CN205781973U - 一种lng加注船的液货自动控制装置及lng加注船 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及液货自动系统，具体而言，涉及一种LNG加注船的液货自动控制装置及LNG加注船。该装置主要包括：设置在货控室的电源装置、操作面板和工控机，所述电源装置、操作面板、工控机依次连接；还包括与液货系统连接的液货控制模块，所述液货控制模块包括依次连接的充装控制器、紧急切断控制器、储罐高位报警装置和一个以上测量组件，所述充装控制器、紧急切断控制器、储罐高位报警装置和测量组件通过双冗余CAN网与所述工控机和全船监测报警器连接，所述全船监测报警器设置在驾驶室内；所述充装控制器、紧急切断控制器和储罐高位报警装置通过硬线连接所述操作面板。有效解决了船用LNG加注过程自动化和精确性低的问题。

Description

一种LNG加注船的液货自动控制装置及LNG加注船

技术领域

本实用新型涉及液货自动控制系统领域，具体而言，涉及一种LNG加注船的液货自动控制装置及LNG加注船。

背景技术

随着液化天然气LNG在船舶应用方面的发展，LNG动力船舶逐渐增加，然而LNG动力船舶在燃料补给方面存在补给能力缺乏、补给点少，补给困难等问题。因此，LNG燃料补给困难成为制约LNG动力船舶发展的主要阻力。为拓宽新能源LNG目前的应用领域，开发船用LNG及其关键技术是主要方向。LNG动力船舶的快速发展，必然会带动LNG船舶燃料补给产业的发展。在船用LNG燃料加注模式方面，LNG移动加注船以其加注的灵活性、快速性的优势必然会成为船舶LNG燃料补给的主要模式，在未来将会快速发展。但到目前为止，我国LNG移动加注船还处于开发设计阶段，实际的LNG加注船的液货自动控制装置还未成熟。此外，随着船舶数字化、自动化程度的提到，对船用LNG加注过程的自动化和精确性提出了更高的要求。

在运输LNG的运输船舶方面，在装卸LNG阶段(加注阶段)发生泄漏的概率占整个泄漏事故的56.5％以上，航行过程中发生的泄漏事故只占8.7％。由此可见，装卸LNG过程是导致泄漏发生的重大风险源，使用LNG移动加注船对LNG运输船进行加注作业则可以降低泄露的风险。为了提高LNG移动加注船的液货加注能力及避免泄漏风险的发生，必须确保液货能快速、可靠地进行加注作业。因而，加注作业自动控制的实现，更加亟待解决。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种LNG加注船的液货自动控制装置及LNG加注船，以解决现阶段船用LNG加注自动化和精确性低的问题。

本实用新型提供了一种LNG加注船的液货自动控制装置，其包括：

设置在货控室的电源装置、操作面板和工控机，所述电源装置、操作面板、工控机依次连接；

还包括与液货系统连接的液货控制模块，所述液货控制模块包括依次连接的充装控制器、紧急切断控制器、储罐高位报警装置和一个以上测量组件，所述充装控制器、紧急切断控制器、储罐高位报警装置和测量组件通过双冗余CAN网与所述工控机和全船监测报警器连接，所述全船监测报警器设置在驾驶室内，所述充装控制器、紧急切断控制器和储罐高位报警装置通过硬线连接所述操作面板。

在一些实施例中，优选为，还包括一个以上用于监测储罐充装时高位报警监测的储罐高位报警板，所述储罐高位报警板设置在货控室和/或驾驶室，所有储罐高位报警板与所述储罐高位报警装置连接。

在一些实施例中，优选为，还包括与储罐出液阀连接的泵池预冷模块，所述泵池预冷模块与所述工控机、操作面板连接。

在一些实施例中，优选为，所述测量组件包括一个以上传感器，所述传感器设置在储罐、燃料罐和/或低温泵进出口上。

在一些实施例中，优选为，在货控室和驾驶室分别设置有一个以上所述工控机。

针对上述LNG加注船的液货自动控制装置，公开了一种LNG加注船，其特征在于，包括上述的LNG加注船的液货自动控制装置。

本实用新型实施例提供的LNG加注船的液货自动控制装置及LNG移动加注船，与现有技术相比，该装置包括与液货系统连接的液货控制模块，其中液货控制模块又包括了互联的充装控制器、紧急切断控制器、储罐高位报警装置和测量组件。充装控制器、紧急切断控制器、储罐高位报警装置和测量组件通过双冗余CAN网将液货系统的加注信息传输给工控机和全船监测报警器，工控机设置在货控室内，并与货控室内的操作面板连接，进而，充装控制器可通过操作面板或工控机的操作实现对液货系统的控制，即包括对LNG动力船进行加注的控制、岸基LNG加注站对本LNG移动加注船的充装控制、本船LNG液货罐对本船LNG燃料罐的充装控制。并且，全船监控报警器设置在驾驶室，工作人员可通过全船监控报警器对整个液货系统进行监控。从而可知，该装置实现了对液货系统远程控制，并且可提供监测报警信息，紧急情况下还可以自动紧急切断和手动紧急切断，使得加注过程在任何情况下都可以有条不紊的进行，从而有效的解决了船用LNG加注过程自动化和精确性低的问题。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例中LNG加注船的液货自动控制装置结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例中LNG加注船的液货自动控制装置原理示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

针对现阶段的船用LNG加注过程自动化和精确性低的问题，本实用新型提出了一种LNG加注船的液货自动控制装置及LNG加注船。如图1所示，LNG加注船的液货自动控制装置具体包括：

与液货系统连接的液货控制模块3，其中，液货控制模块3包括依次连接的充装控制器10、紧急切断控制器11、储罐高位报警装置12和测量组件13，充装控制器10、紧急切断控制器11、储罐高位报警装置12和测量组件13通过双冗余CAN网与工控机4、全船监测报警器8连接。如图2所示，对于加注控制系统，工控机4设置在货控室1内，货控室1内还安装有操作面板5和电源装置6，并且电源装置6、操作面板5、工控机在货控室1内通过硬线依次连接，充装控制器10、紧急切断控制器11和储罐高位报警装置12通过硬线连接操作面板5。全船监测报警器8设置在驾驶室内，充装控制器10、紧急切断控制器11、储罐高位报警装置12和测量组件13通过CAN网传输数据至驾驶台的全船监测系统8，不仅可以实现该系统的数据共享，还能确保数据安全可靠传输。

对于该自动控制装置，在货控室和驾驶室可分别设置有一个以上的上述工控机，方便货控室和驾驶室内的人员操作。并且，该自动控制装置的所有工控机都安装有计算机软件系统，进而可通过工控机对该小皇子进行软件安装、更新和维护，实现对充装控制器的控制，并且可通过工控机的显示器完成对该自动控制装置运行状态、各监测点的监测，也可以通过在显示器界面上的操作对液货系统进行操作控制。

还包括与储罐出液阀连接的泵池预冷模块，所述泵池预冷模块与所述工控机、操作面板连接。泵池预冷模块的工作是指在储罐对外供液或燃料罐充装之前首先要对系统进行预冷。预冷时通过开启储罐的底部出液阀，储罐内部分LNG液体流入泵池，经泵池溢流口处的管道回至储罐。当泵入口与溢流口温度均低于-100℃，且两者相差小于3℃，再延时15分钟完成预冷。

并且，该控制装置的主电源为AC220V，应急电源为DC24V，当主电源失效时，应急电源可自动供电，并在驾驶室和电气控制室发出主电源失效声光报警。

该装置还包括一个以上用于监测储罐充装时高位报警监测的储罐高位报警板，其中，设置在货控室的是储罐高位报警板7，设置在驾驶室的是储罐高位报警板9。所有储罐高位报警板与储罐高位报警装置12连接，加注过程中，液货LNG的容量超过储罐设定的某一高度的话，储罐高位报警装置12会发出报警信息，实现对储罐充装极限的报警监测。

对于液货控制模块，因为工控机4安装有计算机软件系统，在储罐LNG液货超过上下限报警时，工控机4的显示器上弹出一个报警窗口，发出声和光报警信号，消声后，闪光信号保存，应答按钮按下后，闪光变平光。实测值会在屏幕上动态刷新，实时显示，当检测到传感器故障时，屏幕有传感器故障指示，具有报警闭锁和报警延时等功能。每个具有通信状态指示、电源指示元件的信息，在显示器上对系统的电源失电、传感器断线、通讯故障进行自检与报警。工控机4和全船检测报警器8具有测量参数定时自动记录(定时时间可以设定)、报警/消警即时记录等功能，而且随时可将当前测量参数存盘，能够查询某一时间保存的测点状态及测量值，某一测点的报警历史。

通过选择操作面板5的功能按钮也可实现对液货系统的一系列操作，其中包括充装过程中各对于遥控阀的开关，以及紧急切断操作等。电源装置6为设备提供电力保证，在货控室和驾驶室分别设置储罐高位报警板7和储罐高位报警板9，在储罐中液货LNG超出预警线时，储罐高位报警板会发出警报信息，比如发出警铃声、闪烁警灯等，以便提醒操作人员进行停止充装，实现了监测储罐充装时的高位报警功能。驾驶室内的全船监测报警8通过与液货控制模块的各个部件的连接，可收到对液货系统操作的所有信息，实现驾驶室对全船各系统的监控。紧急切断控制器11与工控机4连接，在发生紧急情况下，可自动紧急切断和手动紧急切断液货系统的运行及故障停泵功能。手动紧急切断是通过按下操作面板5上的紧急切断或其他部位的紧急切断按钮后，切断管路上的紧急切断阀并关停LNG输送泵。自动紧急切断，即当发生严重故障时，装置系统将自动关闭相应的紧急切断阀和停止LNG输送泵，操作面板5上对应故障原因的指示灯亮。手动或自动紧停后，当故障已排除，需按下操作面板5上的手动复位方可进行正常操作。测量组件13和测量组件14可检测到液货罐压和温度、燃料罐压力和温度、低温泵进出口压力和温度，及液货罐液位、燃料罐液位等的数据测量，并将测量数据传输给工控机4和全船检测报警器8。

充装控制器10通过充装操作面板5的操作实现对液货系统的控制，包括对LNG动力船进行加注的控制、岸基LNG加注站对本LNG移动加注船的充装控制、本船LNG液货罐对本船LNG燃料罐的充装控制。对LNG动力船进行加注的控制是指完成LNG移动加注船对LNG动力船舶进行燃料补给操作的控制系统，通过充装操作面板来完成对外加注的一系列操作，包括在加注前对液货系统的预冷、单泵或双泵运行模式的选择，当需要对外加注时，加注信号保持常闭，断开后停止对外加注，相关的泵和阀自动关闭。岸基LNG加注站对本LNG移动加注船的充装控制是指通过岸基LNG加注站对本船进行补液时，在充装操作面板上通过选择执行充装和结束充装来实现充装操作时各阀门的开启与闭合，当储罐液位≥85％时(按照储罐容量液位可不同)，自动结束充装。本船LNG液货罐对本船LNG燃料罐的充装控制是指通过充装控制面板完成本船LNG液货罐对本船LNG燃料罐的补液,包括补液前对液货系统的预冷、单泵或双泵运行模式的选择。LNG液体流过流量计并且自动打开止回阀让LNG液体输送至燃料罐，通过选择紧急切断阀动作来选择顶部充装还是底部充装。充装在燃料罐液位≥85％后自动停止，也可以在操作面板上按下结束充装停止。燃料罐充装的优先级高于对外供液，当燃料罐需要充装时，对外供液需停止。

对于该液货自动控制装置控制液货系统的原理，如图2所示，LNG移动加注船液货控制系统控制图，控制系统分别是岸基LNG加注站对本LNG移动加注船的充装控制、对LNG动力船进行加注的控制、本船LNG液货罐对本船LNG燃料罐的充装控制。

岸基LNG加注站对本LNG移动加注船的充装控制：本控制部分是实现岸基加注码头对LNG移动加注船的补液，岸基加注站加注口和回气口分别连接本LNG移动加注船的补液充装口和补液回气口，通过充装操作面板5控制补液充装控制阀45开起,，根据实际需求，选择LNG液货罐底部进液控制阀46或者LNG液货罐顶部进液控制阀47的开起，实现LNG由LNG液货罐41上进液或下进液，从而达到岸基加注码头对LNG液货罐41的补液；此外，控制开启预冷回液控制阀48和LNG燃料罐补液控制阀73，根据实际需求，选择LNG燃料罐底部进液控制阀49或者LNG燃料罐顶部进液控制阀50的开起，实现LNG由LNG液货罐41上进液或下进液，从而达到岸基加注码头对LNG燃料罐42的补液；岸基LNG加注站对LNG移动加注船LNG液货罐41和LNG燃料罐42补液时，通过控制开起LNG液货罐回气控制阀68、LNG燃料罐补液回气控制阀69和补液回气总控制阀70，实现LNG移动加注船LNG液货罐41、LNG燃料罐42同时与岸基加注站LNG储罐的气相空间的连通。当储罐液位≥85％时，自动结束充装。充装完成后，手动完成氮气吹扫。

泵池预冷控制：未预冷时，在操作面板上手动按下泵预冷按钮，打开LNG液货罐出液控制阀51开始预冷，在预冷过程中，预冷指示灯闪烁；当预冷完成条件满足后，预冷指示灯常亮。预冷完成或预冷过程中，在操作面板上手动按下泵预冷按钮，关闭LNG液货罐出液控制阀51，结束泵预冷，预冷指示灯灭。预冷时，泵池回气控制阀63(泵池回气)需手动打开至常开状态。

对LNG动力船进行加注的控制：本控制部分是LNG移动加注船对LNG动力船的加注控制，泵预冷完成，收到对外加液信号后，操作面板对外加液指示灯闪烁，通过操作面板5控制LNG液货罐出液控制阀51的开起，控制开起泵后控制阀54或55，LNG液货罐中的LNG通过管路进入到低温泵52、53，通过操作面板5实现低温泵52或53或52+53的启动，通过开起左舷加注控制阀57或者右舷加注控制阀58，使得LNG流入到左舷加注口59或右舷加注口60，加注口连接LNG动力船舶的受注口，分别实现在停靠在LNG移动加注船左、右舷的LNG动力船的加注，管路中设置流量计56，实现对LNG动力船加注LNG的计量。LNG移动加注船左、右舷分别设置加注回气口64、65，加注回气口与LNG动力船的补液回气口相连，通过操作面板打开左舷回气控制阀66或右舷回气控制阀67，以及LNG液货罐回气控制阀68，实现LNG动力船燃料罐的气相空间与LNG移动加注船LNG液货罐41气相空间的连通，使得LNG动力船燃料罐中的气态天然气通过回气管路流到LNG移动加注船LNG液货罐41中，管路中设置流量计62，实现对LNG动力船的气态天然气流向LNG移动加注船的计量。当对外加液信号撤销时，自动关闭对外充装时打开的潜液泵和阀。供液过程中，也可以手动停止潜液泵。

本船LNG液货罐对本船LNG燃料罐的充装控制：本控制部分是实现LNG液货罐41对本船LNG燃料罐42的补液控制，泵预冷完成后，收到对LNG燃料罐充装信号后，通过操作面板5控制LNG液货罐出液控制阀51的开起，LNG液货罐中的LNG通过管路进入到低温泵52、53，通过操作面板5实现低温泵52或53的启动，控制开起泵后控制阀54或55和LNG燃料罐补液控制阀73，控制开起LNG燃料罐底部进液控制阀49或LNG燃料罐顶部进液控制阀50，实现LNG由LNG燃料罐42上进液或下进液，从而达到LNG液货罐41对LNG燃料罐42的补液,；通过开起LNG燃料罐补液回气控制阀69和LNG液货罐回气控制阀68，实现LNG燃料罐42的气相空间与LNG液货罐41气相空间连通。当燃料罐液位≥85％或对内加液信号撤销时，自动关闭对内充装时打开的潜液泵和阀。在充装过程中，也可以手动停止潜液泵。

上述的测量组件分别包括一个以上传感器，传感器设置在储罐、燃料罐或低温泵进出口上。

针对上述LNG加注船的液货自动控制装置，本实用新型公开了一种LNG加注船，该LNG加注船包括上述液货自动控制装置系统。

上述LNG移动加注船具有控制液货系统的功能，其中，控制液货系统的功能主要通过液货控制模块来实现，液货控制模块按系列化、模块化的设计，主要由充装控制器、充装紧急切断控制器、充装操作面板，工控机、显示器、储罐高高位报警装置、测量模块等模块化的设备组成。加注控制装置主要包括三部分功能，分别是对LNG动力船进行加注的控制、岸基LNG加注站对本LNG移动加注船的充装控制、本船LNG液货罐对本船LNG燃料罐的充装控制。主电源为AC220V，应急电源为DC24V，当主电源失效时，应急电源可自动供电，并在驾驶室和电气控制室发出主电源失效声光报警。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种LNG加注船的液货自动控制装置，其特征在于，包括：

设置在货控室的电源装置、操作面板和工控机，所述电源装置、操作面板、工控机依次连接；

还包括与液货系统连接的液货控制模块，所述液货控制模块包括依次连接的充装控制器、紧急切断控制器、储罐高位报警装置和一个以上测量组件，所述充装控制器、紧急切断控制器、储罐高位报警装置和测量组件通过双冗余CAN网与所述工控机和全船监测报警器连接，所述全船监测报警器设置在驾驶室内；所述充装控制器、紧急切断控制器和储罐高位报警装置通过硬线连接所述操作面板。

2.如权利要求1所述的LNG加注船的液货自动控制装置，其特征在于，还包括一个以上用于监测储罐充装时高位报警监测的储罐高位报警板，所述储罐高位报警板设置在货控室和/或驾驶室，所有储罐高位报警板与所述储罐高位报警装置连接。

3.如权利要求1所述的LNG加注船的液货自动控制装置，其特征在于，还包括与储罐出液阀连接的泵池预冷模块，所述泵池预冷模块与所述工控机、操作面板连接。

4.如权利要求1所述的LNG加注船的液货自动控制装置，其特征在于，所述测量组件包括一个以上传感器，所述传感器设置在储罐、燃料罐和/或低温泵进、出口上。

5.如权利要求1-4任一项所述的LNG加注船的液货自动控制装置，其特征在于，在货控室和驾驶室分别设置有一个以上所述工控机。

6.一种LNG加注船，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的LNG加注船的液货自动控制装置。