CN207661410U - 一种工业总线型船舶lng燃料安保控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种工业总线型船舶LNG燃料安保控制装置，液化天然气依次经LNG储罐、汽化器和缓冲罐向船舶机舱供气，LNG储罐上设有储罐信号变送器，汽化器出口处设有汽化器信号变送器，储罐信号变送器和汽化器信号变送器的输出端连接主控制器的信号输入端；LNG储罐的LNG加注口设有加注主阀，汽化器的进液口设有进液阀，船舶机舱的供气入口设有NG供气主阀；加注主阀、进液阀和NG供气主阀的控制端均连接于主控制器的信号输出端。本实用新型能够对船舶LNG燃料汽化过程自动控制，能够实现安全监测及联动控制，布线工作量小，维护、操作方便、安全可靠性高。

Description

一种工业总线型船舶LNG燃料安保控制装置

技术领域

本实用新型属于船舶专用控制技术领域，具体涉及一种工业总线型船舶LNG燃料安保控制装置。

背景技术

船舶LNG燃料采用液态存储，LNG燃料置于LNG储罐中，送入LNG汽化器汽化后经缓冲器供给船舶热机使用，船舶热机由热机燃烧控制器(ECU)控制运行，上述各设备中若有任一设备故障则会严重影响整个系统的安全稳定，现有的船舶LNG燃料控制装置，采用集中控制方式，采集的信号及控制信号均须提供电缆传输，布线工作量较大，对不同的燃料装置配置，控制器修改调整较困难。产品适应性较差。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种工业总线型船舶LNG燃料安保控制装置，能够有效降低设备布线工作量，方便适应LNG燃料不同的配置，且可靠性高，以克服背景技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种工业总线型船舶LNG燃料安保控制装置，液化天然气依次经LNG储罐、汽化器和缓冲罐向船舶机舱供气，LNG储罐上设有储罐信号变送器，汽化器出口处设有汽化器信号变送器，储罐信号变送器和汽化器信号变送器的输出端连接主控制器的信号输入端；LNG储罐的LNG加注口设有加注主阀，汽化器的进液口设有进液阀，船舶机舱的供气入口设有NG供气主阀；加注主阀、进液阀和NG供气主阀的控制端均连接于主控制器的信号输出端。

较佳地，储罐信号变送器包括设置在LNG储罐上的储罐压力变送器和LNG液温变送器；

汽化器信号变送器包括设置在汽化器出口处的气体燃料压力变送器和气体燃料温度变送器。

较佳地，船舶机舱内设有冷却水箱，冷却水箱和汽化器之间设有热交换介质输送管道和热交换介质收回管道。

较佳地，热交换介质输送管道上设有热交换介质控制阀；热交换介质回收管道上设有热交换介质信号变送器，热交换介质信号变送器的信号输出端连接主控制器的信号输入端。

较佳地，热交换介质信号变送器包括热交换介质压力变送器和热交换介质温度变送器。

较佳地，主控制器的信号输入端设有用于连接储罐信号变送器、汽化器信号变送器和热交换介质信号变送器的模拟信号采集器；主控制器的信号输出端设有用于连接热交换介质控制阀、加注主阀、进液阀和NG供气主阀控制端的电磁阀控制器。

较佳地，LNG储罐设有两个LNG加注口，两个LNG加注口记为上加注口和下加注口，上加注口和加注主阀之间的管道上设有上加注阀，下加注口和加注主阀之间的管道上设有下加注阀。

较佳地，LNG储罐还连接有BOG回收管道，BOG回收管道上设有BOG回收控制阀，BOG回收控制阀的控制端通过电磁阀控制器连接主控制器的信号输出端。

较佳地，主控制器通过无线通讯设备与无线遥控器连接，主控制器还连接有火灾探测器、可燃气体探测器和报警装置。

较佳地，主控制器与船舶机舱的ECU连接，主控制器连接设置于船舶驾驶室的辅控制器。

本实用新型的有益效果在于：主控制器对LNG储罐、汽化器等设施的温度、压力进行独立的监测，或收到火灾报警、可燃气体报警信号后完成相应的控制动作，确保LNG燃料装置使用安全。本实用新型能够对船舶LNG燃料汽化过程自动控制，能够实现安全监测及联动控制，布线工作量小，维护、操作方便、安全可靠性高。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图中：1-主控制器、2-辅控制器、3-模拟信号采集器、4-电磁阀控制器、5-通风风机控制模块箱、6-无线遥控器(6.1-手持遥控操作单元、6.2-数据转发单元)、7-工业总线、8.1-信号电缆、8.2-控制电缆)、9-LNG总加注口、10-BOG回收口、11-LNG储罐、12-汽化器、13-缓冲罐、14-加注主阀、15-BOG回收控制阀、16-下加注阀、17-上加注阀、18-进液阀、19-NG供气主阀、20-热交换介质控制阀、21-储罐压力变送器、22-LNG液温变送器、23-热交换介质压力变送器、24-热交换介质温度变送器、25-气体燃料压力变送器、26-气体燃料温度变送器、27-船舶主机、28-冷却水箱、29-船舶主机控制器ECU、30-火灾探测器、31-可燃气体探测器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。

一种工业总线型船舶LNG燃料安保控制装置，液化天然气依次经LNG储罐11、汽化器12和缓冲罐13向船舶机舱供气，LNG储罐11上设有储罐信号变送器，汽化器12出口处设有汽化器12信号变送器，储罐信号变送器和汽化器12信号变送器的输出端连接主控制器1的信号输入端；LNG储罐11的LNG加注口设有加注主阀14，汽化器12的进液口设有进液阀18，船舶机舱的供气入口设有NG供气主阀19；加注主阀14、进液阀18和NG供气主阀19的控制端均连接于主控制器1的信号输出端。

储罐信号变送器包括设置在LNG储罐11上的储罐压力变送器21和LNG液温变送器22；

汽化器12信号变送器包括设置在汽化器12出口处的气体燃料压力变送器25和气体燃料温度变送器26。

船舶机舱内设有冷却水箱28，冷却水箱28和汽化器12之间设有热交换介质输送管道和热交换介质收回管道。

热交换介质输送管道上设有热交换介质控制阀20；热交换介质回收管道上设有热交换介质信号变送器，热交换介质信号变送器的信号输出端连接主控制器1的信号输入端。

热交换介质信号变送器包括热交换介质压力变送器23和热交换介质温度变送器24。

主控制器1的信号输入端设有用于连接储罐信号变送器、汽化器12信号变送器和热交换介质信号变送器的模拟信号采集器3；主控制器1的信号输出端设有用于连接热交换介质控制阀20、加注主阀14、进液阀18和NG供气主阀19控制端的电磁阀控制器4。

LNG储罐11设有两个LNG加注口，两个LNG加注口记为上加注口和下加注口，上加注口和加注主阀14之间的管道上设有上加注阀17，下加注口和加注主阀14之间的管道上设有下加注阀16。加注主阀14通过管道与LNG总加注口9连接。

LNG储罐11还连接有BOG回收管道，BOG回收管道连接BOG回收口10，BOG回收管道上设有BOG回收控制阀15，BOG回收控制阀15的控制端通过电磁阀控制器4连接主控制器1的信号输出端。

主控制器1通过无线通讯设备与无线遥控器6连接，主控制器1还连接有火灾探测器30、可燃气体探测器31和报警装置。

主控制器1与船舶机舱的船舶主机控制器ECU29连接，主控制器1连接设置于船舶驾驶室的辅控制器2。

主控制器1设置在船舶机舱靠近船舶主机27、方便操作的地方，选配触控一体化高性能TPC，主要负责船舶主机27燃气供应控制。

辅控制器2置在船舶驾驶室驾控台，选配与主控制器1同型的TPC，主要负责船舶LNG燃料安保控制。

模拟信号采集器3也即信号采集模块箱，嵌入安装在LNG燃料装的防爆接线盒内，按需要配置AI/DI信号模块，负责LNG燃料装置的压力、温度、阀门位置等相关信号采集。

电磁阀控制器4也即电磁阀控制模块箱，嵌入安装在LNG燃料装置的电磁控制阀箱内，根据需要配置DO/DI模块，负责LNG燃料装置电磁阀的控制。

主控制器1还连接有风机控制模块箱：嵌入LNG装置通风风机控制箱内，按需要配置DI/DO信号模块，负责通风风机的监测与联动控制。

无线遥控器6也即无线加注遥控单元，采用蓝牙技术，由手持端与接数据转发端组成，手持机可在安全区域完成LNG燃料加注无线遥控，数据转发端通过总线与控制器连接。无线遥控器6包括手持遥控操作单元6.1和数据转发单元6.2。

本实用新型的主要控制功能包括，供气控制、加注控制、安保控制、EDS、火灾自动报警与联动控制、可燃气体报警与联动控制、设备自检等。

供气控制：LNG燃料装置向船舶主机27提供气体燃料的控制过程。主控制器1检测到操作人员通过操作面板发出供气启动指令后，按设置的时序和逻辑开启热交换介质控制阀20、自增压阀，待LNG储罐11压力达到设定阈值后，开启汽化器12LNG进液阀18，待气体燃料压力达到工作压力后，发出供气准备好信号，操作人员可手动开启NG供气主阀19，或船舶主机控制器ECU29联动控制开启NG供气主阀19，LNG燃料装置开始向船舶主机27提供气体燃料。本发明控制软件供气控制流程包含LNG储罐11自增压恒压控制、气体燃料汽化恒压控制、BOG优先利用控制等。

加注控制：由外部设施向船舶LNG储罐11补充LNG燃料的控制过程。本实用新型既可在机舱主控制器1，也可使用无线遥控器6完成加注控制。主控制柜设有手动与自动两种控制方式，手动控制由操作人员根据加注控制规程，按规定的时序和流程手动开关各加注阀门，完成加注控制；自动控制由控制器按设置的时序和逻辑开关加注各相关阀门，完成加注控制，操作人员可通过控制器TPC交互控制界面掌控控制流程。使用加注无线遥控器6，操作人员可在加注现场安全区完成加注操作。

安保控制：主控制器1对LNG储罐11、汽化器12等设施的温度、压力进行独立的监测，当其数据超过相关规范规定的阈值，或收到火灾报警、可燃气体报警信号后完成相应的控制动作，确保LNG燃料装置使用安全。

本实用新型设有独立的紧停按钮ESD，控制器收到紧停按钮ESD指令后，立即中断正在运行的控制流程。紧停按钮ESD按钮须人工复位。

控制器连接有火灾探测器30和可燃气体探测器31，实现火灾自动报警与联动控制：控制器通过通讯线与另行设置的火灾报警控制器连接，接受火灾报警信号，并完成相应的联动控制；实现可燃气体报警与联动控制：控制器通过通讯总线与另行设置的可燃气体报警控制器连接，接受可燃气体超限报警信号，并完成相应的联动控制。

主控制器1通过远程无线数据传输单元可将LNG燃料装置的检测数据传送至陆域后台船舶信息管理系统，实现远程管理功能。

主控制器1、辅控制器2、模拟信号采集器3、电磁阀控制器4、风机控制模块箱通过工业总线7相连。

模拟信号采集器3与信号变送器采用信号电缆8.1连接。

电磁阀控制器4与各电磁阀通过控制电缆8.2连接。

火灾探测器30、可燃气体探测器31过通讯总线与主控制器1和辅控制器2连接。

主控制器1的主要功能单元包括，控制主机、DI模块、DO模块、控制电源、操作面板、声光显示及报警器等。

控制主机选用10英寸高性能触控一体化TPC，带以太网、RS485、RS232、USB接口，支持主流组态软件，触控屏提供交互式操作界面。DI、DO按8路模数配置。控制电源由两路电源供电，主电源AC220V，辅电源DC24V，主电源失电报警，来电自动恢复两路电源自动切换。主控制器1设置操作面板，按需要设置操作开关、按钮、声光显示与报警原器件。

辅控制器2(箱)与主控制器1功能单元基本相同，另配接无线数据传输单元。

信号采集器，AI、DI模块按8路信号模数配置，本实施例中AI的输入路数为16x2路，DI为8x2路。信号检测模块箱的主要数据采集对象包括，设于LNG储罐11的储罐压力变送器21、储罐温度变送器，设于LNG汽化器12(出口处)的气体燃料压力变送器25和气体燃料温度变送器26，以及LNG汽化器1212的加热水进、回水处的热交换介质压力变送器23和热交换介质温度变送器24。

电磁阀控制器4也即电磁阀控制模块箱，DO模块按8路信号模数配置，本实施例中DO的输出路数为8x2路。

通风风机控制模块箱5，中DI的输入路数为8，DO的输出路数为8，可分别控制4-8台通风风机。

紧停按钮ESD是在紧急情况下的手动操作按钮，用于控制主控单元向系统各设备发出紧急信止信号。

火灾探测器30与报警有火灾报警控制器负责，主、辅控制器2仅通过通讯总线接收火灾报警信号并完成相应联动控制。

可燃气体探测器31与超限报警由可燃气体报警控制器负责，主辅控制器2仅通过通讯总线接收报警信号并完成相应的联动控制。

船舶主机27的控制由船舶主机控制器ECU29(船舶主机27控制器)负责，主辅控制器2仅通过控制总线接收联动控制指令，完成供气联动控制。

工作原理：

船舶LNG燃料液态(-163℃)存储，需汽化后才能供船舶主机2727使用。由于船舶一般有2台及其以上的主机，船舶在不同的航行状态下，船舶主机27对燃气的需要量差别较大。本实用新型可根据船舶主机27不同的组合台数、不同的航行状态，实现气化优化控制，在满足主机燃气供应的前提下，有效抑制过量气化，减少燃料损失。

主要的工作状态有：

待机：主、辅控制主机通电后，进行设备自检，无故障，发出系统正常提示，主控制器1处于待命状态，辅控制器2进入监控状态。控制器监测储罐压力低于系统正常工作值，提示操作人员是否启动自增压流程，操作人员确认后，进行自增压控制(预控)。

正常供气：操作人员输入供气启动指令后，主控制器1调用自增压控制流程，待燃气温度及压力满足船舶主机27要求后，发出“供气准备好”信号，操作人员可输入指令开启供气阀门，控制器也可根据船舶主机控制器ECU2929的指令自动开启供气阀门。供气过程中，主、辅控制器2同时实时监测LNG燃料装置的各相关参数，主控制器1负责根据同时开机的台数、船舶航行状态实时调节汽化器12工作参数，保障燃气供应质量；辅控制器2负责燃料装置安保监控，确保燃料装置使用安全。主要的供气控制流程包括：自增压恒压伺服控制、燃气供应恒压控制等。

紧急状态：当火灾报警控制器发出火灾报警信号、可燃气体报警控制器发出燃气泄漏超阈值报警信号，即为紧急状态。控制器根据接收的报警数据完成相应的联动控制。

LNG燃料系统故障停机后，将自锁，保持关闭状态。在查明故障原因，并采取必要的预防措施并确定排除故障之后，方可通过工人操作重新起动。

遇到紧急情况时，也可人工通过紧停按钮关闭LNG储罐11的出口电磁阀、缓冲器的供气阀，紧停按钮操作后须人工复位。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。本说明书中未作详细描述的部分属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种工业总线型船舶LNG燃料安保控制装置，液化天然气依次经LNG储罐(11)、汽化器(12)和缓冲罐(13)向船舶机舱供气，其特征在于：所述LNG储罐(11)上设有储罐信号变送器，所述汽化器(12)出口处设有汽化器(12)信号变送器，所述储罐信号变送器和所述汽化器(12)信号变送器的输出端连接主控制器(1)的信号输入端；所述LNG储罐(11)的LNG加注口设有加注主阀(14)，所述汽化器(12)的进液口设有进液阀(18)，所述船舶机舱的供气入口设有NG供气主阀(19)；所述加注主阀(14)、所述进液阀(18)和所述NG供气主阀(19)的控制端均连接于所述主控制器(1)的信号输出端。

2.根据权利要求1所述的一种工业总线型船舶LNG燃料安保控制装置，其特征在于：

所述储罐信号变送器包括设置在所述LNG储罐(11)上的储罐压力变送器(21)和LNG液温变送器(22)；

所述汽化器(12)信号变送器包括设置在所述汽化器(12)出口处的气体燃料压力变送器(25)和气体燃料温度变送器(26)。

3.根据权利要求2所述的一种工业总线型船舶LNG燃料安保控制装置，其特征在于：所述船舶机舱内设有冷却水箱(28)，所述冷却水箱(28)和所述汽化器(12)之间设有热交换介质输送管道和热交换介质收回管道。

4.根据权利要求3所述的一种工业总线型船舶LNG燃料安保控制装置，其特征在于：所述热交换介质输送管道上设有热交换介质控制阀(20)；所述热交换介质回收管道上设有热交换介质信号变送器，所述热交换介质信号变送器的信号输出端连接所述主控制器(1)的信号输入端。

5.根据权利要求4所述的一种工业总线型船舶LNG燃料安保控制装置，其特征在于：所述热交换介质信号变送器包括热交换介质压力变送器(23)和热交换介质温度变送器(24)。

6.根据权利要求4所述的一种工业总线型船舶LNG燃料安保控制装置，其特征在于：所述主控制器(1)的信号输入端设有用于连接所述储罐信号变送器、所述汽化器(12)信号变送器和所述热交换介质信号变送器的模拟信号采集器(3)；所述主控制器(1)的信号输出端设有用于连接所述热交换介质控制阀(20)、所述加注主阀(14)、所述进液阀(18)和所述NG供气主阀(19)控制端的电磁阀控制器(4)。

7.根据权利要求1所述的一种工业总线型船舶LNG燃料安保控制装置，其特征在于：所述LNG储罐(11)设有两个所述LNG加注口，两个所述LNG加注口记为上加注口和下加注口，所述上加注口和所述加注主阀(14)之间的管道上设有上加注阀(17)，所述下加注口和所述加注主阀(14)之间的管道上设有下加注阀(16)。

8.根据权利要求1所述的一种工业总线型船舶LNG燃料安保控制装置，其特征在于：所述LNG储罐(11)还连接有BOG回收管道，所述BOG回收管道上设有BOG回收控制阀(15)，所述BOG回收控制阀(15)的控制端通过电磁阀控制器(4)连接所述主控制器(1)的信号输出端。

9.根据权利要求1所述的一种工业总线型船舶LNG燃料安保控制装置，其特征在于：所述主控制器(1)通过无线通讯设备与无线遥控器(6)连接，所述主控制器(1)还连接有火灾探测器(30)、可燃气体探测器(31)和报警装置。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种工业总线型船舶LNG燃料安保控制装置，其特征在于：所述主控制器(1)与所述船舶机舱的ECU连接，所述主控制器(1)连接设置于船舶驾驶室的辅控制器(2)。