CN117404195A - 一种根据液货舱压力自动调整双燃料发动机负荷的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种根据液货舱压力自动调整双燃料发动机负荷的方法及系统，发明根据液货舱当前压力和双燃料主机当前转速计算出自然挥发气当前实际消耗量与自然挥发气挥发量之间的偏差值，并通过气体热值和双燃料发动机气体模式下的效率曲线计算出双燃料主机转速调整偏移量，根据双燃料主机转速调整偏移量调整双燃料主机的转速，从而使液货舱的舱内压力稳定在安全范围内，可实现船舶航行中液货舱压力的稳定可靠、液货舱自然蒸发气的经济高效利用，使双燃料发动机完全100％的利用自然蒸发天然气，无需消耗燃油或强制蒸发天然气，使动力系统能够更加合理和高效利用所述液货舱蒸发气，极大地提高船舶的运行经济性。

Description

一种根据液货舱压力自动调整双燃料发动机负荷的方法及 系统
技术领域
本发明涉及LNG运输船货舱压力控制技术领域，尤其涉及一种根据液货舱压力自动调整双燃料发动机负荷的方法及系统。
背景技术
近年来，绿色发展贯穿于整个船舶行业的全部过程，目前充分利用能源也是一种绿色发展。在LNG运输船中，如果液货舱产生大量的自然蒸发天然气(NBOG)，液货舱的压力升高，而燃气利用设备(如双燃料主机、发电机、锅炉等)的负荷达到一定值时，多余的自然蒸发天然气则需要送至天然气燃烧装置(GCU)中烧掉，造成了能源的浪费；如果使燃气利用设备一直持续高负荷利用自然蒸发天然气，则又需要启用强制挥发气，利用未挥发的液化天然气，过多的浪费能源。因此，需要设计出一种控制系统，能使货舱挥发气得到充分的利用，降低能源的浪费，实现绿色造船。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种根据液货舱压力自动调整双燃料发动机负荷的方法及系统，用于根据货舱压力自动调整匹配双燃料发动机转速，充分利用货舱挥发气。
一种根据液货舱压力自动调整双燃料发动机负荷的方法，具体包括以下步骤：
S1，获取液货舱当前压力和双燃料主机当前转速；
S2，根据液货舱当前压力得到自然挥发气挥发量，根据双燃料主机当前转速得到自然挥发气当前实际消耗量；
S3，根据自然挥发气当前实际消耗量和自然挥发气挥发量确定双燃料主机转速的调整方向；
S4，根据气体热值和双燃料发动机气体模式下的效率曲线计算出双燃料主机转速调整偏移量；
S5，根据双燃料主机转速调整偏移量调整双燃料主机的转速；
S6，根据设定的转速调整率，重复上述步骤对双燃料主机的转速进行不断调整直至液货舱的舱内压力稳定在安全范围内。
优选地，步骤S3中根据自然挥发气当前实际消耗量和自然挥发气挥发量确定双燃料主机转速的调整方向的具体步骤为：
计算自然挥发气当前实际消耗量与自然挥发气挥发量之间的偏差值；
若自然挥发气当前实际消耗量大于自然挥发气挥发量且两者之间的偏差值大于设定阈值，则控制使双燃料主机的转速下降；
若自然挥发气当前实际消耗量小于自然挥发气挥发量且两者之间的偏差值大于设定阈值，则控制使双燃料主机的转速提升。
优选地，步骤S6中根据设定的转速调整率对双燃料主机的转速进行不断调整的过程中，若双燃料主机转速调整偏移量持续大于设定阈值一段时间，则发出报警警报，手动调整双燃料主机的转速，以使舱压达到新的平衡点。
优选地，所述双燃料主机转速调整偏移量是指双燃料主机转速相对于当前转速所需调整的百分比。
优选地，所述双燃料主机转速调整偏移量不超过当前转速的5％。
优选地，双燃料主机的转速调整率为0.1％/s。
一种根据液货舱压力自动调整双燃料发动机负荷的系统，包括液货舱、燃气管理系统、主机遥控系统和双燃料发动机，
所述燃气管理系统用于监控液货舱当前压力并从主机遥控系统获取双燃料主机当前转速，根据液货舱当前压力和双燃料主机当前转速计算出双燃料主机转速调整偏移量并将该转速调整偏移量传递给主机遥控系统；
所述主机遥控系统用于获取双燃料主机当前转速和根据接收到的转速调整偏移量对双燃料主机的转速进行调整。
本发明的有益效果是：
本发明根据液货舱当前压力和双燃料主机当前转速计算出自然挥发气当前实际消耗量与自然挥发气挥发量之间的偏差值，并通过气体热值和双燃料发动机气体模式下的效率曲线计算出双燃料主机转速调整偏移量，根据双燃料主机转速调整偏移量调整双燃料主机的转速，从而使液货舱的舱内压力稳定在安全范围内，可实现船舶航行中液货舱压力的稳定可靠、液货舱自然蒸发气的经济高效利用，使双燃料发动机完全100％的利用自然蒸发天然气(NBOG)，无需消耗燃油或强制蒸发天然气，使动力系统能够更加合理和高效利用所述液货舱蒸发气，极大地提高船舶的运行经济性。
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是根据液货舱压力自动调整双燃料发动机负荷的系统的示意图。
图2是主机遥控系统与燃气管理系统之间的数据指令交换示意图。
图3是根据液货舱压力自动调整双燃料发动机负荷的方法的控制逻辑图。
图中标号的含义为：
1为一号双燃料发动机，2为二号双燃料发动机，3为主机遥控系统(PCS)，4为燃气管理系统(GMS)，5为液货舱。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
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进行详细描述。
本发明给出一种根据液货舱压力自动调整双燃料发动机负荷的方法，具体包括以下步骤：
S1，获取液货舱的当前压力和双燃料主机的当前转速。
S2，根据液货舱当前压力得到自然挥发气挥发量，根据双燃料主机当前转速得到自然挥发气当前实际消耗量。
自然挥发气挥发量是指液货舱内液化天然气当前的挥发量。
S3，根据自然挥发气当前实际消耗量和自然挥发气挥发量确定双燃料主机转速的调整方向；
具体地，计算自然挥发气当前实际消耗量与自然挥发气挥发量之间的偏差值；
若自然挥发气当前实际消耗量大于自然挥发气挥发量且两者之间的偏差值大于设定阈值，则控制使双燃料主机的转速下降；
若自然挥发气当前实际消耗量小于自然挥发气挥发量且两者之间的偏差值大于设定阈值，则控制使双燃料主机的转速提升。
例如当自然挥发气当前实际消耗量大于自然挥发气挥发量且两者之间的偏差值大于500kg/h时，则控制使双燃料主机的转速下降；自然挥发气当前实际消耗量小于自然挥发气挥发量且两者之间的偏差值大于500kg/h时，则控制使双燃料主机的转速提升。
S4，根据气体热值和双燃料发动机气体模式下的效率曲线计算出双燃料主机转速调整偏移量。
具体地，根据气体热值和双燃料发动机气体模式下的效率曲线先估算出所述双燃料主机的“燃气负荷”，再根据双燃料主机的“燃气负荷”计算出双燃料主机转速调整偏移量，该转速调整偏移量不超过当前转速的5％。
所述双燃料主机转速调整偏移量是指双燃料主机转速相对于当前转速所需调整的百分比。
所述气体热值是燃气的一种特性，物理意义是单位质量的燃料燃烧产生的热量，单位为kJ/kg。自然挥发气当前实际消耗量与自然挥发气挥发量差值Δm，为发动机需要增加或减少的燃气消耗量，根据Δm无法直接计算出发动机转速的调整量，需要气体热值和Δm等参数参与计算，结合发动机气体模式下的效率曲线，才能确定发动机转速的调整量，气体热值的计算方式为本领域常规技术，在此不再具体赘述。通常气体热值可通过船上专门配备的气体热值测量装置测量得到，也可通过其他方式测量得到。
本申请中，所述气体热值是指液货舱内自然挥发气的热值。
S5，根据双燃料主机转速调整偏移量调整双燃料主机的转速。
S6，根据设定的转速调整率，重复上述步骤对双燃料主机的转速进行不断调整直至液货舱的舱内压力稳定在安全范围内。
每次调整双燃料主机的转速时，转速调整偏移量应不超过当前转速的5％。
本实施例中，双燃料主机的转速调整率为0.1％/s。
根据设定的转速调整率对双燃料主机的转速进行不断调整的过程中，若双燃料主机转速调整偏移量持续大于设定阈值一段时间，例如若双燃料主机转速调整偏移量持续大于15分钟，则发出报警警报，手动调整双燃料主机的转速，以使舱压达到新的平衡点。如果所述液货舱5的舱压过低，所述燃气管理系统4则会发出低压报警，需要将所述双燃料主机1/2或其他相应的操作。
本发明还给出一种根据液货舱压力自动调整双燃料发动机负荷的系统，包括液货舱5、燃气管理系统(GMS)4、主机遥控系统(PCS)3和双燃料发动机1/2。
所述燃气管理系统4用于监控液货舱5的当前压力并从主机遥控系统3获取双燃料主机当前转速，并根据液货舱当前压力和双燃料主机当前转速计算出双燃料主机1/2的转速调整偏移量并将该转速调整偏移量传递给主机遥控系统3；
所述主机遥控系统3用于获取双燃料主机1/2的当前转速和根据接收到的转速调整偏移量对双燃料主机1/2的转速进行调整。
即当所述双燃料主机1/2均处于燃气模式时，所述双燃料主机1/2转速自动匹配所述液货舱5压力模式即可启用；
燃气管理系统4向主机遥控系统3发送“主机舱压控制模式”指令，待主机遥控系统3确认后，完成命令激活，开启双燃料主机1/2负荷自动匹配所述液货舱5压力的模式；
燃气管理系统4实时监控液货舱5的当前压力，主机遥控系统3实时监测双燃料主机1/2的当前转速并将转速数据反馈给燃气管理系统；
所述燃气管理系统4根据货舱压力得到自然挥发气挥发量，根据所述双燃料主机1/2的转速或负载等运行状态得到当前自然挥发气实际消耗量，从而得到自然挥发气当前实际消耗量与自然挥发气挥发量之间的偏差值；燃气管理系统4根据气体热值和双燃料发动机气体模式下的效率曲线计算出双燃料主机1/2的转速调整偏移量并将该转速调整偏移量传递给主机遥控系统3，主机遥控系统3根据接收到的转速调整偏移量对双燃料主机1/2的转速进行调整。
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 (7)

1.一种根据液货舱压力自动调整双燃料发动机负荷的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1，获取液货舱当前压力和双燃料主机当前转速；
S2，根据液货舱当前压力得到自然挥发气挥发量，根据双燃料主机当前转速得到自然挥发气当前实际消耗量；
S3，根据自然挥发气当前实际消耗量和自然挥发气挥发量确定双燃料主机转速的调整方向；
S4，根据气体热值和双燃料发动机气体模式下的效率曲线计算出双燃料主机转速调整偏移量；
S5，根据双燃料主机转速调整偏移量调整双燃料主机的转速；
S6，根据设定的转速调整率，重复上述步骤对双燃料主机的转速进行不断调整直至液货舱的舱内压力稳定在安全范围内。
2.根据权利要求1所述的根据液货舱压力自动调整双燃料发动机负荷的方法，其特征在于，步骤S3中根据自然挥发气当前实际消耗量和自然挥发气挥发量确定双燃料主机转速的调整方向的具体步骤为：
计算自然挥发气挥发量与自然挥发气当前实际消耗量之间的偏差值；
若自然挥发气当前实际消耗量大于自然挥发气挥发量且两者之间的偏差值大于设定阈值，则控制使双燃料主机的转速下降；
若自然挥发气当前实际消耗量小于自然挥发气挥发量且两者之间的偏差值大于设定阈值，则控制使双燃料主机的转速提升。
3.根据权利要求2所述的根据液货舱压力自动调整双燃料发动机负荷的方法，其特征在于，步骤S6中根据设定的转速调整率对双燃料主机的转速进行不断调整的过程中，若双燃料主机转速调整偏移量持续大于设定阈值一段时间，则发出报警警报，手动调整双燃料主机的转速，以使舱压达到新的平衡点。
4.根据权利要求1所述的根据液货舱压力自动调整双燃料发动机负荷的方法，其特征在于，所述双燃料主机转速调整偏移量是指双燃料主机转速相对于当前转速所需调整的百分比。
5.根据权利要求1或4所述的根据液货舱压力自动调整双燃料发动机负荷的方法，其特征在于，所述双燃料主机转速调整偏移量不超过当前转速的5％。
6.根据权利要求1所述的根据液货舱压力自动调整双燃料发动机负荷的方法，其特征在于，双燃料主机的转速调整率为0.1％/s。
7.一种根据液货舱压力自动调整双燃料发动机负荷的系统，其特征在于，包括液货舱、燃气管理系统、主机遥控系统和双燃料发动机，
所述燃气管理系统用于监控液货舱当前压力并从主机遥控系统获取双燃料主机当前转速，根据液货舱当前压力和双燃料主机当前转速计算出双燃料主机转速调整偏移量并将该转速调整偏移量传递给主机遥控系统；
所述主机遥控系统用于获取双燃料主机当前转速和根据接收到的转速调整偏移量对双燃料主机的转速进行调整。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117950430A (zh) * 2024-03-26 2024-04-30 中海油能源发展股份有限公司采油服务分公司 一种港湾内河散装液化气船舱压控制方法及系统

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