CN110753659A - 用于船舶的引擎运转方法 - Google Patents

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Abstract

公开了用于船舶的引擎运转方法。所述用于船舶的引擎运转方法包括：对于第一引擎在当前负载中在将气体比例从0变更到100％期间确认根据各个气体比例的气体消耗量的第一步骤对于所述第一引擎在当前负载中在将气体比例从0变更到100％期间确认根据各个气体比例的燃油消耗量的第二步骤；对于所述第一引擎在当前负载中在将气体比例从0变更到100％期间计算根据各个气体比例的第二引擎中可燃烧的气体量的第三步骤；按照在所述第三步骤中计算到的所述第二引擎中可燃烧的气体量，确认所述第二引擎的气体比例的第四步骤；按照在所述第四步骤中确认的所述第二引擎的气体比例，对于所述第二引擎计算当前负载中的燃油消耗量的第五步骤；将在所述第二步骤中计算到的所述第一引擎的燃油消耗量与在所述第五步骤中计算到的所述第二引擎的燃油消耗量相加以计算总燃油消耗量的第六步骤；以及向所述第一引擎和所述第二引擎传递命令，以使所述第一引擎和所述第二引擎按照在所述第六步骤中计算到的总燃油消耗量为最少的情况中的所述第一引擎的气体比例和所述第二引擎的气体比例来运转的第七步骤，其中，所述第一引擎和所述第二引擎以燃料分配模式运转。

Description

用于船舶的引擎运转方法
技术领域
本发明涉及包括可将天然气和燃油同时用作燃料的引擎的船舶的引擎运转方法。
背景技术
天然气通常被液化并且以液化天然气(LNG；Liquefied Natural Gas)状态下进行远距离输送。液化天然气是将天然气冷却到大致大气压下的-163℃左右的极低温度而获得的，并且与气体状态时相比，其体积大幅减小，因此非常适合于通过海上的远距离运输。
即使对液化天然气存储槽进行隔热，对于完美地阻断外部热量而言还是存在着限制，并且由于传递到液化天然气内部的热量，液化天然气在存储槽内被持续地汽化。在存储槽内汽化的液化天然气被称为蒸发气体(BOG；Boil-Off Gas)。
当由于蒸发气体的产生而导致存储槽的压力到达设定安全压力以上时，蒸发气体通过安全阀排出到存储槽的外部。排出到存储槽外部的蒸发气体被用作船舶的燃料、或者被再次液化而被重新返送到存储槽。
另外，通常在船舶中使用的引擎之中可将天然气用作燃料的引擎，可有着DFDE、ME-GI引擎、X-DF引擎等的气体燃料引擎。
DFDE用于发电，配置为四行程，并且采用将具有相对低压的6.5bar左右的压力的天然气注入到燃烧空气入口，并且随着活塞上升来进行压缩的奥托循环(Otto Cycle)。
ME-GI引擎用于推进，配置为两行程，并且采用在活塞的上死点附近将300bar左右的高压天然气直接喷射到燃烧室的狄赛尔循环(Diesel Cycle)。
X-DF引擎用于推进，配置为两行程，将16bar左右的中压天然气用作燃料，并且采用奥托循环。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于提供包括可将天然气和燃油同时用作燃料的引擎的船舶的效率性引擎运转方法。
解决问题的手段
根据用于实现上述目的的本发明的一方面，提供用于船舶的引擎运转方法，该方法包括：对于第一引擎在当前负载中在将气体比例从0变更到100％期间确认根据各个气体比例的气体消耗量的第一步骤；对于所述第一引擎在当前负载中在将气体比例从0变更到100％期间确认根据各个气体比例的燃油消耗量的第二步骤；对于所述第一引擎在当前负载中在将气体比例从0变更到100％期间计算根据各个气体比例的第二引擎中可燃烧的气体量的第三步骤；按照在所述第三步骤中计算到的所述第二引擎中可燃烧的气体量，确认所述第二引擎的气体比例的第四步骤；按照在所述第四步骤中确认的所述第二引擎的气体比例，对于所述第二引擎计算当前负载中的燃油消耗量的第五步骤；将在所述第二步骤中计算到的所述第一引擎的燃油消耗量与在所述第五步骤中计算到的所述第二引擎的燃油消耗量相加以计算总燃油消耗量的第六步骤；以及向所述第一引擎和所述第二引擎传递命令，以使所述第一引擎和所述第二引擎按照在所述第六步骤中计算到的总燃油消耗量为最少的情况中的所述第一引擎的气体比例和所述第二引擎的气体比例来运转的第七步骤，其中，所述第一引擎和所述第二引擎以燃料分配模式运转。
在所述第一步骤中，可使用对于所述第一引擎的天然气效率表来确认所述第一引擎的气体消耗量，并且所述天然气效率表中可按照各个引擎负载记载有根据天然气比例的天然气消耗量。
在所述第二步骤中，可使用对于所述第一引擎的燃油效率表来确认所述第一引擎的燃油消耗量，并且所述燃油效率表中可按照各个引擎负载记载有根据燃油比例的燃油消耗量。
所述第三步骤可从当前可使用的天然气的总量减去在所述第一步骤中确认的所述第一引擎的气体消耗量来计算所述第二引擎中可燃烧的气体量。
所述当前可使用的天然气的总量可为从存储槽排出的蒸发气体的总量。
在所述第四步骤中，可使用对于所述第二引擎的天然气效率表来确认所述第二引擎的气体比例，并且所述天然气效率表中可按照各个引擎负载记载有根据天然气比例的天然气消耗量。
所述第二引擎的当前负载可与所述第一引擎的当前负载相同。
所述第五步骤可包括以下步骤：从根据所述第二引擎的当前负载限定的“需要消耗燃料来产生的能量”减去所述第二引擎的“根据可燃烧的气体量来产生的能量”来计算所述第二引擎的“需要由燃油来产生的能量”；以及用“燃油的每单位体积的发热量”除以所述第二引擎的“需要由燃油来产生的能量”来计算所述第二引擎的“燃油消耗量”。
所述第一引擎和所述第二引擎可为X-DF引擎。
根据用于实现上述目的的本发明的另一方面，提供用于船舶的引擎运转方法，该方法对于根据船舶的速度决定的多个X-DF引擎中的每个的当前负载，计算根据所述多个X-DF引擎中的每个的气体比例的燃油消耗量，以及决定所述多个X-DF引擎气体比例，以使所述多个X-DF引擎以所述多个X-DF引擎的燃油消耗量的总量为最小的状态运转，并且所述多个X-DF引擎分别以燃料分配模式运转。
发明效果
根据本发明，能够在限定的当前引擎负载中找到以最低的费用运转多个引擎的方法。
附图说明
图1是根据本发明的一实施方式的用于船舶的引擎运转方法的流程图；
图2是根据本发明的一实施方式的用于船舶的引擎运转方法的各个因素的逻辑流程图。
具体实施方式
在下文中参照附图对本发明的优选实施方式的配置和作用进行详细说明。设置有本发明的用于船舶的引擎运转方法的船舶可为液化天然气运输船、液化天然气燃料船、钻井船、海洋结构物等多种用途的船舶。此外，本发明的用于船舶的引擎运转方法可应用于可双重地使用燃油和天然气的所有引擎。下面的实施方式可变形为各种其它方式，并且本发明的范围并不限定于下面的实施方式。
可双重地使用燃油和天然气的现有的引擎虽然可将天然气和燃油均用作燃料，但是需要使用两者中的仅任一种，而无法将天然气和燃油同时用作燃料。即，可双重地使用燃油和天然气的现有的引擎以燃油模式(FO Mode；Fuel Oil Mode)和气体模式(Gas Mode)两者中的任一种状态来驱动。
另外，燃料分配模式(FSM；Fuel Sharing Mode)是指DF引擎将天然气和燃油同时用作燃料的状态。将可仅在气体模式(Gas Mode)或燃油模式(FO Mode)中的任一种模式中操作的现有的引擎改善为即使同时喷射燃油和气体也能够具有现有的燃烧性能，从而不仅能够以气体模式、燃油模式驱动，而且也能够以燃料分配模式驱动。
与仅以气体模式或燃油模式运转的传统的引擎相比，也以燃料分配模式(FSM)运转的引擎具有能够最大限度地使用在存储槽内部产生的蒸发气体的优点。
适用本发明的用于船舶的引擎运转方法的引擎为以气体模式、燃油模式和燃料分配模式中的任一种运转的引擎，并且本发明的用于船舶的引擎运转方法目的在于当多个引擎分别以燃料分配模式运转时，确认燃料比最少的情况中的各个引擎中所使用的天然气与燃油比例。
图1是根据本发明的一实施方式的用于船舶的引擎运转方法的流程图。
参照图1，本实施方式的用于船舶的引擎运转方法包括：对于第一引擎在当前负载中在将气体比例从0变更到100％期间确认根据各个气体比例的气体消耗量的第一步骤(S10)。
引擎的当前负载可根据按照船舶的运行状况来要求的根据船舶的速度二决定的，本实施方式的用于船舶的引擎运转方法的目的在于对于限定的引擎的当前负载找到燃料比最小的气体比例。
生产商能够按照引擎提供将燃油用作燃料时和将天然气用做燃料时各自的效率表，而燃油效率表中按照各个引擎负载记载有根据燃油比例的燃油消耗量，并且天然气效率表中按照各个引擎负载记载有根据天然气比例的天然气消耗量。
天然气比例意味着以燃料分配模式运转的引擎中所使用的燃料中天然气所占的比例，并且燃油比例意味着以燃料分配模式运转的引擎中所使用的燃料中燃油所占的比例。以燃料分配模式运转的引擎同时使用天然气和燃油，因此对于一个引擎的天然气比例与燃油比例之和为100％。
在本实施方式的第一步骤(S10)中，可使用对于第一引擎的天然气效率表来确认对于第一引擎在当前负载中的根据各个气体比例的气体消耗量。
本实施方式的用于船舶的引擎运转方法包括：对于第一引擎在当前负载中在将气体比例从0变更到100％期间确认根据各个气体比例的燃油消耗量的第二步骤(S20)。
在本实施方式的第二步骤(S20)中，可使用对于第一引擎的燃油效率表来确认对于第一引擎在当前负载中的根据各个燃油比例的燃油消耗量，并且燃油比例与气体比例之和需要为100％，因此可确认对于第一引擎在当前负载中的根据各个气体比例的燃油消耗量。
通过本实施方式的第一步骤(S10)和第二步骤(S20)，可确认对于当前负载的第一引擎的根据各个气体比例的气体消耗量和燃油消耗量。
本实施方式的用于船舶的引擎运转方法包括：对于第一引擎在当前负载中在将气体比例从0变更到100％期间计算根据各个气体比例的第二引擎中可燃烧的气体量的第三步骤(S30)。
通常船舶中可使用的天然气的量是有限的，作为实例，在运输液化天然气的船舶的情况下，液化天然气为由船舶搬运的对象，因此尽量避免其使用是经济有效的，并且为了降低存储槽的爆炸危险，在引擎中使用液化天然气汽化而产生的蒸发气体是有效的，因此船舶中可使用的天然气的量可由从存储槽排出的蒸发气体的总量来限定。
在船舶中可使用的天然气的量由从存储槽排出的蒸发气体的总量限定的情况下，在本实施方式的第一步骤(S10)中确认的“第一引擎的气体消耗量”与在第三步骤(S30)中计算到的“第二引擎的可燃烧气体量”之和可与“从存储槽排出的蒸发气体的总量”相同。
即，根据本实施方式的第三步骤(S30)，为了计算第一引擎的根据各个气体比例的第二引擎中可燃烧的气体量，可从当前从存储槽排出的蒸发气体的总量减去在第一步骤(S10)中确认的第一引擎的气体消耗量。
本实施方式的用于船舶的引擎运转方法可包括：按照在第三步骤(S30)中计算到的第二引擎中可燃烧的气体量，确认第二引擎的气体比例的第四步骤(S40)。
因为可确认到第二引擎的当前负载，因此根据本实施方式的第四步骤(S40)，可使用对于第二引擎的天然气效率表来确认对于第二引擎在当前负载中按照可燃烧气体量的气体比例。此外，第二引擎的当前负载可于第一引擎的当前负载相同。
为了强调在第二引擎中消耗的气体量是根据第一引擎中消耗的气体量和可使用的天然气的量来决定的，虽然在第一步骤(S10)中表现为第一引擎的“气体消耗量”，并且在第三步骤(S30)中表现为第二引擎的“可燃烧气体量”，但是在天然气效率表中“气体消耗量”和“可燃烧气体量”是以相同的含义来使用的。即，第一引擎的“气体消耗量”和第二引擎的“可燃烧气体量”为记载于各个效率表的相同的位置处的值。
本实施方式的用于船舶的引擎运转方法包括：按照在第四步骤(S40)中确认的第二引擎的气体比例，对于第二引擎计算当前负载中的燃油消耗量的第五步骤(S50)。
“需要消耗燃料来产生的能量”根据第二引擎的当前负载来限定，并且因为已在第三步骤(S30)中确认了第二引擎的可燃烧气体量，因此当从根据第二引擎的当前负载的“需要消耗燃料来产生的能量”减去第二引擎的“根据可燃烧气体量来产生的能量”时，可计算出第二引擎的“需要由燃油来产生的能量”。
当确认到第二引擎的“需要由燃油来产生的能量”时，用“燃油的每单位体积的发热量”除以第二引擎的“需要由燃油来产生的能量”，可计算出第二引擎的“燃油消耗量”。
因为第二引擎的“可燃烧气体量”为随着第二引擎的“气体比例”而变化的值，因此根据本实施方式的第五步骤(S50)，可计算处根据第二引擎的气体比例的第二引擎的燃油消耗量。
本实施方式的用于船舶的引擎运转方法包括：将在第二步骤(S20)中计算到的第一引擎的燃油消耗量与在第五步骤(S50)中计算到的第二引擎的燃油消耗量相加来计算总燃油消耗量的第六步骤(S60)。
因为通常燃油比天然气价格昂贵，因此可将能够最大限度地减少燃油消耗量的情况视为费用最少的情况。因此，在本实施方式的第六步骤(S60)中，为了找到在第一引擎和第二引擎中消耗的燃油消耗量最少的情况，计算分别在第一引擎和第二引擎中消耗的燃油的量的总和。
虽然在本实施方式中将本发明适用于两台引擎的情况为例进行说明，然而并不限定于此，并且本发明也可适用于多个引擎。此外，虽然第一引擎和第二引擎优选为X-DF引擎，然而本发明不限定于此。但是，本发明可非常适当地适用于搭载有两台X-DF引擎的船舶。
本实施方式的用于船舶的引擎运转方法包括：向第一引擎和第二引擎传递命令，以使第一引擎和第二引擎按照在第六步骤(S60)中计算到的总燃油消耗量为最少的情况中的第一引擎的气体比例和第二引擎的气体比例来运转的第七步骤(S70)。
图2是根据本发明的一实施方式的用于船舶的引擎运转方法的各个因素的逻辑流程图。
参照图2，根据本实施方式的用于船舶的引擎运转方法，当确认到第一引擎的气体比例(S110)时，可确认第一引擎的气体消耗量(S120)、第一引擎的燃油消耗量(S130)和第二引擎的可燃烧气体量(S140)，当确认到第二引擎的可燃烧气体量(S140)时，可确认第二引擎的气体比例(S150)，并且可确认根据第二引擎的气体比例(S150)的第二引擎的燃油消耗量(S160)。
因此，根据本实施方式可知，当分别确认到第一引擎的燃油消耗量(S130)与第二引擎的燃油消耗量(S160)之和最小的情况中的第一引擎的燃油消耗量(S130)和第二引擎的燃油消耗量(S160)时，可分别确认第一引擎的气体比例(S110)和第二引擎的气体比例(S150)。
本发明不限于上述实施方式，并且本发明所属技术领域的普通技术人员将明确，能够在不背离本发明的技术要旨的范围内进行各种修改和变形来实施。

Claims (10)

1.一种用于船舶的引擎运转方法，包括：
对于第一引擎在当前负载中在将气体比例从0变更到100％期间确认根据各个气体比例的气体消耗量的第一步骤；
对于所述第一引擎在当前负载中在将气体比例从0变更到100％期间确认根据各个气体比例的燃油消耗量的第二步骤；
对于所述第一引擎在当前负载中在将气体比例从0变更到100％期间计算根据各个气体比例的第二引擎中可燃烧的气体量的第三步骤；
按照在所述第三步骤中计算到的所述第二引擎中可燃烧的气体量，确认所述第二引擎的气体比例的第四步骤；
按照在所述第四步骤中确认的所述第二引擎的气体比例，对于所述第二引擎计算当前负载中的燃油消耗量的第五步骤；
将在所述第二步骤中计算到的所述第一引擎的燃油消耗量与在所述第五步骤中计算到的所述第二引擎的燃油消耗量相加以计算总燃油消耗量的第六步骤；以及
向所述第一引擎和所述第二引擎传递命令，以使所述第一引擎和所述第二引擎按照在所述第六步骤中计算到的总燃油消耗量为最少的情况中的所述第一引擎的气体比例和所述第二引擎的气体比例来运转的第七步骤，
其中，所述第一引擎和所述第二引擎以燃料分配模式运转。
2.如权利要求1所述的用于船舶的引擎运转方法，其中，在所述第一步骤中，使用对于所述第一引擎的天然气效率表来确认所述第一引擎的气体消耗量，以及
所述天然气效率表中按照各个引擎负载记载有根据天然气比例的天然气消耗量。
3.如权利要求1所述的用于船舶的引擎运转方法，其中，在所述第二步骤中，使用对于所述第一引擎的燃油效率表来确认所述第一引擎的燃油消耗量，以及
所述燃油效率表中按照各个引擎负载记载有根据燃油比例的燃油消耗量。
4.如权利要求1所述的用于船舶的引擎运转方法，其中，所述第三步骤从当前可使用的天然气的总量减去在所述第一步骤中确认的所述第一引擎的气体消耗量来计算所述第二引擎中可燃烧的气体量。
5.如权利要求4所述的用于船舶的引擎运转方法，其中，所述当前可使用的天然气的总量为从存储槽排出的蒸发气体的总量。
6.如权利要求1所述的用于船舶的引擎运转方法，其中，在所述第四步骤中，使用对于所述第二引擎的天然气效率表来确认所述第二引擎的气体比例，以及
所述天然气效率表中按照各个引擎负载记载有根据天然气比例的天然气消耗量。
7.如权利要求1所述的用于船舶的引擎运转方法，其中，所述第二引擎的当前负载与所述第一引擎的当前负载相同。
8.如权利要求1所述的用于船舶的引擎运转方法，其中，所述第五步骤包括以下步骤：
从根据所述第二引擎的当前负载限定的“需要消耗燃料来产生的能量”减去所述第二引擎的“根据可燃烧的气体量来产生的能量”来计算所述第二引擎的“需要由燃油来产生的能量”；以及
用“燃油的每单位体积的发热量”除以所述第二引擎的“需要由燃油来产生的能量”来计算所述第二引擎的“燃油消耗量”。
9.如权利要求1至8中任一项所述的用于船舶的引擎运转方法，其中，所述第一引擎和所述第二引擎为X-DF引擎。
10.一种用于船舶的引擎运转方法，其中，对于根据船舶的速度决定的多个X-DF引擎中的每个的当前负载，计算根据所述多个X-DF引擎中的每个的气体比例的燃油消耗量，以及
决定所述多个X-DF引擎气体比例，以使所述多个X-DF引擎以所述多个X-DF引擎的燃油消耗量的总量为最小的状态运转，
其中，所述多个X-DF引擎分别以燃料分配模式运转。
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