CN114179975A - 液化气船蒸发器温控系统、方法及设备 - Google Patents

液化气船蒸发器温控系统、方法及设备 Download PDF

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周鑫元
张道志
张若豪
魏娈
刘海清
许敏
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Abstract

本发明提供了一种液化气船蒸发器温控系统、方法及设备，包括：第一控制阀、液货海水泵、蒸发器、冷却器、第一温度传感器和控制器。第一控制阀与液货海水泵、冷却器、控制器和海面连接。蒸发器与液货海水泵连接，用于利用液货海水泵抽取的海水加热液货。冷却器用于利用海水进行冷却并产生热海水。第一温度传感器用于采集蒸发器进口海水温度。控制器与第一温度传感器电性连接，控制器用于通过控制第一控制阀的开度让蒸发器的蒸发速率和液货的卸货速率匹配。本发明解决了现有蒸发器系统在海面海水温度过低时无法以额定蒸发速率工作的问题。

Description

液化气船蒸发器温控系统、方法及设备
技术领域
本发明涉及液化气船蒸发器系统领域，特别是涉及液化气船蒸发器温控系统、方法及设备。
背景技术
液化气船在卸货时一般有两种工况，即有码头回气卸货和无码头回气卸货。有码头回气卸货是利用码头回气填充液货卸货过程中船上液舱内被液货泵驳运出去液货的空间以保持液舱内的压力。无码头回气卸货则需要利用液化气船自带的蒸发器提供回气填充液货卸货过程中船上液舱内被液货泵驳运出去液货的空间以保持液舱内的压力。在无码头回气卸货时，蒸发器以海面海水为热源，提供热量使得液化气升温气化，气化后的液化气体一部分变成回气返回至液舱，另一部分输送至船岸，以此种方式进行回气卸货时，蒸发器进口海水温度不能过低(通常不能低于15℃)。如果蒸发器进口海水温度低于15℃，则蒸发器的蒸发速率会受到限制，无法满负荷卸货，会延长码头使用时间，增加靠泊费用。通常蒸发器中海水直接从海面抽取，如果海面海水温度低于15℃，则进入到蒸发器的海水温度也会低于15℃，这会导致蒸发器无法满负荷卸货，降低蒸发器的卸货速率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是现有蒸发器系统在海面海水温度过低时无法以额定蒸发速率工作。为实现上述目的，本发明提供了一种液化气船蒸发器温控系统，包括：第一控制阀、液货海水泵、蒸发器、冷却器、第一温度传感器和控制器。所述第一控制阀与海面连接。所述液货海水泵与第一控制阀出口连接。所述蒸发器与所述液货海水泵连接，所述蒸发器利用所述液货海水泵抽取的海水加热液货。所述冷却器利用海水进行冷却并产生热海水，所述冷却器的海水出口与所述第一控制阀连接。所述第一温度传感器用于采集蒸发器进口海水温度。所述控制器与所述第一控制阀和所述第一温度传感器电性连接，所述控制器用于根据所述蒸发器进口海水温度控制所述第一控制阀的开度，使得蒸发器的蒸发速率和液货的卸货速率匹配。
优选地，所述第一控制阀还包括：第一进口和第二进口。所述第一进口连接于所述海面。所述第二进口连接于所述冷却器。
优选地，所述液化气船蒸发器温控系统还包括海水冷却泵，其与所述冷却器连接。
优选地，所述液化气船蒸发器温控系统还包括第二控制阀，其与所述海面、所述蒸发器、所述控制器以及所述海水冷却泵同时连接。
优选地，所述第二控制阀包括：第二控制阀出口、第三进口和第四进口。所述第二控制阀出口连接于所述海水冷却泵。所述第三进口连接于所述海面。所述第四进口连接所述蒸发器。
优选地，所述液化气船蒸发器温控系统还包括：第二温度传感器和第三温度传感器。所述第二温度传感器与所述控制器电性连接，所述第二温度传感器用于采集海面海水温度。所述第三温度传感器，其与所述控制器电性连接，所述第三温度传感器用于采集第四进口温度。
本发明还提供了一种液化气船蒸发器温控方法，其被所述控制器处理执行，包括以下工作模式：
当蒸发器进口海水温度大于或等于第一温度时，控制第一进口开度为全开和第二进口开度为全关，让海面海水进入第一控制阀；以及
当蒸发器进口海水温度低于第一温度时，减少第一进口开度和增大第二进口开度，让冷却器出口海水和海面海水同时进入第一控制阀。
优选地，所述当蒸发器进口海水温度低于第一温度时，减少第一进口开度和增大第二进口开度，让冷却器出口海水和海面海水同时进入第一控制阀的工作模式包括：当第一进口开度减少至全关并且第二进口开度增大至全开，蒸发器进口海水温度仍低于第一温度且第四进口温度大于海面海水温度时，控制第三进口开度和第四进口开度，让蒸发器出口海水和海面海水同时进入第二控制阀。
本发明还提供了一种液化气船蒸发器温控设备，包括：第一控制单元和第二控制单元。所述第一控制单元用于：当蒸发器进口海水温度大于或等于第一温度时，控制第一进口开度为全开和第二进口开度为全关，让海面海水进入第一控制阀。所述第二控制单元用于：当蒸发器进口海水温度低于第一温度时，减少第一进口开度和增大第二进口开度，让冷却器出口海水和海面海水同时进入第一控制阀。
优选地，所述第二控制单元包括第三控制单元，所述第三控制单元用于：当第一进口开度减少至全关并且第二进口开度增大至全开，蒸发器进口海水温度仍低于第一温度且第四进口温度大于海面海水温度时，控制第三进口开度和第四进口开度，让蒸发器出口海水和海面海水同时进入第二控制阀。
本发明的有益效果在于：当蒸发器进口海水温度低于第一温度时，通过控制第一控制阀开度，让冷却器出口海水和海面海水同时进入第一控制阀，由于冷却器出口海水由冷却器提供，温度较高，冷却器出口海水和海面海水经过第一控制阀混合后形成的海水温度会升高，使得即使海面海水温度偏低，蒸发器进口海水温度仍可以维持在大于或等于第一温度，进而让蒸发器以额定蒸发速率工作。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明较佳的实施例并配合附图对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例中，液化气船蒸发器温控系统应用示意图；
图2是本发明实施例中，液化气船蒸发器温控系统管路图；
图3是本发明实施例中，液化气船蒸发器温控系统方框图；
图4是本发明实施例中，图2中A区域的放大图；
图5是本发明实施例中，图2中B区域的放大图；
图6是本发明实施例中，液化气船蒸发器温控设备方框图。
附图标记说明：
1 液化气船
100 第一控制阀
1000 第一控制阀出口
1001 第一进口
1002 第二进口
102 液货海水泵
104 蒸发器
1040 蒸发器进口
106 冷却器
1060 冷却器海水进口
1061 冷却器海水出口
1062 冷却器淡水进口
1063 冷却器淡水出口
108 第一温度传感器
110 控制器
112 海水冷却泵
114 第二控制阀
1140 第二控制阀出口
1141 第三进口
1142 第四进口
116 第二温度传感器
118 第三温度传感器
120 液货泵
122 液罐
124 液货管
2 海面
3 船岸
4 液化气船蒸发器温控设备
40 第一控制单元
42 第二控制单元
420 第三控制单元
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所公开的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以互相组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于包覆不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
实施例
请同时参考图1-图3，本实施例供了一种液化气船蒸发器温控系统，包括：第一控制阀100、液货海水泵102、蒸发器104、冷却器106、第一温度传感器108、控制器110、海水冷却泵112、第二控制阀114、第二温度传感器116和第三温度传感器118。液化气船1在靠船岸3后，液货海水泵102可以抽取海面2的海面海水和/或冷却器106中产生的冷却器出口海水让蒸发器104工作，海水进入蒸发器104中后其热量被用于蒸发液货，所以海水经过蒸发器104后其温度会降低。海水冷却泵112可以抽取海面2的海面海水和/或蒸发器104中产生的蒸发器出口海水，海水进入冷却器106会从冷却器106吸收热量，所以海水经过冷却器106后其温度会升高。海水在液化气船温控系统中的流向请参考图2中的双边箭头。液货泵120将液货从液罐122抽出经液货管124输送至船岸，在此过程中，一部分液货回流到液货管124的支路中，然后到达蒸发器104，蒸发器104通过非接触的方式加热液货管124支路当中的液货，液货升温气化成液货蒸气回气，液货蒸气回气返回至液罐122中以填充液货卸货过程中液罐122中被液货泵120驳运出去液货的空间以保持液罐122内的压力(液货输送方向可以参考图2中的三角形箭头)。液化气船1可以是液舱型、独立型、整体型或者薄膜型。以下将会分别对第一控制阀100、液货海水泵102、蒸发器104、冷却器106、第一温度传感器108、控制器110、海水冷却泵112、第二控制阀114、第二温度传感器116和第三温度传感器118进行说明。
请同时参考图2和图4，第一控制阀100包括：第一控制阀出口1000、第一进口1001和第二进口1002，第一控制阀出口1000连接于液货海水泵102。第一进口1001连接于海面2，用于让海面海水进入第一控制阀100。第二进口1002连接于冷却器106，第二进口1002用于让冷却器出口海水进入第一控制阀100。例如，第一控制阀100和海面2、液货海水泵102以及冷却器106可以通过管路进行连接。第一控制阀100可以是温控三通阀。
如图2所示，液货海水泵102与第一控制阀100连接。例如，液货海水泵102和第一控制阀100可以通过管路进行连接。
请同时参考图2和图4，蒸发器104与液货海水泵102连接，例如，蒸发器104和液货海水泵102可以通过管路进行连接。蒸发器104用于利用液货海水泵102抽取的第一控制阀出口1000的海水加热液货。
如图2所示，冷却器106与第一控制阀100连接，其中，冷却器106中有淡水散热装置和海水冷却装置，淡水散热装置和海水冷却装置互相独立并互不连通，但是两者可以相互传热。淡水散热装置中的淡水用于冷却液化气船1的其他设备，带来废热至淡水散热装置，淡水散热装置可以将废热散发掉。为了加快淡水散热装置中废热的散发，可以利用海水冷却装置去冷却淡水散热装置，海水流入冷却器106中的海水冷却装置后，温度会升高(因为海水冷却装置冷却了淡水散热装置后，海水冷却装置里面的海水会吸收热量从而温度升高)。淡水散热装置可以包括：冷却器淡水进口1062和冷却器淡水出口1063。淡水从液化气船1其他设备带来废热到淡水散热装置进行散热。海水冷却装置包括冷却器海水进口1060和冷却器海水出口1061。如前面所述，海水从冷却器海水出口1061出去后温度会升高，生成温度较高的冷却器出口海水给第一控制阀100使用。
请同时参考图2和图3，第一温度传感器108用于采集蒸发器进口1040的海水温度。
如图3所示，控制器110与第一控制阀100、第二控制阀114、第一温度传感器108、第二温度传感器116和第三温度传感器118电性连接，控制器110用于：当蒸发器进口海水温度大于或等于第一温度时，通过控制第一控制阀100的开度，让海面海水进入第一控制阀100。当蒸发器进口海水温度低于第一温度时，通过控制第一控制阀100的开度，让冷却器出口海水和海面海水同时进入第一控制阀100，使得蒸发器104的蒸发速率和液货的卸货速率匹配。例如控制器110和第一控制阀100和第一温度传感器108可以通过电缆进行电性连接。第一温度可以是15℃。第一控制阀100的开度可以是第一控制阀进口或者出口的开度。
如图2所示，海水冷却泵112与冷却器106连接。例如，海水冷却泵112与冷却器106可以通过管路进行连接，海水冷却泵112用于抽取来自第二控制阀114的海水。
请同时参考图2和图5，第二控制阀114包括：第二控制阀出口1140、第三进口1141和第四进口1142。第二控制阀出口1140连接于海水冷却泵112，第二控制阀出口1140用于提供用于冷却器106冷却的海水。第三进口1141连接于海面2，第三进口1141用于让海面海水进入第二控制阀114。第四进口1142连接蒸发器104，第四进口1142用于让蒸发器出口海水进入第二控制阀114。第二控制阀114用于让海面海水和/或蒸发器出口海水通过第二控制阀114后被海水冷却泵112抽取并送入冷却器海水进口1060。例如，第二控制阀114与海面2、蒸发器104和海水冷却泵112可以通过管路连接。第二控制阀114与控制器110可以通过电缆连接。第二控制阀114可以是温控三通阀。
请同时参考图3和图5，第二温度传感器116用于采集海面海水温度。第三温度传感器118用于采集第四进口1142的海水温度。例如第二温度传感器116、第三温度传感器118与控制器110可以通过电缆电性连接。
当蒸发器进口海水温度低于第一温度时，通过控制第一控制阀100开度，让冷却器出口海水和海面海水同时进入第一控制阀100，由于冷却器出口海水由冷却器106提供，温度较高，冷却器出口海水和海面海水经过第一控制阀100混合后到达蒸发器104时，可以让蒸发器进口海水温度比海面海水温度高，在海面海水温度较低时，仍可以保持蒸发器104进口海水温度大于或等于第一温度，使得蒸发器104在海面海水温度偏低时，仍可以以额定蒸发速率工作。
请同时参考图3-图6，在另一实施例中提供了一种液化气船蒸发器温控方法，其被控制器110处理执行，包括：
模式1：当蒸发器进口海水温度大于或等于第一温度时，控制第一进口1001的开度为全开和第二进口1002的开度为全关，让海面海水进入第一控制阀100。
模式2：当蒸发器进口海水温度低于第一温度时，减少第一进口1001的开度和增大第二进口的1002开度，让冷却器出口海水和海面海水同时进入第一控制阀100。
模式3：当第一进口1001的开度减少至全关并且第二进口1002的开度增大至全开，蒸发器进口的海水温度仍低于第一温度且第四进口1142的温度大于海面海水温度时，控制第三进口1141的开度和第四进口1142的开度，让蒸发器出口的海水和海面海水同时进入第二控制阀114。
在模式3中，可以让第二控制阀出口1140的海水温度升高，进而第二控制阀出口1140的海水进入冷却器106让冷却器出口的海水温度升高，进而让蒸发器进口海水温度升高至大于或等于第一温度，让蒸发器104在海面海水温度更低的情况下仍可以以额定蒸发速率工作。
第一进口开度和第二进口开度都可以由控制器110根据蒸发器进口海水温度的需要在0％-100％之间无级自动调整。其中，开度为0％代表全关，开度为100％代表全开。例如第一进口开度和第二进口开度都为50％，则相当于第一进口1001和第二进口1002各自打开了一半，这样进到第一控制阀100的海水将是50％的海面海水和50％的冷却器出口海水的混合体。类似的，第三进口开度和第四进口开度也可以根据蒸发器进口海水温度的需要在0％-100％之间无级自动调整，例如第三进口开度和第四进口开度均为50％，则相当于第三进口1141和第四进口1142各打开了一半，这样进到第二控制阀114的海水将是50％的海面海水和50％的蒸发器出口海水的混合体。
如图6所示，在另一实施例还提供了一种液化气船蒸发器温控设备4，包括：第一控制单元40和第二控制单元42，第二控制单元42包括第三控制单元420。第一控制单元40用于：当蒸发器进口海水温度大于或等于第一温度时，控制第一进口1001的开度为全开和第二进口1002的开度为全关，让海面海水进入第一控制阀100。第二控制单元42用于：当蒸发器进口海水温度低于第一温度时，减少第一进口1001的开度和增大第二进口1002的开度，让冷却器出口海水和海面海水同时进入第一控制阀100。第三控制单元420用于：当第一进口1001的开度减少至全关并且第二进口1002的开度增大至全开，蒸发器进口海水温度仍低于第一温度且第四进口温度大于海面海水温度时，控制第三进口1141的开度和第四进口1142的开度，让蒸发器出口海水和海面海水同时进入第二控制阀114。
以上对本发明实施例所提供的一种液化气船蒸发器温控系统、方法及设备进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有所改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，凡依据本发明的精神与技术思想所做的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种液化气船蒸发器温控系统，其特征在于，包括：
第一控制阀，其与海面连接；
液货海水泵，其与第一控制阀出口连接；
蒸发器，其与所述液货海水泵连接，所述蒸发器利用所述液货海水泵抽取的海水加热液货；
冷却器，其利用海水进行冷却并产生热海水，所述冷却器的海水出口与所述第一控制阀连接；
第一温度传感器，其用于采集蒸发器进口海水温度；以及
控制器，其与所述第一控制阀和所述第一温度传感器电性连接，所述控制器用于根据所述蒸发器进口海水温度控制所述第一控制阀的开度，使得蒸发器的蒸发速率和液货的卸货速率匹配。
2.根据权利要求1所述的液化气船蒸发器温控系统，其特征在于，所述第一控制阀还包括：
第一进口，其连接于所述海面；以及
第二进口，其连接于所述冷却器。
3.根据权利要求2所述的液化气船蒸发器温控系统，其特征在于，还包括海水冷却泵，其与所述冷却器连接。
4.根据权利要求3所述的液化气船蒸发器温控系统，其特征在于，还包括第二控制阀，其与所述海面、所述蒸发器、所述控制器以及所述海水冷却泵同时连接。
5.根据权利要求4所述的液化气船蒸发器温控系统，其特征在于，所述第二控制阀包括：第二控制阀出口，其连接于所述海水冷却泵；
第三进口，其连接于所述海面；以及
第四进口，其连接所述蒸发器。
6.根据权利要求5所述的液化气船蒸发器温控系统，其特征在于，还包括：
第二温度传感器，其与所述控制器电性连接，所述第二温度传感器用于采集海面海水温度；以及
第三温度传感器，其与所述控制器电性连接，所述第三温度传感器用于采集第四进口温度。
7.一种液化气船蒸发器温控方法，其被权利要求6中的所述控制器处理执行，其特征在于，包括以下工作模式：
当蒸发器进口海水温度大于或等于第一温度时，控制第一进口开度为全开和第二进口开度为全关，让海面海水进入第一控制阀；以及
当蒸发器进口海水温度低于第一温度时，减少第一进口开度和增大第二进口开度，让冷却器出口海水和海面海水同时进入第一控制阀。
8.根据权利要求7所述的液化气船蒸发器温控方法，其特征在于，所述当蒸发器进口海水温度低于第一温度时，减少第一进口开度和增大第二进口开度，让冷却器出口海水和海面海水同时进入第一控制阀的工作模式包括：当第一进口开度减少至全关并且第二进口开度增大至全开，蒸发器进口海水温度仍低于第一温度且第四进口温度大于海面海水温度时，控制第三进口开度和第四进口开度，让蒸发器出口海水和海面海水同时进入第二控制阀。
9.一种液化气船蒸发器温控设备，其特征在于，包括：
第一控制单元，其用于：当蒸发器进口海水温度大于或等于第一温度时，控制第一进口开度为全开和第二进口开度为全关，让海面海水进入第一控制阀；以及
第二控制单元，其用于：当蒸发器进口海水温度低于第一温度时，减少第一进口开度和增大第二进口开度，让冷却器出口海水和海面海水同时进入第一控制阀。
10.根据权利要求9所述的液化气船蒸发器温控设备，其特征在于，所述第二控制单元包括第三控制单元，所述第三控制单元用于：当第一进口开度减少至全关并且第二进口开度增大至全开，蒸发器进口海水温度仍低于第一温度且第四进口温度大于海面海水温度时，控制第三进口开度和第四进口开度，让蒸发器出口海水和海面海水同时进入第二控制阀。
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