CN112815734A - 一种船舶真空冷凝器多重保护系统及方法 - Google Patents

一种船舶真空冷凝器多重保护系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种船舶真空冷凝器多重保护系统及方法，应用于船舶冷凝器系统，系统包括真空冷凝器上设置有的三个压力开关、冷却水输出管上的海水流量开关FS；高压蒸汽管路上的第四压力开关PS，并设置系统控制箱；方法主要为当第一压力开关PS的测量压力值大于a时，系统控制箱发出报警信号；当第二压力开关PS的测量压力值大于a时，系统控制箱控制卸荷阀关闭；当第三压力开关PS的测量压力值大于a时，系统控制箱控制透平控制箱使透平停机，另外还设有冷却海水流量报警以及安全阀机械保护进行多重保护。本发明相比现有技术更能对真空冷凝器系统提供保护。

Description

一种船舶真空冷凝器多重保护系统及方法
技术领域
本发明涉及船舶真空冷凝器，更具体地说，涉及一种船舶真空冷凝器多重保护系统及方法。
背景技术
货油泵是油船上实现货油卸载的核心设备，目前大型油船货油泵驱动方式普遍采用以透平为主要设备的蒸汽动力循环系统——船舶辅锅炉产生的高压高温(如1.6MPa，203℃)饱和蒸汽经管路输送到货油泵透平，在其中膨胀做功驱动透平叶轮高速运转，并经齿轮减速后驱动货油泵工作。做功后的透平乏汽进入真空冷凝器，在一定的真空度环境中、在海水的持续冷却下凝结到真空冷凝器底部，凝水被凝水离心泵输送至热井，然后被锅炉给水泵输送到辅锅炉加热形成饱和蒸汽——其中，真空冷凝器是进行蒸汽动力循环的汽液转换的核心设备。此外真空冷凝器还负责接收辅锅炉在惰气模式下经蒸汽卸荷阀卸荷的富余蒸汽，并完成汽液转换。
为提高蒸汽动力循环效率，使蒸汽所含热能尽可能多转换为机械能，蒸汽透平出口需保持一定真空度。真空冷凝器中形成真空度的根本原因是壳侧蒸汽被管侧海水持续冷却而凝结，比容急剧缩小。真空冷凝器壳侧维持稳定合适的真空度，是保证蒸汽动力循环效率和系统正常运行的必要条件。
目前，在油船设计建造中出现过真空冷凝器内部真空度不足、壳侧压力升高乃至爆炸等问题，重要原因就是以往保护装置缺少对冷却海水的监控，如果冷却海水缺失或不足，壳侧蒸汽将失去凝结成液态水从而形成真空度的根本条件，因而严重影响其他保护装置的保护效果，甚至使其失去作用。所以，需要为真空冷凝器提供一套安全性更高的保护系统及其保护方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种船舶真空冷凝器多重保护系统及方法，以分别从确保海水冷却、限制蒸汽进入、机械泄压等方面对真空冷凝器工作全过程予以多重保护，确保其正常工作，以及在压力超常后能及时发出报警和及时采取措施，避免造成更大影响及损失。
为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种船舶真空冷凝器多重保护系统，系统包括锅炉，锅炉的蒸汽输出口通过高压蒸汽管路连接于透平的蒸汽输入口，透平的蒸汽输出口连通于真空冷凝器的蒸汽输入口，真空冷凝器的输出口连通于凝水泵的输入口，凝水泵的输出口依次通过热井、给水泵连通于锅炉的回水口；
高压蒸汽管路还通过设有蒸汽卸荷阀的分支管路连通于真空冷凝器的蒸汽输入口；透平连接于透平控制箱；
系统还包括冷却海水泵，冷却海水泵的输入端连接于海水主管，冷却海水泵的输出端连接于冷却水输入管，冷却水输入管穿过真空冷凝器内部后连接于穿出真空冷凝器的冷却水输出管；
真空冷凝器上设置有第一压力开关PS1、第二压力开关PS2、第三压力开关PS3以及安全阀；冷却水输出管上设置有海水流量开关FS；高压蒸汽管路在分支管路的前端设置有第四压力开关PS4；
系统还包括系统控制箱，系统控制箱通过信号线连接于第一压力开关PS1、第二压力开关PS2、第三压力开关PS3、第四压力开关PS4、海水流量开关FS以及透平控制箱；系统控制箱通过控制线连接于海水泵、透平控制箱以及蒸汽卸荷阀。
一种应用于权利要求1船舶真空冷凝器多重保护系统的保护方法，包括如下步骤：
S1：在第一压力开关PS1上设定预设压力值a1、在第二压力开关PS2上设定预设压力值a2、在第三压力开关PS3上设定预设压力值a3、在第四压力开关PS4上设定预设压力值b、在海水流量开关FS上设定预设压力值c；其中a1＜a2＜a3；
S2:在以下两种情况下，系统控制箱控制冷却海水泵启动：
情况1：当系统控制箱接收到透平控制箱发出的透平运行信号；
情况2：当第四压力开关PS4的检测压力值大于等于b，且第二压力开关PS2的检测压力值小于a2；
在情况2的情况下，系统控制箱还会控制蒸汽卸荷阀开启；
S2:当海水流量开关FS的测量压力值低于c时，系统控制箱发出报警信号；
S3：当第一压力开关PS1的测量压力值大于a1时，系统控制箱发出报警信号；
S4：当第二压力开关PS2的测量压力值大于a2时，系统控制箱控制卸荷阀关闭；
S5：当第三压力开关PS3的测量压力值大于a3时，系统控制箱控制透平控制箱使透平停机。
当第三压力开关PS3的测量压力值大于a3时，打开安全阀。
a1＝30Kpa.G，a2＝70Kpa.G，a3＝90Kpa.G。
本发明相对于现有技术的优点在于，本发明系统增加了系统控制箱从而能够对系统的状态进行检测并及时调控，本发明方法从真空冷凝器内部压力形成根本原因入手，分别从限制蒸汽进入、确保海水冷却及机械泄压等多方面对真空冷凝器运行全过程加以保护，各种保护形式既彼此独立又相互补充，提高了保护系统可靠性、灵敏性及保护效果。
附图说明
图1是本发明系统示意图。
图中，1、锅炉，2、高压蒸汽管路，3、透平，4、真空冷凝器，5、冷却海水泵，6、海水主管，7、系统控制箱，8、蒸汽卸荷阀，9、安全阀，12、透平控制箱，13、凝水泵，14、热井，15、给水泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作描述。
如图1所示，本发明一种船舶真空冷凝器多重保护系统，所述系统包括锅炉1，所述锅炉1的蒸汽输出口通过高压蒸汽管路2连接于透平3的蒸汽输入口，所述透平3的蒸汽输出口连通于真空冷凝器4的蒸汽输入口，所述真空冷凝器4的输出口连通于凝水泵13的输入口，所述凝水泵13的输出口依次通过热井14、给水泵15连通于所述锅炉1的回水口；
所述高压蒸汽管路2还通过设有蒸汽卸荷阀8的分支管路连通于所述真空冷凝器4的蒸汽输入口；所述透平3连接于透平控制箱12；
所述系统还包括冷却海水泵5，所述冷却海水泵5的输入端连接于海水主管6，所述冷却海水泵5的输出端连接于冷却水输入管，所述冷却水输入管穿过所述真空冷凝器4内部后连接于穿出所述真空冷凝器4的冷却水输出管；
所述真空冷凝器4上设置有第一压力开关PS1、第二压力开关PS2、第三压力开关PS3以及安全阀9；所述冷却水输出管上设置有海水流量开关FS；所述高压蒸汽管路2在所述分支管路的前端设置有第四压力开关PS4；
所述系统还包括系统控制箱7，所述系统控制箱7通过信号线连接于所述第一压力开关PS1、第二压力开关PS2、第三压力开关PS3、第四压力开关PS4、海水流量开关FS以及所述透平控制箱12；所述系统控制箱7通过控制线连接于所述海水泵、所述透平控制箱12以及所述蒸汽卸荷阀8。
一种应用于权利要求1所述船舶真空冷凝器多重保护系统的保护方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：在第一压力开关PS1上设定预设压力值a1、在第二压力开关PS2上设定预设压力值a2、在第三压力开关PS3上设定预设压力值a3、在第四压力开关PS4上设定预设压力值b、在海水流量开关FS上设定预设压力值c；其中a1＜a2＜a3；
S2:在以下两种情况下，系统控制箱7控制冷却海水泵5启动：
情况1：当系统控制箱7接收到透平控制箱12发出的透平运行信号；
情况2：当第四压力开关PS4的检测压力值大于等于b，且第二压力开关PS2的检测压力值小于a2；
在情况2的情况下，系统控制箱7还会控制蒸汽卸荷阀8开启；
S2:当海水流量开关FS的测量压力值低于c时，系统控制箱7发出报警信号；
S3：当第一压力开关PS1的测量压力值大于a1时，系统控制箱7发出报警信号；
S4：当第二压力开关PS2的测量压力值大于a2时，系统控制箱7控制卸荷阀关闭；
S5：当第三压力开关PS3的测量压力值大于a3时，系统控制箱7控制透平控制箱12使透平3停机。
当第三压力开关PS3的测量压力值大于a3时，打开安全阀9。
预设压力值可设为如下:
a1＝30Kpa.G，a2＝70Kpa.G，a3＝90Kpa.G。
其中，各个压力开关在高于其对应的设定压力值时，会向系统控制箱7发送信号，因此在低于的状态下，可不发送信号，而不发送信号也可理解为是发送低电平信号。各个预先设定的压力值可根据具体情况选择，譬如b可根据锅炉1厂家给定的值设定。另外，海水流量开关FS设定值可根据真空冷凝器4型号容量确定，各船会有差异。
报警信号可以为传送至于喇叭或报警灯等的信号，喇叭或报警灯可以装在系统控制箱7上。安全阀9可为机械自动控制。
系统正常工作时，锅炉1产生的高温高压饱和蒸汽经高压蒸汽管路2输送到透平3膨胀输出轴功，做功后的透平3乏汽进入真空冷凝器4，壳侧蒸汽被冷却海水泵5输送的低温海水持续冷却成液态饱和水；锅炉1惰气模式下产生的富余蒸汽经蒸汽卸荷阀8进入真空冷凝器4凝结后最终进入锅炉1。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种船舶真空冷凝器多重保护系统，其特征在于，所述系统包括锅炉(1)，所述锅炉(1)的蒸汽输出口通过高压蒸汽管路(2)连接于透平(3)的蒸汽输入口，所述透平(3)的蒸汽输出口连通于真空冷凝器(4)的蒸汽输入口，所述真空冷凝器(4)的输出口连通于凝水泵(13)的输入口，所述凝水泵(13)的输出口依次通过热井(14)、给水泵(15)连通于所述锅炉(1)的回水口；
所述高压蒸汽管路(2)还通过设有蒸汽卸荷阀(8)的分支管路连通于所述真空冷凝器(4)的蒸汽输入口；所述透平(3)连接于透平控制箱(12)；
所述系统还包括冷却海水泵(5)，所述冷却海水泵(5)的输入端连接于海水主管(6)，所述冷却海水泵(5)的输出端连接于冷却水输入管，所述冷却水输入管穿过所述真空冷凝器(4)内部后连接于穿出所述真空冷凝器(4)的冷却水输出管；
所述真空冷凝器(4)上设置有第一压力开关PS1、第二压力开关PS2、第三压力开关PS3以及安全阀(9)；所述冷却水输出管上设置有海水流量开关FS；所述高压蒸汽管路(2)在所述分支管路的前端设置有第四压力开关PS4；
所述系统还包括系统控制箱(7)，所述系统控制箱(7)通过信号线连接于所述第一压力开关PS1、第二压力开关PS2、第三压力开关PS3、第四压力开关PS4、海水流量开关FS以及所述透平控制箱(12)；所述系统控制箱(7)通过控制线连接于所述海水泵、所述透平控制箱(12)以及所述蒸汽卸荷阀(8)。
2.一种应用于权利要求1所述船舶真空冷凝器多重保护系统的保护方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：在第一压力开关PS1上设定预设压力值a1、在第二压力开关PS2上设定预设压力值a2、在第三压力开关PS3上设定预设压力值a3、在第四压力开关PS4上设定预设压力值b、在海水流量开关FS上设定预设压力值c；其中a1＜a2＜a3；
S2:在以下两种情况下，系统控制箱(7)控制冷却海水泵(5)启动：
情况1：当系统控制箱(7)接收到透平控制箱(12)发出的透平运行信号；
情况2：当第四压力开关PS4的检测压力值大于等于b，且第二压力开关PS2的检测压力值小于a2；
在情况2的情况下，系统控制箱(7)还会控制蒸汽卸荷阀(8)开启；
S2:当海水流量开关FS的测量压力值低于c时，系统控制箱(7)发出报警信号；
S3：当第一压力开关PS1的测量压力值大于a1时，系统控制箱(7)发出报警信号；
S4：当第二压力开关PS2的测量压力值大于a2时，系统控制箱(7)控制卸荷阀关闭；
S5：当第三压力开关PS3的测量压力值大于a3时，系统控制箱(7)控制透平控制箱(12)使透平(3)停机。
3.根据权利要求2所述保护方法，其特征在于，当第三压力开关PS3的测量压力值大于a3时，打开安全阀(9)。
4.根据权利要求2所述保护方法，其特征在于，预设压力值如下:
a1＝30Kpa.G，a2＝70Kpa.G，a3＝90Kpa.G。
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