CN115370508B - 一种惰化lpg主机及其管路的方法 - Google Patents
一种惰化lpg主机及其管路的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115370508B CN115370508B CN202210832907.9A CN202210832907A CN115370508B CN 115370508 B CN115370508 B CN 115370508B CN 202210832907 A CN202210832907 A CN 202210832907A CN 115370508 B CN115370508 B CN 115370508B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lpg
- nitrogen
- pipe
- host
- valves
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 57
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 268
- 239000003915 liquefied petroleum gas Substances 0.000 claims abstract description 138
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 135
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims abstract description 62
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 124
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 39
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 35
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 34
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 34
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 28
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 9
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 238000005429 filling process Methods 0.000 claims description 3
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 claims description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
- F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
- F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
- F02M21/0293—Safety devices; Fail-safe measures
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
- F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
- F02M21/0203—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
- F02M21/0209—Hydrocarbon fuels, e.g. methane or acetylene
- F02M21/0212—Hydrocarbon fuels, e.g. methane or acetylene comprising at least 3 C-Atoms, e.g. liquefied petroleum gas [LPG], propane or butane
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Abstract
本发明公开了一种惰化LPG主机及其管路的方法。本发明中，针对使用绿色清洁LPG燃料的主机，在主机启停时，及时利用惰气进行吹除和置换，为发动机及其管路提供安全保障,具体特征为，通过设定6种工作状态及其对应的惰化置换方法来实现，提供六种供辨识的管路状态和对应的惰化和阀门操作方案，为主机安全启停操作提供判断依据，提高了该方法在使用时的安全性。在需要紧急停机时，可进行应急吹除，将管路和发动机内LPG吹除放处于惰化状态，保证了主机、管路和机舱的安全。具有氮气吹除双截止四通阀组，配备两路氮气吹除管路和一路应急排放管路，保证了吹除惰化功能需求。
Description
技术领域
本发明属于绿色清洁燃料技术领域，具体为一种惰化LPG主机及其管路的方法。
背景技术
在传统大型远洋船舶上，一般是使用常规船用柴油作为燃料，其挥发性小，不易自燃，使用常规的进油和回油管路即可，主机启动停机不需要做特别的防护措施和吹扫措施。随着IMO法规对船舶脱硫脱硝减排要求越来越严格，而低硫油价格较高，部分大型远洋运营船舶出于长远成本和排放考虑改成使用LPG清洁燃料的主机，使用LPG能使燃烧排放物中CO2减少20％，NOX减少85％，SOX减少100％，PM颗粒减少95％。但是LPG常温常压下是气态，为了节省燃料存储空间和提高使用效率，需要LPG在管路内加压后以液态输送直到喷射进入主机气缸，多余液体通过回液管返回。管中加压的LPG在常温常压下极易汽化，并与空气混合形成爆炸混合气，所以，使用LPG燃料的主机和管路需要一套惰化气体吹除系统，来配合主机启停使用，以保证主机和供给燃料管路内部一直处于惰化安全状态，也间接保证整个机舱处于安全状态。氮气(N2)为一种常见的气体，可通过氮气发生装置获得，是一种性价比较高的惰化气体，本发明所述的惰气主要是指氮气。但是常见的发动机及其管路没有安全保障，使得系统的安全性不够高。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决上述提出的问题，提供一种惰化LPG主机及其管路的方法。
本发明采用的技术方案如下：一种惰化LPG主机及其管路的方法，包括：供给管P1、返回管P2、喷嘴供给管P11、喷嘴返回管P12、氮气吹除管P3、氮气吹除管P4、应急排放管P5～P8、信号控制线P9、喷嘴N1、控制阀V1～V14、单向阀V15～V16、液位开关S1～LS、碳氢浓度检测仪S2、气液分离罐G1、差压传感器PDI、控制系统E1、定时器T1、主机控制阀块K1～K2、氮气吹除双截止四通阀组K3、进液阀组K4、回液阀组K5、压力传感器PT；所述惰化LPG主机及其管路的方法包括以下步骤：
S1：惰化后预备启动状态,管路内需要置换为氮气，进液阀组K4和回液阀组K5关闭，氮气吹除阀打开，经管P3吹除，到管P7排出；氮气吹除控制阀V8,V9开启，V10关闭，进液控制阀V1,V2关闭，回液控制阀V4,V5关闭，阀门V12,V13,V14,V7开启，氮气吹除路径为，经阀门V9,V8,管路P3进入管路P1,P1-1,P1-2(也可经旁通V14)到返回管P2,最后经阀V7和管P7排出，吹除持续一段时间t1秒，直到管内全部被置换成氮气，此处可通过两个信号之一判断：1.液位传感器S1低位报警；2.吹扫时间达到，时间t1根据容积和吹扫速度计算,公式为:
式中Q1为从气源开始到排放口的沿程主机外部管路容积，Q2为主机内部需要吹除的容积，VN2为氮气吹扫速度，n为冗余倍数,n＝(2-5)；
例如，取Q1＝1.1m3,Q2＝0.3m3,VN2＝0.1m3/s,n＝5；代入公式算出t1＝70秒；
控制系统E1接受到以上两个信号之一，即判定为达到“S1预备启动状态”,可继续往下执行S2步骤；
S2：LPG加注入主机,管路特征为，氮气吹除阀V8,V9,V10,V11关闭，进液阀组V1,V2和回液阀组V4,V5开启，释放阀V3,V6,V7关闭,阀V14关闭；这一步的状态为，进口管路充满LPG，出口管路内部为氮气和LPG混合气；具体步骤为:LPG供给系统开始运转，LPG经管P1进入主机开始替换进出口管内的氮气，经返回管P2内排出，到气液分离罐G1，氮气和LPG在罐内分离，氮气排出，LPG分离返回后经降温调压等处理后再次进入供给管P1进行循环；这一步为中间状态，为LPG加注过程，无需检测信号；
S3：主机运行燃烧LPG状态,管路特征为，阀门状态与S2一致，经S2步骤持续时间tt后，这一步需要达到的结果为，进出口管P1,P2内充满LPG，此刻控制系统E1可启动主机运转做功；具体步骤为:LPG燃料经管P1进入控制阀块(K1-K2)，再经阀V12,管P1-1,喷嘴N1进入气缸燃烧做功，多余LPG经管P1-2、阀V13和返回管P2返回；信号为：1.液位传感器S1检测到液位在高位，说明管内充满LPG液体,2.进液阀组和回液阀组上的压力表PT显示压力为正常工作压力；
S4：停机并吹除管内LPG,执行动作：控制系统E1控制主机停机，LPG燃料循环系统停止；具体步骤为：开启氮气开始吹除主机和管内LPG，氮气吹除阀V9,V11开启，阀V8,V10关闭，进液阀组V1,V2和回液阀组V4,V5开启，释放阀V3,V6,V7关闭，控制阀块(K1-K2)内阀V12,V13关闭，阀V14开启，这一步的吹除路线为：氮气经供给管P1从阀V14旁通管吹除控制阀块(K1-K2)内LPG,阀V12,V13之间管路和喷嘴N1内保留有LPG介质；返回管P2内为LPG和氮气混合物，混合物回到气液分离罐G1，氮气和LPG在罐内分离，氮气排出，LPG分离返回；这一步为中间过程，无需检测信号；
S5：停机后吹除完毕,执行动作：S5为S4延续后的最终状态，管路特征为，阀门状态与S2一致，这一步达到的结果为：进出口管P1,P2内完全为氮气；具体步骤为:氮气持续吹除，并检测到两个信号之一，1.液位传感器S1低位报警，说明检测不到液体；2.吹扫时间t2达到(t2计算公式同S1步骤)，然后氮气吹除阀V9,V11关闭，进液阀组V1,V2和回液阀组V4,V5也关闭，只有氮气封存在主机阀块(K1-K2)和进出口管路(P1-P2)内，此刻主机停机并处于“已吹除惰化”的待机状态；
S6：紧急停机吹除状态,紧急停机模式，即从S3跳到S6状态；具体步骤为：控制系统E1执行氮气吹除阀V8,V9开启，V10，V11关闭，进液阀组V1,V2和回液阀组V4,V5关闭，释放阀V3,V6,V7打开，主机阀块(K1-K2)和进出口管路(P1-P2)内阀V12,V13打开，阀V14关闭，主机阀块(K1-K2)、喷嘴N1和管路(P1-P2)内部存量LPG全部紧急释放，经管路P5,P6,P7汽化排放至大气安全区域，最终状态：进液回液管内全部为N2,释放管内为氮气LPG混合物；信号为：1.液位传感器S1低位报警，说明检测不到液体；2.排放阀管P5,P6,P7上的碳氢浓度检测仪S2检测到管内浓度低于19％LEL；即达到安全状态。
在一优选的实施方式中，所述LPG主机及其管路惰化系统由以下部件组成：氮气吹除四通阀组，进液阀组，回液阀组，主机控制阀块，LPG供给管P1，LPG返回管P2，控制阀V1-V14,单向阀V15-V16,液位开关S1,碳氢浓度检测仪S2,气液分离罐G1,压差传感器PDI,控制系统E1,定时器T1,信号控制线P9,喷嘴N1等组成。
在一优选的实施方式中，所述返回管P2上设置有气液分离罐G1，收集管路中的氮气和LPG相互置换后的混合物,混合物有LPG,氮气和少量LPG汽化物；具体步骤为：混合物在气液分离罐G1内进行分离，气液分离罐罐G1内LPG液体处于罐体下部通过返回管P2返回燃料罐，气液分离罐罐G1内氮气和少量LPG汽化物处于罐体上部，在超压时通过气液分离罐上部氮气排放管排放到安全区域。
在一优选的实施方式中，所述步骤S5中，吹除完成后，控制系统E1启动一个计时器T1，在一定时间内，主机和管路内被界定为“已吹除惰化”的待机状态；这个时间内，主机可再次启动无需再次吹除；如超过计时器T1规定时间，主机再次启动无需再次吹除执行S1步骤,即可从S5步骤直接进入S2步骤；如超过计时器T1规定时间，主机想要启动，则从S1步骤重新开始。
在一优选的实施方式中，所述具有氮气吹除双截止四通阀组K3，由控制阀V8,V9,V10,V11和单向阀V15,V16，氮气吹除管P3,P4,应急排放管P8,压差传感器PDI等组成；配备两路氮气吹除管路和一路应急排放管路，在主机正常停机时通过管路P4进行吹除,可连同供给管P1上的进液阀组一起进行吹除,一个PDI安装于阀V9,V11外部监测两点间压差；在主机紧急停机时通过管路P3进行吹除,一个PDI安装于阀V8,V9外部监测两点间压差；该阀组K3具有两种吹除惰化功能，也可以在PDI检测到压力差时紧急关断释放，以免LPG倒灌进入氮气管路；单向阀V15,V16也用来防止介质逆流；具体步骤为：在主机正常停机时通过管路P4进行吹除,可连同供给管P1上的进液阀组一起进行吹除,一个PDI安装于阀V9,V11外部监测两点间压差；在主机紧急停机时通过管路P3进行吹除,一个PDI安装于阀V8,V9外部监测两点间压差；四通阀组的任一PDI检测到压差超过2bar时，可判定为管路P1有LPG泄漏，控制系统E1即关闭阀V8,V9,V11，打开放泄阀V10，通过管P8进行紧急释放,避免LPG泄漏倒灌进入氮气系统；氮气吹除压力与燃料供给压力保持一致。
在一优选的实施方式中，所述主机控制阀块(K1-K2)由喷嘴供给管P1-1，喷嘴返回管P1-2,喷嘴N1,控制阀V12-V14等组成；这里仅举例2个控制阀组来示例，实际可根据主机气缸数量每个气缸对应有一个控制阀块，可为2-12个阀块；喷嘴也仅举例1个来示例，实际每个气缸和控制阀块可为1-3个喷嘴；具体步骤为：开启阀V12,V13,关闭阀V14,介质可经阀V12,管P1-1进入喷嘴，多余介质从管P1-2,阀V13返回.如阀V12,V13,V14皆开启，介质将可以同时通过喷嘴和阀V14所在的旁通支管。
在一优选的实施方式中，所述进液阀组K4为双截止释放阀组，由控制阀V1-V3，应急排放管P5，碳氢浓度检测仪S2等组成；具体步骤为：控制系统E1打开V1,V2,关闭V3,允许介质通过管P1,关闭V1,V2,开启V3,将管P1内阀V1,V2之间的介质紧急释放；碳氢浓度检测仪S2用于检测排放管P5中的碳氢物浓度，在大于19％LEL时报警。
在一优选的实施方式中，所述回液阀组K5为双截止释放阀组，由控制阀V4-V6，应急排放管P6，碳氢浓度检测仪S2等组成；具体步骤为：控制系统E1打开V4,V5,关闭V6,允许介质通过管P2,关闭V4,V5,开启V6,将管P2内阀V4,V5之间的介质紧急释放；碳氢浓度检测仪S2用于检测排放管P6中的碳氢物浓度，在大于19％LEL时报警。
在一优选的实施方式中，所述控制系统E1通过信号控制线P9来控制阀门V1-V14并收集压差传感器PDI,液位开关S1,碳氢浓度检测仪S2的信号；控制系统上还具有定时器T1并能启停主机。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明中，针对使用绿色清洁LPG燃料的主机，在主机启停时，及时利用惰气进行吹除和置换，为发动机及其管路提供安全保障,具体特征为，通过设定6种工作状态及其对应的惰化置换方法来实现，分别为S1,S2,S3,S4,S5,S6，提供六种供辨识的管路状态和对应的惰化和阀门操作方案，为主机安全启停操作提供判断依据，提高了该方法在使用时的安全性。
2.本发明中，发动机待机或双燃料模式切换成常规燃油前,进行惰化并收集管路和发动机中的气液混合物进行分离，一举两得，即为管路提供了安全保证，又避免LPG被随意排放污染大气，提高了该方法在使用时的环保性。
3.本发明中，在需要紧急停机时，可进行应急吹除，将管路和发动机内LPG吹除放处于惰化状态，保证了主机、管路和机舱的安全。
4.本发明中，具有氮气吹除双截止四通阀组，配备两路氮气吹除管路和一路应急排放管路，既保证了吹除惰化功能需求，也可以在检测到LPG泄漏时紧急关断释放，具有双截止阀，提供双重保障，以免LPG倒灌进入氮气管路。
附图说明
图1为本发明的惰化LPG主机管路的6种状态和方法示意图；
图2为本发明中惰化LPG主机及其管路的装置示意图；
图3为本发明中惰化后预备启动状态方法示意图；
图4为本发明中LPG加注入主机方法示意图；
图5为本发明中主机运行燃烧LPG状态方法示意图；
图6为本发明中停机并吹除管内LPG方法示意图；
图7为本发明中停机后吹除完毕方法示意图；
图8为本发明中紧急停机吹除状态方法示意图；
图9为本发明中氮气阀组紧急关闭释放状态方法示意图。
图中标记：P1-供给管、P2-返回管、P1-1-喷嘴供给管、P1-2-喷嘴返回管、P3-氮气吹除管、P4-氮气吹除管、P5-P8-应急排放管、P9-信号控制线、N1喷嘴-、V1-V14-控制阀、V15-V16-单向阀、S1-LS液位开关、S2-碳氢浓度检测仪、G1-气液分离罐、PDI-差压传感器、E1-控制系统、T1-定时器、K1-K2-主机控制阀块、K3-氮气吹除双截止四通阀组、K4-进液阀组、K5-回液阀组、PT-压力传感器。
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。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种惰化LPG主机及其管路的方法，参照图1-9，LPG主机及其管路惰化系统由以下部件组成：氮气吹除四通阀组，进液阀组，回液阀组，主机控制阀块，LPG供给管P1，LPG返回管P2，控制阀V1-V14,单向阀V15-V16,液位开关S1,碳氢浓度检测仪S2,气液分离罐G1,压差传感器PDI,控制系统E1,定时器T1,信号控制线P9,喷嘴N1等组成。
参考图9，具有氮气吹除双截止四通阀组K3，由控制阀V8,V9,V10,V11和单向阀V15,V16，氮气吹除管P3,P4,应急排放管P8,压差传感器PDI等组成。配备两路氮气吹除管路和一路应急排放管路，在主机正常停机时通过管路P4进行吹除,可连同供给管P1上的进液阀组一起进行吹除,一个PDI安装于阀V9,V11外部监测两点间压差；在主机紧急停机时通过管路P3进行吹除,一个PDI安装于阀V8,V9外部监测两点间压差。该阀组K3具有两种吹除惰化功能，也可以在PDI检测到压力差时紧急关断释放，以免LPG倒灌进入氮气管路。单向阀V15,V16也用来防止介质逆流。具体实施方式为：在主机正常停机时通过管路P4进行吹除,可连同供给管P1上的进液阀组一起进行吹除,一个PDI安装于阀V9,V11外部监测两点间压差；在主机紧急停机时通过管路P3进行吹除,一个PDI安装于阀V8,V9外部监测两点间压差。四通阀组的任一PDI检测到压差超过2bar时，可判定为管路P1有LPG泄漏，控制系统E1即关闭阀V8,V9,V11，打开放泄阀V10，通过管P8进行紧急释放,避免LPG泄漏倒灌进入氮气系统。氮气吹除压力与燃料供给压力保持一致。
进液阀组K4为双截止释放阀组，由控制阀V1-V3，应急排放管P5，碳氢浓度检测仪S2等组成。具体实施方式为：控制系统E1打开V1,V2,关闭V3,允许介质通过管P1,关闭V1,V2,开启V3,将管P1内阀V1,V2之间的介质紧急释放。碳氢浓度检测仪S2用于检测排放管P5中的碳氢物浓度，在大于19％LEL时报警。
回液阀组K5为双截止释放阀组，由控制阀V4-V6，应急排放管P6，碳氢浓度检测仪S2等组成。具体实施方式为：控制系统E1打开V4,V5,关闭V6,允许介质通过管P2,关闭V4,V5,开启V6,将管P2内阀V4,V5之间的介质紧急释放。碳氢浓度检测仪S2用于检测排放管P6中的碳氢物浓度，在大于19％LEL时报警。
主机控制阀块(K1-K2)由喷嘴供给管P1-1，喷嘴返回管P1-2,喷嘴N1,控制阀V12-V14等组成。这里仅举例2个控制阀组来示例，实际可根据主机气缸数量每个气缸对应有一个控制阀块，可为2-12个阀块。喷嘴也仅举例1个来示例，实际每个气缸和控制阀块可为1-3个喷嘴。具体实施方式为：开启阀V12,V13,关闭阀V14,介质可经阀V12,管P1-1进入喷嘴，多余介质从管P1-2,阀V13返回.如阀V12,V13,V14皆开启，介质将可以同时通过喷嘴和阀V14所在的旁通支管。
控制系统E1通过信号控制线P9来控制阀门V1-V14并收集压差传感器PDI,液位开关S1,碳氢浓度检测仪S2的信号。控制系统上还具有定时器T1并能启停主机。
该惰化系统具体特征为，有6种工作状态并具有对应的惰化置换方法来实现，分别为S1,S2,S3,S4,S5,S6，提供六种供辨识的管路状态和对应的惰化操作方案，为主机启停操作提供判断依据，具体如下。
S1:惰化后预备启动状态,管路内需要置换为氮气，进液阀组K4和回液阀组K5关闭，氮气吹除阀打开，经管P3吹除，到管P7排出。具体实施方式为，氮气吹除控制阀V8,V9开启，V10关闭，进液控制阀V1,V2关闭，回液控制阀V4,V5关闭，阀门V12,V13,V14,V7开启，氮气吹除路径为，经阀门V9,V8,管路P3进入管路P1,P1-1,P1-2(也可经旁通V14)到返回管P2,最后经阀V7和管P7排出，吹除持续一段时间t1秒，直到管内全部被置换成氮气，此处可通过两个信号之一判断：1.液位传感器S1低位报警；2.吹扫时间达到，时间t1根据容积和吹扫速度计算,公式为:
式中Q1为从气源开始到排放口的沿程主机外部管路容积，Q2为主机内部需要吹除的容积，VN2为氮气吹扫速度，n为冗余倍数。
例如，取Q1＝1.1m3,Q2＝0.3m3,VN2＝0.1m3/s,n＝5；代入公式算出t1＝70秒；
控制系统E1接受到以上两个信号之一，即判定为达到“S1预备启动状态”,可继续往下执行S2步骤；
S2：LPG加注入主机,管路特征为，氮气吹除阀V8,V9,V10,V11关闭，进液阀组V1,V2和回液阀组V4,V5开启，释放阀V3,V6,V7关闭,阀V14关闭。这一步的状态为，进口管路充满LPG，出口管路内部为氮气和LPG混合气。具体实施方式为,LPG供给系统开始运转，LPG经管P1进入主机开始替换进出口管内的氮气，经返回管P2内排出，到气液分离罐G1，氮气和LPG在罐内分离，氮气排出，LPG分离返回后经降温调压等处理后再次进入供给管P1进行循环。这一步为中间状态，为LPG加注过程，无需检测信号；
S3：主机运行燃烧LPG状态,管路特征为，阀门状态与S2一致，经S2步骤持续时间tt后，这一步需要达到的结果为，进出口管P1,P2内充满LPG，此刻控制系统E1可启动主机运转做功。具体实施方式为，LPG燃料经管P1进入控制阀块(K1-K2)，再经阀V12,管P1-1,喷嘴N1进入气缸燃烧做功，多余LPG经管P1-2、阀V13和返回管P2返回。信号为：1.液位传感器S1检测到液位在高位，说明管内充满LPG液体,2.进液阀组和回液阀组上的压力表PT显示压力为正常工作压力。
S4：停机并吹除管内LPG,执行动作：控制系统E1控制主机停机，LPG燃料循环系统停止。具体实施方式为：开启氮气开始吹除主机和管内LPG，氮气吹除阀V9,V11开启，阀V8,V10关闭，进液阀组V1,V2和回液阀组V4,V5开启，释放阀V3,V6,V7关闭，控制阀块(K1-K2)内阀V12,V13关闭，阀V14开启，这一步的吹除路线为：氮气经供给管P1从阀V14旁通管吹除控制阀块(K1-K2)内LPG,阀V12,V13之间管路和喷嘴N1内保留有LPG介质。返回管P2内为LPG和氮气混合物，混合物回到气液分离罐G1，氮气和LPG在罐内分离，氮气排出，LPG分离返回。这一步为中间过程，无需检测信号；
S5：停机后吹除完毕,执行动作：S5为S4延续后的最终状态，管路特征为，阀门状态与S2一致，这一步达到的结果为：进出口管P1,P2内完全为氮气。具体实施方式为:氮气持续吹除，并检测到两个信号之一，1.液位传感器S1低位报警，说明检测不到液体；2.吹扫时间t2达到(t2计算公式同S1步骤)，然后氮气吹除阀V9,V11关闭，进液阀组V1,V2和回液阀组V4,V5也关闭，只有氮气封存在主机阀块(K1-K2)和进出口管路(P1-P2)内，此刻主机停机并处于“已吹除惰化”的待机状态；S5中吹除完成后，控制系统E1启动一个计时器T1，在一定时间内，主机和管路内被界定为“已吹除惰化”的待机状态；这个时间内，主机可再次启动无需再次吹除。如超过计时器T1规定时间，主机再次启动无需再次吹除执行S1步骤,即可从S5步骤直接进入S2步骤；如超过计时器T1规定时间，主机想要启动，则从S1步骤重新开始。
S6：紧急停机吹除状态,紧急停机模式，即从S3跳到S6状态。具体实施方式为：控制系统E1执行氮气吹除阀V8,V9开启，V10，V11关闭，进液阀组V1,V2和回液阀组V4,V5关闭，释放阀V3,V6,V7打开，主机阀块(K1-K2)和进出口管路(P1-P2)内阀V12,V13打开，阀V14关闭，主机阀块(K1-K2)、喷嘴N1和管路(P1-P2)内部存量LPG全部紧急释放，经管路P5,P6,P7汽化排放至大气安全区域，最终状态：进液回液管内全部为N2,释放管内为氮气LPG混合物。信号为：1.液位传感器S1低位报警，说明检测不到液体；2.排放阀管P5,P6,P7上的碳氢浓度检测仪S2检测到管内浓度低于19％LEL。即达到安全状态。
返回管P2上设置有气液分离罐G1，收集管路中的氮气和LPG相互置换后的混合物,混合物有LPG,氮气和少量LPG汽化物。具体实施方式为：混合物在气液分离罐G1内进行分离，气液分离罐罐G1内LPG液体处于罐体下部通过返回管P2返回燃料罐，气液分离罐罐G1内氮气和少量LPG汽化物处于罐体上部，在超压时通过气液分离罐上部氮气排放管排放到安全区域。
以上仅实例说明根据船厂实际条件对一种惰化LPG主机及其管路的方法进行了分析，但其实可以根据需要进一步灵活扩展为不同的配置如下：(1)该装置中的控制阀块数量，喷嘴数量可以根据需要在一定数值范围内予以调整。(3)本专利氮气耗气量和吹除时间，可根据实际管路需要进行调整，这完全取决于实际船舶的需要。总之，本专利是可以根据船舶尺寸，主发动机数量，功率和气缸数量，来灵活配置和变化的。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种惰化LPG主机及其管路的方法，包括：惰化LPG主机及其管路，所述惰化LPG主机及其管路包括以下部件：氮气吹除四通阀组K3，进液阀组K4，回液阀组K5，主机控制阀块K1-K2，供给管P1，返回管P2，进液控制阀V1,V2,回液控制阀V4,V5,控制阀V12,V13和V14, 氮气吹除控制阀V8,V9,V10,V11，释放控制阀V3,V6,V7,单向阀V15-V16,液位开关S1,碳氢浓度检测仪S2,气液分离罐G1,压差传感器PDI,控制系统E1,定时器T1,信号控制线P9；
所述惰化LPG主机及其管路还包括：氮气吹除管P3、氮气吹除管P4、应急排放管P5~P8、信号控制线P9、压力传感器PT；所述应急排放管P7位于所述返回管P2上；所述控制阀V7位于所述应急排放管P7上；
所述主机控制阀块K1-K2，包括：喷嘴供给管P1-1，喷嘴返回管P1-2,喷嘴N1,所述控制阀V12、V13、V14；所述喷嘴供给管P1-1位于所述供给管P1上, 所述控制阀V12位于所述喷嘴供给管P1-1上；所述喷嘴返回管P1-2位于所述返回管P2上,所述控制阀V13位于所述喷嘴返回管P1-2上；所述控制阀V14所在的旁通支管连通所述喷嘴供给管P1-1与所述喷嘴返回管P1-2；
所述氮气吹除四通阀组K3，包括：所述控制阀V8,V9,V10,V11和所述单向阀V15,V16，氮气吹除管P3,P4,所述应急排放管P8,所述压差传感器PDI；
所述进液阀组K4为双截止释放阀组，包括：所述控制阀V1-V3，应急排放管P5，所述碳氢浓度检测仪S2；
所述回液阀组K5为双截止释放阀组，包括：控制阀V4-V6，应急排放管P6，碳氢浓度检测仪S2；
其特征在于：所述惰化LPG主机及其管路的方法包括以下步骤：
S1：惰化后预备启动状态,管路内需要置换为氮气，进液阀组K4和回液阀组K5关闭，氮气吹除阀打开，经管P3吹除，到管P7排出；氮气吹除控制阀V8,V9开启，控制阀V10关闭，进液控制阀V1,V2关闭，回液控制阀V4,V5关闭，控制阀V12,V13,V14,V7开启，氮气吹除路径为，经控制阀V9,V8,管路P3进入供给管P1,喷嘴供给管P1-1,喷嘴返回管P1-2到返回管P2,最后经控制阀V7和管P7排出，吹除持续一段时间t1秒，直到管内全部被置换成氮气，此处通过两个信号之一判断：1.液位开关S1低位报警；2.吹扫时间达到，时间t1根据容积和吹扫速度计算,公式为:
；
式中Q1为从气源开始到排放口的沿程主机外部管路容积，Q2为主机内部需要吹除的容积，VN2为氮气吹扫速度，n为冗余倍数，n=(2-5)；
控制系统E1接收到以上两个信号之一，即判定为达到“S1预备启动状态”,继续往下执行S2步骤；
S2：LPG加注入主机,管路特征为，氮气吹除控制阀V8,V9,V10,V11关闭，阀V1,V2和阀V4,V5开启，释放控制阀V3,V6,V7关闭,控制阀V14关闭；这一步的状态为，进口管路充满LPG，出口管路内部为氮气和LPG混合气；具体步骤为:LPG供给系统开始运转，LPG经管P1进入主机开始替换供给管P1、返回管P2内的氮气，经返回管P2内排出，到气液分离罐G1，氮气和LPG在罐内分离，氮气排出，LPG分离返回后经降温调压处理后再次进入供给管P1进行循环；这一步为中间状态，为LPG加注过程，无需检测信号；
S3：主机运行燃烧LPG状态,管路特征为，阀门状态与S2一致，经S2步骤持续时间tt后，这一步需要达到的结果为，供给管P1,返回管P2内充满LPG，此刻控制系统E1启动主机运转做功；具体步骤为:LPG燃料经管P1进入主机控制阀块K1-K2，再经控制阀V12,喷嘴供给管P1-1,喷嘴N1进入气缸燃烧做功，多余LPG经喷嘴返回管P1-2、阀V13和返回管P2返回；信号为：1.液位开关S1检测到液位在高位，说明管内充满LPG液体,2.进液阀组K4和回液阀组K5上的压力表PT显示压力为正常工作压力；
S4：停机并吹除管内LPG,执行动作：控制系统E1控制主机停机，LPG燃料循环系统停止；具体步骤为：开启氮气开始吹除主机和管内LPG，氮气吹除控制阀V9,V11开启，控制阀V8,V10关闭，阀V1,V2和阀V4,V5开启，释放控制阀V3,V6,V7关闭，主机控制阀块K1-K2内控制阀V12,V13关闭，控制阀V14开启，这一步的吹除路线为：氮气经供给管P1从控制阀V14旁通管吹除主机控制阀块K1-K2内LPG,控制阀V12,V13之间管路和喷嘴N1内保留有LPG介质；返回管P2内为LPG和氮气混合物，混合物回到气液分离罐G1，氮气和LPG在罐内分离，氮气排出，LPG分离返回；这一步为中间过程，无需检测信号；
S5：停机后吹除完毕,执行动作：S5为S4延续后的最终状态，管路特征为，阀门状态与S2一致，这一步达到的结果为：供给管P1,返回管P2内完全为氮气；具体步骤为:氮气持续吹除，并检测到两个信号之一，1.液位开关S1低位报警，说明检测不到液体；2.吹扫时间t2达到，t2计算公式同S1步骤，然后氮气吹除控制阀V9,V11关闭，阀V1,V2和阀V4,V5也关闭，只有氮气封存在主机控制阀块K1-K2和供给管P1、返回管P2内，此刻主机停机并处于“已吹除惰化”的待机状态；
S6：紧急停机吹除状态,紧急停机模式，即从S3跳到S6状态；具体步骤为：控制系统E1执行氮气吹除控制阀V8,V9开启，控制阀V10，V11关闭，阀V1,V2和阀V4,V5关闭，控制阀V3,V6,V7打开释放，主机控制阀块K1-K2和供给管P1、返回管P2内控制阀V12,V13打开，控制阀V14关闭，主机控制阀块K1-K2、喷嘴N1和供给管P1、返回管P2内部存量LPG全部紧急释放，经管路P5,P6,P7汽化排放至大气安全区域，最终状态：进液回液管内全部为N2,释放管内为氮气LPG混合物；信号为：1.液位开关S1低位报警，说明检测不到液体；2.排放阀管P5,P6,P7上的碳氢浓度检测仪S2检测到管内浓度低于19%LEL；即达到安全状态。
2.如权利要求1所述的一种惰化LPG主机及其管路的方法，其特征在于：所述返回管P2上设置有气液分离罐G1，收集管路中的氮气和LPG相互置换后的混合物,混合物有LPG,氮气和少量LPG汽化物；具体步骤为：混合物在气液分离罐G1内进行分离，气液分离罐G1内LPG液体处于罐体下部通过返回管P2返回燃料罐，气液分离罐G1内氮气和少量LPG汽化物处于罐体上部，在超压时通过气液分离罐上部氮气排放管排放到安全区域。
3.如权利要求1所述的一种惰化LPG主机及其管路的方法，其特征在于：所述步骤S5中，吹除完成后，控制系统E1启动一个计时器T1，在一定时间内，主机和管路内被界定为“已吹除惰化”的待机状态；这个时间内，主机再次启动无需再次吹除执行S1步骤,即可从S5步骤直接进入S2步骤；如超过计时器T1规定时间，主机想要启动，则从S1步骤重新开始。
4.如权利要求1所述的一种惰化LPG主机及其管路的方法，其特征在于：所述氮气吹除四通阀组K3为氮气吹除双截止四通阀组，配备两路氮气吹除管路和一路应急排放管路，在主机正常停机时通过管路P4进行吹除,连同供给管P1上的进液阀组K4一起进行吹除,一个PDI安装于控制阀V9,V11外部监测两点间压差；在主机紧急停机时通过管路P3进行吹除,一个PDI安装于阀V8,V9外部监测两点间压差；该阀组K3具有两种吹除惰化功能，在PDI检测到压力差时紧急关断释放，以免LPG倒灌进入氮气管路；单向阀V15,V16也用来防止介质逆流；控制方法为：四通阀组的任一PDI检测到压差超过2bar时，判定为供给管P1有LPG泄漏，控制系统E1即关闭控制阀V8,V9,V11，打开控制阀V10，通过管P8进行紧急释放,避免LPG泄漏倒灌进入氮气系统；氮气吹除压力与燃料供给压力保持一致。
5.如权利要求1所述的一种惰化LPG主机及其管路的方法，其特征在于：所述主机控制阀块K1-K2具体实施步骤为：开启控制阀V12,V13,关闭控制阀V14,介质可经控制阀V12,喷嘴供给管P1-1进入喷嘴，多余介质从喷嘴返回管P1-2,控制阀V13返回.如控制阀V12,V13,V14皆开启，介质将同时通过喷嘴和控制阀V14所在的旁通支管。
6.如权利要求1所述的一种惰化LPG主机及其管路的方法，其特征在于：所述进液阀组K4为双截止释放阀组具体实施步骤为：控制系统E1打开控制阀V1,V2,关闭控制阀V3,允许介质通过管P1,关闭控制阀V1,V2,开启控制阀V3,将管P1内控制阀阀V1,V2之间的介质紧急释放；碳氢浓度检测仪S2用于检测排放管P5中的碳氢物浓度，在大于19%LEL时报警。
7.如权利要求1所述的一种惰化LPG主机及其管路的方法，其特征在于：所述回液阀组K5为双截止释放阀组具体实施步骤为：控制系统E1打开控制阀V4,V5,关闭控制阀V6,允许介质通过管P2,关闭控制阀V4,V5,开启控制阀V6,将管P2内控制阀V4,V5之间的介质紧急释放；碳氢浓度检测仪S2用于检测排放管P6中的碳氢物浓度，在大于19%LEL时报警。
8.如权利要求1所述的一种惰化LPG主机及其管路的方法，其特征在于：所述控制系统E1通过信号控制线P9来控制阀门V1-V14并收集压差传感器PDI,液位开关S1,碳氢浓度检测仪S2的信号；控制系统上还具有定时器T1并能启停主机。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210832907.9A CN115370508B (zh) | 2022-07-14 | 2022-07-14 | 一种惰化lpg主机及其管路的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210832907.9A CN115370508B (zh) | 2022-07-14 | 2022-07-14 | 一种惰化lpg主机及其管路的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115370508A CN115370508A (zh) | 2022-11-22 |
| CN115370508B true CN115370508B (zh) | 2024-02-20 |
Family
ID=84062030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210832907.9A Active CN115370508B (zh) | 2022-07-14 | 2022-07-14 | 一种惰化lpg主机及其管路的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115370508B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111765019A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-10-13 | 招商局重工(深圳)有限公司 | 一种lpg双燃料供给管路系统 |
| CN113090417A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-07-09 | 招商局重工(深圳)有限公司 | 一种lpg气液分离罐以及燃料控制系统 |
| KR20210115108A (ko) * | 2020-03-11 | 2021-09-27 | 대우조선해양 주식회사 | 선박의 가스 퍼징시스템 |
| CN114109659A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-03-01 | 招商局重工(深圳)有限公司 | 一种lpg燃料管路控制方法 |
| WO2022143287A1 (zh) * | 2020-12-28 | 2022-07-07 | 大连船舶重工集团有限公司 | 一种船用液氨燃料供给及燃料回收利用系统 |
-
2022
- 2022-07-14 CN CN202210832907.9A patent/CN115370508B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210115108A (ko) * | 2020-03-11 | 2021-09-27 | 대우조선해양 주식회사 | 선박의 가스 퍼징시스템 |
| CN111765019A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-10-13 | 招商局重工(深圳)有限公司 | 一种lpg双燃料供给管路系统 |
| WO2022143287A1 (zh) * | 2020-12-28 | 2022-07-07 | 大连船舶重工集团有限公司 | 一种船用液氨燃料供给及燃料回收利用系统 |
| CN113090417A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-07-09 | 招商局重工(深圳)有限公司 | 一种lpg气液分离罐以及燃料控制系统 |
| CN114109659A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-03-01 | 招商局重工(深圳)有限公司 | 一种lpg燃料管路控制方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| LNG运输船双燃料主机燃气供给管路惰气吹扫方案设计初探;吕瑞升;何金平;;天津科技(03);41-44 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115370508A (zh) | 2022-11-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7463616B2 (ja) | 船用液体アンモニア燃料供給及び燃料リサイクルシステム | |
| CN114320686B (zh) | 船用甲醇燃料供给方法 | |
| CN113047994A (zh) | 一种甲醇燃油双燃料船舶 | |
| CN111765019A (zh) | 一种lpg双燃料供给管路系统 | |
| CN114017228B (zh) | 一种主机双惰化管路系统 | |
| KR20220013920A (ko) | 선박의 액체연료 벤팅 시스템 및 방법 | |
| CN115370508B (zh) | 一种惰化lpg主机及其管路的方法 | |
| CN109216732B (zh) | 氢燃料电池船舶高压氢气供给系统 | |
| CN207374605U (zh) | 无动力lng固定式加注船 | |
| CN113550832A (zh) | 一种双燃料低速柴油机的lpg燃料调整阀组单元 | |
| CN114889796B (zh) | 一种燃料管路的惰化控制系统及方法 | |
| CN218130988U (zh) | 一种油气回收装置 | |
| CN115075997A (zh) | 船舶液氨供应系统及船舶 | |
| CN113446512A (zh) | 船舶lpg预冷加注方法及船舶lpg预冷加注系统 | |
| CN214533290U (zh) | 一种lpg双燃料供给管路系统 | |
| Chen et al. | Research on Safety Risks Analysis and Protective Measures of Ammonia as Marine Fuel | |
| KR101486892B1 (ko) | 유증기 처리 시스템 및 이를 이용한 유증기 처리방법 | |
| CN214464558U (zh) | 一种lgip低速柴油机通风监测系统 | |
| CN218553615U (zh) | 一种船用氨气放空回收系统 | |
| CN214890469U (zh) | 一种苯乙烯防聚合的补气系统 | |
| CN115487650A (zh) | 一种船用氨气放空回收系统及其回收方法 | |
| CN219867435U (zh) | 一种液化烃球罐注水装置及液化烃球罐 | |
| KR102634377B1 (ko) | 암모니아 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박 | |
| CN115342012B (zh) | 一种海洋工程装备和船舶的氨燃料供给系统以及控制方法 | |
| KR102590658B1 (ko) | 천연가스 혼소발전 시스템 및 제어방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20231129 Address after: 518000 No. 1045 Qianhai Mawan Avenue, Nanshan District, Shenzhen, Guangdong Province Applicant after: YIU LIAN DOCKYARDS (SHEKOU) Ltd. Applicant after: CHINA MERCHANTS HEAVY INDUSTRY (SHENZHEN) Co.,Ltd. Applicant after: China Merchants Jinling shipping (Nanjing) Co.,Ltd. Address before: 518000 No. 1045 Qianhai Mawan Avenue, Nanshan District, Shenzhen, Guangdong Province Applicant before: YIU LIAN DOCKYARDS (SHEKOU) Ltd. Applicant before: CHINA MERCHANTS HEAVY INDUSTRY (SHENZHEN) Co.,Ltd. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |