、增压分控器132和燃气供应分控器133根据卸船指令控制潜液泵、增压器和燃气供应器开启。
在本系统工作过程中，火灾探测接线箱191、燃气探测接线箱192 和视频监控接线箱193实时采集操作现场的各项安全参数，并发送给安保辅控器290，当火灾报警控制器291、燃气探测控制292器及视频监控控制器293中的任意一个判断该安全参数已经打到报警阈值，则发出火灾报警信号、燃气泄漏超阈值报警信号或监控到异常状况信号至安保控制器212，安保控制器212根据接收的报警数据完成相应的联动控制，如关闭电磁阀。同时，遇到紧急情况时，也可人工通过紧停按钮关闭LNG储罐的出口电磁阀、缓冲器的供气阀，紧停按钮操作后须人工复位。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种LNG燃料水上加注控制系统，其特征在于：包括
加注控制器(211)：用于接收信号采集接线箱(121)发送的LNG燃料装置相关参数、接收卸船/卸车或加注指令、向集控室电气控制柜(220)发送卸船/卸车或加注指令以及向电磁阀控制箱(122)发送电磁阀开关指令；
集控室电气控制柜(220)：用于接收加注控制器(211)发送的卸船/卸车或加注指令并控制现场设备分控箱(130)启动LNG燃料装置的相关设备进行卸船/卸车或加注；
现场设备分控箱(130)：用于根据集控室电气控制柜(220)的指令启动LNG燃料装置的相关设备进行卸船/卸车或加注；
信号采集接线箱(121)：用于接收现场信号变送器接线盒(421)发送的LNG燃料装置相关参数并发送给加注控制器(211)；
电磁阀控制箱(122)：用于根据加注控制器(211)的指令控制各电磁阀的开关；
现场信号变送器接线盒(421)：用于实时采集LNG燃料装置相关参数并发送给信号采集接线箱(121)；
所述加注控制器(211)与集控室电气控制柜(220)均设置于集控室内，所述信号采集接线箱(121)、电磁阀控制箱(122)、现场设备分控箱(130)以及现场信号变送器接线盒(421)均设置于操作现场；
所述LNG燃料装置相关参数包括压强P和温度T。
2.如权利要求1所述LNG燃料水上加注控制系统，其特征在于：包括
安保设备接线箱(190)：用于实时采集操作现场的各项安全参数，并发送给安保辅控器(290)；
安保辅控器(290)：用于根据接收到的各项安全参数判断是否存在危险，并在任意一项参数判断为危险的情况下发送该项参数对应的危险报警信号至安保控制器(212)；
安保控制器(212)：用于在接收到安保辅控器(290)发送的危险报警信号或操作员发出的急停信号后，控制电磁阀控制箱(122)关闭电磁阀；
所述安保控制器(212)和安保辅控器(290)设置于集控室内，所述安保设备接线箱(190)设置于操作现场。
3.如权利要求1所述LNG燃料水上加注控制系统，其特征在于：包括设置于操作现场的卸车分控器(111)、卸船分控器(112)和加注分控器(113)，所述卸车分控器(111)、卸船分控器(112)和加注分控器(113)分别用于接收加注控制器(211)发送的卸车/卸船或加注指令，并向集控室电气控制柜(220)发送卸船/卸车或加注指令以及向电磁阀控制箱(122)发送电磁阀开关指令。
4.如权利要求1所述LNG燃料水上加注控制系统，其特征在于：所述现场设备分控箱(130)包括潜液泵分控器(131)、增压分控器(132)、燃气供应分控器(133)、风机分控器(134)和仪表风分控器(135)。
5.如权利要求2所述LNG燃料水上加注控制系统，其特征在于：所述安保设备接线箱(190)包括火灾探测接线箱(191)、燃气探测接线箱(192)和视频监控接线箱(193)，所述安保辅控器(290)包括与火灾探测接线箱(191)对应的火灾报警控制器(291)、与燃气探测接线箱(192)对应的燃气探测控制(292)器和与视频监控接线箱(193)对应的视频监控控制器(293)。
6.如权利要求1所述LNG燃料水上加注控制系统，其特征在于：包括计量传感器接线箱(411)，用于对LNG燃料装置的加注管路输出的LNG燃料进行计量，并将数据发送给信号采集接线箱(121)。
7.如权利要求3所述LNG燃料水上加注控制系统，其特征在于：设置在集控室内的加注控制器(211)、集控室电气控制柜(220)、安保控制器(212)以及安保辅控器(290)之间通过以太网(311)连接，所述集控室通过控制总线(312)与信号采集接线箱(121)、电磁阀控制箱(122)、安保设备接线箱(190)、卸车分控器(111)、卸船分控器(112)和加注分控器(113)连接，所述现场设备分控箱(130)与集控室之间通过电缆(313)连接。
8.如权利要求6所述LNG燃料水上加注控制系统，其特征在于：当趸船对动力船进行加注时，计量传感器接线箱(411)和现场信号变送器接线盒(421)通过信号采集接线箱(121)实时发送LNG燃料加注量和LNG燃料装置相关参数给加注控制器(211)，所述加注控制器(211)直接或通过加注分控器(113)间接向集控室电气控制柜(220)发送加注指令，向电磁阀控制箱(122)发送电磁阀开启指令，所述潜液泵分控器(131)、增压分控器(132)、燃气供应分控器(133)、风机分控器(134)和仪表风分控器(135)根据卸车指令控制潜液泵、增压器和燃气供应器、通风风机和仪表风开启。
9.如权利要求6所述LNG燃料水上加注控制系统，其特征在于：当运输车向趸船进行卸车时，现场信号变送器接线盒(421)通过信号采集接线箱(121)实时发送LNG燃料装置相关参数给加注控制器(211)，所述加注控制器(211)直接或通过卸车分控器(111)间接向集控室电气控制柜(220)发送卸车指令，向电磁阀控制箱(122)发送电磁阀开启指令，所述潜液泵分控器(131)、增压分控器(132)、燃气供应分控器(133)、风机分控器(134)和仪表风分控器(135)根据卸车指令控制潜液泵、增压器和燃气供应器、通风风机和仪表风开启。
10.如权利要求6所述LNG燃料水上加注控制系统，其特征在于：当运输船向趸船进行卸船时，现场信号变送器接线盒(421)通过信号采集接线箱(121)实时发送LNG燃料装置相关参数给加注控制器(211)，所述加注控制器(211)直接或通过卸船分控器(112)间接向集控室电气控制柜(220)发送卸船指令，向电磁阀控制箱(122)发送电磁阀开启指令，所述潜液泵分控器(131)、增压分控器(132)和燃气供应分控器(133)根据卸船指令控制潜液泵、增压器和燃气供应器开启。
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