CN115638371A - 一种lng加注船用回气减压单元系统及lng加注船 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及到一种LNG加注船上用的回气减压单元系统，LNG加注船上设有液货舱和透气桅，可为LNG动力船挥发回气处理提供解决方案，LNG动力船中的挥发回气经所述回气减压单元系统安全回气至所述LNG加注船接收的液货舱内，所述回气减压单元系统包括有挥发回气主管路，该挥发回气主管路一端连接LNG动力船，另一端分为两个支路，第一支路连接至LNG加注船的液货舱上，第二支路连接至LNG加注船的透气桅上；所述挥发回气主管路通过2个ESD阀，2个减压阀，2个压力控制阀，7个压力传感器和若干手动阀来组成一套完善的回气减压单元系统。本发明的系统通过控制阀的打开、关闭、开大或关小等动作，最终达到挥发气总管回气减压的目的，保证了加注船的液货舱不受损，确保加注作业在不同工况下安全顺利。
Description
技术领域
本发明涉及到船舶领域，特别涉及到一种LNG加注船上使用的回气减压单元系统及LNG加注船。
背景技术
LNG加注船是运输-163℃液化天然气并给LNG动力船加注LNG的专用船舶，实船验证选用的18600立方LNG加注船对LNG燃料舱的兼容性更强，无论是A舱、B舱、薄膜舱还是C型罐均能实现快速安全加注，具有全球功能最全的加注船。
加注船在给LNG动力船加注LNG时需要回收挥发气，一般情况下，在回收挥发气时，如果回气压力过高会大幅增加加注LNG任务的风险，甚至发生损坏加注船薄膜舱的不锈钢波纹板，造成LNG泄露等重大事故，尤其在给C型罐LNG动力船加注，由于C型罐的舱压远高于薄膜舱，所以回气压力不满足加注船必要的回气压力，所以装备LNG加注船的回气减压单元系统非常重要和关键。
经过对挥发气总管进一步研究，通过装备一种LNG加注船用回气减压单元系统和实船应用验证，加注过程挥发气总管的压力得到有效控制，确保加注安全。为以后加注船加注过程挥发气总管的压力控制提供了良好的借鉴和技术基础。
发明内容
本发明LNG加注船用回气减压单元系统对于加注船的加注作业有重要意义，可兼容更多船型，由于不同LNG动力船型的燃气系统设计不同，需考虑加注船在加注作业时面临诸多兼容问题，尤其是对挥发气总管回气压力的控制。
为了达到上述发明目的，本发明专利提供的技术方案如下：
一种LNG加注船上用的回气减压单元系统，LNG加注船上设有液货舱和透气桅，可为LNG动力船挥发回气处理提供解决方案，LNG动力船中的挥发回气经所述回气减压单元系统安全回气至所述LNG加注船接收的液货舱内，所述回气减压单元系统包括有挥发回气主管路，该挥发回气主管路一端连接LNG动力船，另一端分为两个支路，第一支路连接至LNG加注船的液货舱上，第二支路连接至LNG加注船的透气桅上；
在所述挥发回气主管路上设有第一紧急切断阀、第一隔离阀、第二紧急切断阀、第一减压阀、第二减压阀、第一压力控制阀和第二隔离阀，在所述第一支路上设有第三隔离阀和第四隔离阀，在所述第二支路上设有第五隔离阀和第二压力控制阀，所述的第一减压阀、第二减压阀和第二紧急切断阀在挥发回气主管路上并联设置；
在所述第一紧急切断阀上连接有第一压力传感器作为关联部件，第二压力传感器连接在第一隔离阀和第二紧急切断阀之间的挥发回气主管路上，在所述第二紧急切断阀上连接有第四压力传感器作为关联部件，在所述第二减压阀连接有第三压力传感器作为关联部件，在所述第一压力控制阀上连接有所述的第三压力传感器和第四压力传感器作为关联部件，所述第六压力传感器关联所述的第二压力控制阀，在所述第一压力控制阀和第二隔离阀之间的挥发回气主管路上设有第五压力传感器，所述的第五隔离阀为常开阀，在所述第二支路上还设有第七压力传感器，该第七压力传感器关联所述的第一紧急切断阀。
在本发明一种LNG加注船上用的回气减压单元系统中，所述第一紧急切断阀在第一压力传感器探知到挥发回气主管路中挥发气回气压力大于7.5bar的设定值时紧急关闭。
在本发明一种LNG加注船上用的回气减压单元系统中，当第四压力传感器探测到挥发气回气压力小于0.61bar的设定值时，第二紧急切断阀保持常开使回气正常回气到LNG加注船的液货舱中；当第四压力传感器探测到挥发气回气压力大于0.61bar的设定值时，所述第二紧急切断阀启动紧急关闭，强制挥发气回气从与第二紧急切断阀并联的第一减压阀和第二减压阀通过。
在本发明一种LNG加注船上用的回气减压单元系统中，所述第三压力传感器布置在第一压力控制阀的下游，所述第四压力传感器布置在所述第三压力传感器的下游，设置第四压力传感器的值为0.63bar，当第四压力传感器探测值大于0.63bar时，将第一压力控制阀关闭。
在本发明一种LNG加注船上用的回气减压单元系统中，所述第三压力传感器设定为0.61bar，利用第一减压阀和第二减压阀使回气压力减小，使得减压阀的阀后压力为0.61bar。
在本发明一种LNG加注船上用的回气减压单元系统中，所述第四压力传感器设定为0.05bar～0.55bar，利用第一压力控制阀多次调节第一减压阀和第二减压阀的开度，使得减压阀的阀后压力处在0.05bar～0.55bar。第一减压阀3和第二减压阀4是并联的控制阀组。由于回气减压单元系统的设计工况繁多，单一的减压阀无法满足所有工况的要求，故采用两个减压阀并联的工作方式，以满足回气减压单元系统的所有设计工况。
在本发明一种LNG加注船上用的回气减压单元系统中，进一步地，所述第四压力传感器还关联第二支路上的第二压力控制阀，当第四压力传感器的压力达到设定值0.67bar时，第二压力控制阀自动开启释放第二支管路的管中压力，避免高压挥发气回气直接进入液货舱，当第四压力传感器的压力回到0.67bar以下时，第二压力控制阀自动关闭以避免管路失压。
在本发明一种LNG加注船上用的回气减压单元系统中，当第七压力传感器探知挥发气回气压力大于设定值0.65bar时，第一紧急切断阀立即应急关闭，停止LNG加注程序。
本发明还涉及到一种LNG加注船，在该LNG加注船上设置上述的回气减压单元系统。
基于上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明的LNG加注船用回气减压单元系统可根据回气的不同压力对加注过程挥发气总管的压力有效控制，其中在管路不同位置布置多个压力传感器实现自动化完善的控制逻辑，同时保证了加注船的Mark III薄膜舱不受损，确保加注作业在不同工况下安全顺利。
2.经研究和多次方案模拟，本发明设计了LNG加注船用回气减压单元系统，通过2个紧急切断(ESD)阀，2个减压阀，2个压力控制阀，7个压力传感器和若干手动阀来组成一套完善的回气减压单元系统系统，通过控制逻辑贯穿整个回气减压单元系统，主要通过预先设定的压力传感器输出信号，来控制ESD阀、减压阀、压力控制阀，各个阀门根据实际压力值来执行各个阀的打开、关闭、开大或关小等动作，最终达到挥发气总管回气减压的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为是本发明一种LNG加注船上用的回气减压单元系统的连接流程图。
图中标号的含义为：
A-液货舱，B-透气桅，1-第一紧急切断阀，2-第二紧急切断阀，3-第一减压阀V3，4-第二减压阀V4，5-第一压力控制阀，6-第二压力控制阀，7-第一隔离阀，8-第二隔离阀,9-第三隔离阀,10-第四隔离阀，11-第五隔离阀，12-第一压力传感器，13-第二压力传感器，14第三压力传感器，15-第四压力传感器PT4，16-第五压力传感器，17-第六压力传感器,18-第七压力传感器。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
本发明是一种LNG加注船上用的回气减压单元系统，在LNG加注船上设有液货舱A和透气桅B，LNG动力船中的挥发回气经所述回气减压单元系统安全回气至所述LNG加注船接收的液货舱A内。
图1所示，本发明的回气减压单元系统包括有挥发回气主管路，该挥发回气主管路一端连接LNG动力船，另一端分为两个支路，第一支路连接至LNG加注船的液货舱A上，第二支路连接至LNG加注船的透气桅B上；
在所述挥发回气主管路上设有第一紧急切断阀1、第一隔离阀7、第二紧急切断阀2、第一减压阀3、第二减压阀4、第一压力控制阀5和第二隔离阀8，在所述第一支路上设有第三隔离阀9和第四隔离阀10，在所述第二支路上设有第五隔离阀11和第二压力控制阀6，所述的第一减压阀3、第二减压阀4和第二紧急切断阀2在挥发回气主管路上并联设置；
在所述第一紧急切断阀1上连接有第一压力传感器12作为关联部件，第一压力传感器12作为关联部件，是指可以检测第一紧急切断阀1下游管路的压力，并根据压力值来对第一紧急切断阀1进行调节，控制其开关和开度状态。第二压力传感器13连接在第一隔离阀7和第二紧急切断阀2之间的挥发回气主管路上，在所述第二紧急切断阀2上连接有第四压力传感器15作为关联部件，在所述第二减压阀4连接有第三压力传感器14作为关联部件，在所述第一压力控制阀5上连接有所述的第三压力传感器14和第四压力传感器15作为关联部件，所述第六压力传感器17关联所述的第二压力控制阀6，在所述第一压力控制阀5和第二隔离阀8之间的挥发回气主管路上设有第五压力传感器16，所述的第五隔离阀11为常开阀，在所述第二支路上还设有第七压力传感器18，该第七压力传感器18关联所述的第一紧急切断阀1。
在控制逻辑上，当所述第一紧急切断阀1在第一压力传感器12探知到挥发回气主管路中挥发气回气压力大于7.5bar的设定值时紧急关闭。
当第四压力传感器15探测到挥发气回气压力小于0.61bar的设定值时，第二紧急切断阀2保持常开使回气正常回气到LNG加注船的液货舱中；当第四压力传感器15探测到挥发气回气压力大于0.61bar的设定值时，所述第二紧急切断阀2启动紧急关闭，强制挥发气回气从与第二紧急切断阀2并联的第一减压阀3和第二减压阀4通过。
所述第三压力传感器14布置在第一压力控制阀5的下游，所述第四压力传感器15布置在所述第三压力传感器14的下游，设置第四压力传感器15的值为0.63bar，当第四压力传感器15探测值大于0.63bar时，将第一压力控制阀5关闭。
将所述第三压力传感器14设定为0.61bar，利用第一减压阀3和第二减压阀4使回气压力减小，使得减压阀的阀后压力为0.61bar。同时，通过将所述第四压力传感器15设定为0.05bar～0.55bar，多次调节第一减压阀3和第二减压阀4的开度，使得减压阀的阀后压力处在0.05bar～0.55bar。第一减压阀3和第二减压阀4是并联的控制阀组，由于回气减压单元系统的设计工况复杂繁多，单一的减压阀无法满足所有工况的要求，故采用两个减压阀并联的工作方式，以满足回气减压单元系统的所有设计工况。
所述第四压力传感器15还关联第二支路上的第二压力控制阀6，当第四压力传感器15的压力达到设定值0.67bar时，第二压力控制阀6自动开启释放第二支管路的管中压力，避免高压挥发气回气直接进入液货舱，当第四压力传感器15的压力回到0.67bar以下时，第二压力控制阀6自动关闭以避免管路失压。
当第七压力传感器18探知挥发气回气压力大于设定值0.65bar时，第一紧急切断阀1立即应急关闭，停止LNG加注程序。
对于紧急切断阀(简称为ESD阀)，本系统的挥发回气主管路布置安装2个ESD阀，当挥发回气主管路中压力高于压力传感器设定值时，第1个ESD阀应急切断加注船的加注LNG工作，是对加注船的应急保护。第2个ESD阀的设计与两个减压阀并联，当此ESD阀下游的压力低于压力传感器设定值时，此阀不动作保持打开状态，此时ESD阀可用在回气压力极低的情况下，保证LNG动力船的挥发气可以正常回气到LNG加注船，当ESD阀下游的压力高于压力传感器设定值时，挥发气要通过减压阀进行减压，才能注入LNG加注船的货舱。
当回气压力高于减压阀所关联的压力传感器压力设定值时，减压阀动作对回气减压，直至压力达到压力传感器设定值时趋于系统稳定。所述的压力控制阀共2个，一个布置在减压阀下游，当回气经过减压阀后，若压力高于压力传感器设定值时，压力控制阀逐渐打开，实现对减压阀后的挥发气压力精准控制，压力控制阀逐渐打开过程中，和减压阀相互作用，使回气压力稳定并低于压力控制阀关联的压力传感器设定值，实现稳压作用。另一个压力控制阀布置在挥发回气主管路的一个支路上，当回气进入LNG加注船货舱前的压力高于设定压力时，压力传感器关联的压力控制阀打开，来释放挥发回气主管路中压力并从透气桅释放到大气中，避免过高的回气压力对货舱造成损坏，当压力减小至设定值以下时，此压力控制阀关闭，来保持货舱压力的平衡。
本发明给出一种LNG加注船用回气减压单元系统设计，当LNG加注船接收LNG动力船的挥发气回气时，首先经过第一紧急切断阀1，作为为ESD阀V1，其关联部件为第一压力传感器12,即压力传感器PT1，当挥发气回气压力大于设定值7.5bar时，第一紧急切断阀1立即应急关闭，停止加注程序，保护加注船货舱安全。
当挥发气回气压力小于设定值7.5bar时，挥发回气继续流向下一个作为保护部件的第一紧急切断阀12，即为ESD阀V2,其关联部件为第四压力传感器15,即为压力传感器PT4，当挥发气回气压力小于设定值0.61bar时，表明挥发气回气压力安全，此时ESD阀V2不动作保持常开使系统回气畅通，保证回气压力极地时挥发气正常回气到加注船，当挥发气回气压力大于设定值0.61bar时,此时ESD阀V2立即应急关闭，强制挥发气从与ESD阀V2并联的两个第一减压阀3和第二减压阀4中通过,第一减压阀3标识为减压阀V3，第二减压阀4标识为减压阀V4，其关联部件为第三压力传感器14，即为压力传感器PT3，将压力传感器PT3设置为0.61bar，利用减压阀V3和减压阀V4将回气压力减小，确保减压阀的阀后压力为0.61bar。之后挥发回气流向第一压力控制阀5，该部件标识为压力控制阀V5，其关联部件第三压力传感器14和部件第四压力传感器15，第三压力传感器14标识为压力传感器PT3，第四压力传感器15标识为压力传感器PT4，设置压力传感器PT4为0.05bar-0.55bar之间，此时压力控制阀V5和减压阀V3、减压V4的开度不断调节，使其压力控制阀V5的阀后压力稳定在0.05bar-0.55bar之间。压力传感器PT3布置在压力控制阀V5下游，压力传感器PT4布置在压力传感器PT3下游，设置压力传感器PT4为0.63bar，当压力传感器PT4高于0.63bar时，压力传感器PT4关联的压力控制阀V5关闭，之后压力控制阀逐渐打开，并和减压阀V3、减压阀V4的开度不断调节，使其压力控制阀V5的阀后压力稳定在0.05bar-0.55bar之间。
此外，压力传感器PT4还关联其下游管路中旁通到透气桅管路上的部件第二压力控制阀6，该第二压力控制阀6标识为压力控制阀V6，当压力传感器PT4的压力达到0.67bar时，压力控制阀V6自动开启释放管中压力，避免高压挥发气回气直接进入货舱，损坏货舱。
其中作为第五隔离阀11标识为隔离阀V11，该隔离阀V11需常开，当压力传感器PT4的压力将回0.67bar以下时，压力控制阀V6自动关闭，避免管路过度失压。在挥发回气进入液货舱前的管路上布置第七压力传感器18，该部件标识为压力传感器PT7，当挥发气回气压力大于设定值0.65bar时,此时ESD阀V1立即应急关闭，停止加注程序，保护加注船货舱安全。
上述系统中含有多个隔离阀部件，隔离阀的作用在于对回气减压单元系统整个系统增加必要的隔离，方便系统维护时拆装。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (9)
1.一种LNG加注船上用的回气减压单元系统，LNG加注船上设有液货舱和透气桅，可为LNG动力船挥发回气处理提供解决方案，，其特征在于，LNG动力船中的挥发回气经所述回气减压单元系统安全回气至所述LNG加注船接收的液货舱内，所述回气减压单元系统包括有挥发回气主管路，该挥发回气主管路一端连接LNG动力船，另一端分为两个支路，第一支路连接至LNG加注船的液货舱上，第二支路连接至LNG加注船的透气桅上；
在所述挥发回气主管路上设有第一紧急切断阀(1)、第一隔离阀(7)、第二紧急切断阀(2)、第一减压阀(3)、第二减压阀(4)、第一压力控制阀(5)和第二隔离阀(8)，在所述第一支路上设有第三隔离阀(9)和第四隔离阀(10)，在所述第二支路上设有第五隔离阀(11)和第二压力控制阀(6)，所述的第一减压阀(3)、第二减压阀(4)和第二紧急切断阀(2)在挥发回气主管路上并联设置；
在所述第一紧急切断阀(1)上连接有第一压力传感器(12)作为关联部件，第二压力传感器(13)连接在第一隔离阀(7)和第二紧急切断阀(2)之间的挥发回气主管路上，在所述第二紧急切断阀(2)上连接有第四压力传感器(15)作为关联部件，在所述第二减压阀(4)连接有第三压力传感器(14)作为关联部件，在所述第一压力控制阀(5)上连接有所述的第三压力传感器(14)和第四压力传感器(15)作为关联部件，所述第六压力传感器(17)关联所述的第二压力控制阀(6)，在所述第一压力控制阀(5)和第二隔离阀(8)之间的挥发回气主管路上设有第五压力传感器(16)，所述的第五隔离阀(11)为常开阀，在所述第二支路上还设有第七压力传感器(18)，该第七压力传感器(18)关联所述的第一紧急切断阀(1)。
2.根据权利要求1所述的一种LNG加注船上用的回气减压单元系统，其特征在于，所述第一紧急切断阀(1)在第一压力传感器(12)探知到挥发回气主管路中挥发气回气压力大于7.5bar的设定值时紧急关闭。
3.根据权利要求1所述的一种LNG加注船上用的回气减压单元系统，其特征在于，当第四压力传感器(15)探测到挥发气回气压力小于0.61bar的设定值时，第二紧急切断阀(2)保持常开使回气正常回气到LNG加注船的液货舱中；当第四压力传感器(15)探测到挥发气回气压力大于0.61bar的设定值时，所述第二紧急切断阀(2)启动紧急关闭，强制挥发气回气从与第二紧急切断阀(2)并联的第一减压阀(3)和第二减压阀(4)通过。
4.根据权利要求1所述的一种LNG加注船上用的回气减压单元系统，其特征在于，所述第三压力传感器(14)布置在第一压力控制阀(5)的下游，所述第四压力传感器(15)布置在所述第三压力传感器(14)的下游，设置第四压力传感器(15)的值为0.63bar，当第四压力传感器(15)探测值大于0.63bar时，将第一压力控制阀(5)关闭。
5.根据权利要求4所述的一种LNG加注船上用的回气减压单元系统，其特征在于，所述第三压力传感器(14)设定为0.61bar，利用第一减压阀(3)和第二减压阀(4)使回气压力减小，使得减压阀的阀后压力为0.61bar。
6.根据权利要求4所述的一种LNG加注船上用的回气减压单元系统，其特征在于，所述第四压力传感器(15)设定为0.05bar～0.55bar，利用第一压力控制阀(5)多次调节第一减压阀(3)和第二减压阀(4)的开度，使得减压阀的阀后压力处在0.05bar～0.55bar。第一减压阀(3)和第二减压阀(4)是并联的控制阀组。由于回气减压单元系统的设计工况繁多，单一的减压阀无法满足所有工况的要求，故采用两个减压阀并联的工作方式，以满足回气减压单元系统的所有设计工况。
7.根据权利要求4所述的一种LNG加注船上用的回气减压单元系统，其特征在于，所述第四压力传感器(15)还关联第二支路上的第二压力控制阀(6)，当第四压力传感器(15)的压力达到设定值0.67bar时，第二压力控制阀(6)自动开启释放第二支管路的管中压力，避免高压挥发气回气直接进入液货舱，当第四压力传感器(15)的压力回到0.67bar以下时，第二压力控制阀(6)自动关闭以避免管路失压。
8.根据权利要求4所述的一种LNG加注船上用的回气减压单元系统，其特征在于，当第七压力传感器(18)探知挥发气回气压力大于设定值0.65bar时，第一紧急切断阀(1)立即应急关闭，停止LNG加注程序。
9.一种LNG加注船，其特征在于，该LNG加注船上设置权利要求1-8任一项所述的回气减压单元系统。
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