FR2851301A1 - Gaseous fuel supplying equipment for ship, has accumulator connected to supply collector of energy production assembly by valve and having gas under pressure greater than supply pressure - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne une installation pour la fourniture de combustibleThe invention relates to an installation for the supply of fuel.
gazeux à un ensemble de production énergétique d'un navire de transport de gaz liquéfié, ce combustible gazeux étant comprimé à une certaine pression d'alimentation par un ou plusieurs appareils avant d'alimenter l'ensemble de production énergétique à travers au moins un collecteur. gas to an energy production unit of a liquefied gas transport vessel, this gaseous fuel being compressed to a certain supply pressure by one or more devices before supplying the energy production unit through at least one collector .
L'invention concerne la régulation et l'asservissement de l'alimentation en gaz sous pression du générateur d'énergie électrique à alimentation gaz d'un navire de transport de gaz liquéfié, cet ensemble pouvant comprendre par exemple un ou plusieurs groupes diesels-alternateurs ou une ou plusieurs 10 turbines à gaz. Les caractéristiques de fonctionnement d'un générateur d'énergie électrique à alimentation gaz impliquent généralement que cette alimentation en gaz soit réalisée sous une faible pression d'alimentation qui peut être par exemple de l'ordre de six bars. En régime permanent, cette alimentation est généralement réalisée dans des conditions correctes par les 15 appareils de compression existants qui sont capables de délivrer le débit et la pression d'alimentation souhaités. Ces appareils qui incluent par exemple un compresseur et/ou une pompe alimentant un évaporateur sont généralement pilotés par un régulateur de pression situé au niveau du collecteur de manière à maintenir dans ce collecteur une pression proche de 20 la pression d'alimentation de consigne. The invention relates to the regulation and control of the pressurized gas supply of the electric power generator with gas supply of a liquefied gas transport vessel, this assembly possibly comprising, for example, one or more diesel generator sets. or one or more gas turbines. The operating characteristics of an electric power generator with gas supply generally imply that this gas supply is carried out under a low supply pressure which may for example be of the order of six bars. In steady state, this supply is generally carried out under correct conditions by the existing compression apparatuses which are capable of delivering the desired flow rate and pressure. These devices which include for example a compressor and / or a pump supplying an evaporator are generally controlled by a pressure regulator situated at the level of the manifold so as to maintain in this manifold a pressure close to the set supply pressure.
Lorsqu'une augmentation brutale de la charge appliquée au générateur d'énergie électrique apparaît, celle-ci produit une hausse rapide de la consommation de gaz qui se traduit généralement par une chute de la pression d'alimentation dans le collecteur. En effet, compte tenu du volume 25 limité du collecteur, des distances séparant les appareils du collecteur et du temps de réaction des appareils qui compriment le gaz, l'asservissement de la pression délivrée par les appareils de compression sur le régulateur de pression présente une hystérésis non négligeable. Par conséquent, un certain intervalle de temps correspondant à une phase transitoire est 30 nécessaire pour rétablir la pression d'alimentation dans le collecteur après une augmentation subite de la charge du générateur d'énergie électrique. When a sudden increase in the load applied to the electric power generator appears, this produces a rapid increase in gas consumption which generally results in a drop in the supply pressure in the manifold. In fact, given the limited volume of the manifold, the distances separating the apparatuses from the manifold and the reaction time of the apparatuses which compress the gas, the control of the pressure delivered by the compression apparatuses on the pressure regulator presents a significant hysteresis. Therefore, a certain time interval corresponding to a transient phase is necessary to restore the supply pressure in the manifold after a sudden increase in the load of the electric power generator.
Une telle augmentation de la charge de l'ensemble de production énergétique peut être due à une demande d'accélération de la vitesse du navire, à la mise en service de gros consommateurs tels que des pompes de 35 cargaison ou autres. Durant cette phase transitoire, le régime du générateur d'énergie électrique et la puissance qu'ils délivrent sont perturbés, si bien que cette transition peut provoquer l'arrêt non souhaité du générateur d'énergie électrique par manque de pression du gaz combustible. Such an increase in the load of the entire energy production may be due to a request to accelerate the speed of the ship, to the commissioning of large consumers such as cargo pumps or the like. During this transient phase, the speed of the electric power generator and the power they deliver are disturbed, so that this transition can cause the unwanted shutdown of the electric power generator due to lack of fuel gas pressure.
D'autre part, lorsque la charge de l'ensemble de production énergétique est faible, par exemple lorsque le navire navigue à petite vitesse, le ou les 5 compresseurs qui sont habituellement utilisés pour leur alimentation en gaz ne sont pas dimensionnés ni conçus pour fournir un faible débit de gaz à une pression située autour de six bars. Le fonctionnement de l'ensemble n'est donc pas satisfaisant pouvant même provoquer l'arrêt de l'alimentation en gaz. On the other hand, when the load of the energy production assembly is low, for example when the ship is sailing at low speed, the compressor (s) which are usually used for their gas supply are not sized or designed to provide a low gas flow at a pressure around six bars. The operation of the assembly is therefore not satisfactory, which could even cause the gas supply to stop.
Ce problème n'a, à ce jour, pas été mis en avant et n'a fait l'objet d'aucune étude antérieure. To date, this problem has not been highlighted and has not been the subject of any previous study.
Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient. The object of the invention is to remedy this drawback.
A cet effet, l'invention a pour objet une installation pour la fourniture de 15 combustible gazeux à un ensemble de production énergétique d'un navire de transport de gaz liquéfié, à partir du contenu d'au moins une cuve dudit navire, comprenant au moins un compresseur entraîné par un moteur dont l'entrée aspire dans ladite cuve, la sortie du compresseur débitant dans un collecteur d'alimentation dudit ensemble de production énergétique, et une 20 pompe immergée au fond de la cuve reliée à l'entrée d'un évaporateur, la sortie de l'évaporateur étant reliée audit collecteur d'alimentation dudit ensemble de production énergétique, et caractérisée en ce qu'elle comprend un réservoir tampon renfermant du gaz provenant des cuves du navire sous une pression supérieure à la pression d'alimentation, ce réservoir tampon 25 étant relié au collecteur par l'intermédiaire d'une vanne, cette vanne étant destinée à décharger progressivement le réservoir tampon dans le collecteur pour en réguler la pression en cas d'augmentation subite de la charge de l'ensemble de production énergétique tendant à faire chuter temporairement la pression d'alimentation. To this end, the subject of the invention is an installation for supplying gaseous fuel to an energy production unit of a liquefied gas transport vessel, from the contents of at least one tank of said vessel, comprising at least minus a compressor driven by a motor, the inlet of which draws into said tank, the outlet of the compressor delivering into a supply manifold of said energy production unit, and a submerged pump at the bottom of the tank connected to the inlet of an evaporator, the outlet of the evaporator being connected to said supply manifold of said energy production assembly, and characterized in that it comprises a buffer tank containing gas originating from the tanks of the ship under a pressure greater than the pressure of supply, this buffer tank 25 being connected to the collector via a valve, this valve being intended to gradually discharge the buffer tank into the manifold to regulate the pressure in the event of a sudden increase in the load of the energy production assembly tending to cause the supply pressure to drop temporarily.
De cette manière, les conditions d'alimentation de l'ensemble de production énergétique sont optimales, y compris durant les phases transitoires d'augmentation brutale de la charge. In this way, the supply conditions for the energy production assembly are optimal, including during the transient phases of sudden increase in load.
Selon un mode de réalisation préféré, le réservoir tampon est alimenté en gaz par un compresseur dédié, recevant du gaz prélevé par exemple dans 35 les cuves ou une canalisation d'alimentation de l'ensemble de production énergétique ou par une pompe dédiée, prélevant du gaz liquide par exemple dans une cuve ou dans le collecteur d'alimentation du vaporisateur forcé principal. Ce compresseur ou cette pompe peut être piloté par un régulateur de pression équipant le réservoir tampon de manière à maintenir une pression prédéterminée dans le réservoir tampon. Le réservoir tampon a 5 ainsi un fonctionnement autonome qui lui permet de se remplir automatiquement lorsqu'une phase transitoire est terminée et d'être ainsi en permanence en situation de pallier toute nouvelle baisse de pression brutale du gaz dans le collecteur. According to a preferred embodiment, the buffer tank is supplied with gas by a dedicated compressor, receiving gas taken for example from the tanks or a supply pipe for the energy production assembly or by a dedicated pump, taking liquid gas for example in a tank or in the supply manifold of the main forced vaporizer. This compressor or this pump can be controlled by a pressure regulator fitted to the buffer tank so as to maintain a predetermined pressure in the buffer tank. The buffer tank thus has an autonomous operation which allows it to fill automatically when a transient phase is finished and thus to be permanently in a position to compensate for any further sudden drop in gas pressure in the manifold.
Selon l'invention, le gaz d'alimentation est comprimé par au moins un 10 compresseur mu par un moteur piloté par un automate, et en cas de faible charge du générateur d'énergie électrique, l'automate pilote les différents paramètres de l'ensemble moteur-compresseur, c'est à dire par exemple la vitesse de rotation du moteur ou le pas des aubes du compresseur pour ajuster la pression d'alimentation du générateur d'énergie électrique. En 15 effet, la pression d'alimentation nécessaire de l'ensemble de production énergétique décroît quand la charge de ce dernier décroît. According to the invention, the supply gas is compressed by at least one compressor driven by a motor controlled by an automaton, and in the event of a low load of the electric power generator, the automaton controls the various parameters of the motor-compressor assembly, that is to say for example the speed of rotation of the motor or the pitch of the blades of the compressor to adjust the supply pressure of the electric power generator. In fact, the necessary supply pressure of the energy production assembly decreases when the load of the latter decreases.
Selon une réalisation préférée de l'invention, l'automate pilote le pas des aubes du compresseur pour ajuster la pression d'alimentation à la valeur la plus adaptée à la charge du générateur d'énergie électrique. De cette 20 manière le compresseur est exploité dans des conditions techniques et économiques plus favorables, les rejets étant diminués du fait de la combustion du juste nécessaire. According to a preferred embodiment of the invention, the automaton controls the pitch of the blades of the compressor to adjust the supply pressure to the value most suited to the load of the electric power generator. In this way the compressor is operated under more favorable technical and economic conditions, the discharges being reduced due to the combustion of the necessary amount.
L'invention sera maintenant décrite plus en détail, et en référence aux 25 dessins annexés qui en illustrent une forme de réalisation à titre d'exemple non limitatif. The invention will now be described in more detail, and with reference to the accompanying drawings which illustrate an embodiment by way of non-limiting example.
La figure 1 est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation de l'invention; La figure 2 est une représentation schématique d'un second mode de 30 réalisation de l'invention. Figure 1 is a schematic representation of a first embodiment of the invention; Figure 2 is a schematic representation of a second embodiment of the invention.
Figure 1, les éléments dédiés à la production d'énergie sur un méthanier sont représentés schématiquement, ils comprennent ici un ensemble dieselsalternateurs 1 pour produire un courant électrique. Comme 35 communément sur les méthaniers, l'ensemble de production énergétique 1 est alimenté par du gaz qui est prélevé dans une ou plusieurs cuves 2 du méthanier. Le gaz d'alimentation est le plus souvent du méthane qui est directement prélevé des cuves en étant mis sous une pression d'alimentation de quelques bars. Figure 1, the elements dedicated to the production of energy on an LNG carrier are shown schematically, here they include a set of diesel alternators 1 for producing an electric current. As is commonly the case with LNG carriers, the energy production unit 1 is supplied with gas which is taken from one or more tanks 2 of the LNG carrier. The feed gas is most often methane which is taken directly from the tanks by being placed under a feed pressure of a few bars.
Ce gaz d'alimentation est prélevé parallèlement de deux manières. D'une 5 part une pompe 3 immergée en fond de cuve et alimentée électriquement prélève du méthane liquide 2' qui est conduit dans un évaporateur principal 4 à travers une vanne de régulation 4'. En sortie de l'évaporateur principal 4, le méthane est sous forme gazeuse, à la pression d'alimentation désirée pour alimenter le collecteur d'alimentation de l'ensemble diesels-alternateurs 1 10 par l'intermédiaire d'une conduite d'alimentation. D'autre part, du gaz évaporé 2" est également prélevé dans la cuve, au-dessus de la surface du méthane liquide 2' pour être comprimé dans un compresseur 5 qui est entraîné par un moteur électrique 6. Ce gaz est ensuite injecté dans le collecteur conjointement avec le méthane issu de l'évaporateur principal 4. 15 Une vanne 1' est connectée à la conduite d'alimentation pour évacuer du gaz vers l'atmosphère ou un brleur en cas de surpression dans cette conduite, c'est à dire dans le collecteur. Une telle surpression peut par exemple survenir suite à une baisse brutale de la charge de l'ensemble diesels-alternateurs 1, conduisant à une baisse subite de leur consommation 20 de gaz. This feed gas is taken in parallel in two ways. On the one hand, a pump 3 submerged at the bottom of the tank and electrically supplied takes liquid methane 2 'which is led into a main evaporator 4 through a regulation valve 4'. At the outlet of the main evaporator 4, the methane is in gaseous form, at the desired supply pressure to supply the supply manifold of the diesel-alternator assembly 1 10 via a supply line . On the other hand, evaporated gas 2 "is also taken from the tank, above the surface of the liquid methane 2 'to be compressed in a compressor 5 which is driven by an electric motor 6. This gas is then injected into the collector together with the methane from the main evaporator 4. 15 A valve 1 'is connected to the supply line to evacuate gas to the atmosphere or a burner in the event of overpressure in this line, this is to say in the collector Such an overpressure can for example occur following a sudden drop in the charge of the diesel-alternator assembly 1, leading to a sudden drop in their gas consumption.
Selon l'invention un réservoir tampon 7 est placé en amont du collecteur de l'ensemble diesels-alternateursl de manière à pallier une chute brutale de pression d'alimentation dans ce collecteur. Ce réservoir tampon 7 est gonflé à une haute pression qui est supérieure à la pression d'alimentation 25 de l'ensemble diesels-alternateurs, ce qui permet de limiter son volume à quelques mètres cubes ou moins. Lorsque la charge de l'ensemble dieselsalternateurs 1 augmente de manière brutale, une vanne 7' située en aval de ce réservoir et connectée à la conduite d'alimentation en gaz de l'ensemble de production énergétique 1 s'ouvre pour décharger une partie du contenu 30 de ce réservoir tampon 7 dans la conduite d'alimentation. Ceci permet de compenser durant la phase transitoire la chute de pression d'alimentation due à l'augmentation brutale de charge de l'ensemble diesels-alternateurs 1, afin de maintenir la pression d'alimentation à sa valeur de consigne. La vanne 7' peut être asservie notamment par un régulateur de pression 35 équipant le collecteur et plus généralement être pilotée par un automate de régulation. According to the invention a buffer tank 7 is placed upstream of the manifold of the diesel-alternator assembly so as to compensate for a sudden drop in supply pressure in this manifold. This buffer tank 7 is inflated to a high pressure which is higher than the supply pressure 25 of the diesel-alternator assembly, which makes it possible to limit its volume to a few cubic meters or less. When the load of the diesel generator set 1 increases suddenly, a valve 7 'located downstream of this tank and connected to the gas supply pipe of the energy production unit 1 opens to discharge part of the content 30 of this buffer tank 7 in the supply line. This makes it possible to compensate during the transient phase for the drop in supply pressure due to the sudden increase in load of the diesel-alternator assembly 1, in order to maintain the supply pressure at its set value. The valve 7 ′ can be controlled in particular by a pressure regulator 35 fitted to the manifold and more generally be controlled by a regulation automaton.
Avantageusement, ce réservoir tampon 7 est alimenté en gaz par un compresseur 8 qui lui est dédié et qui est asservi sur un régulateur de pression 7" équipant le réservoir tampon 7, de manière à maintenir par exemple une pression de cent bars en permanence disponible dans le 5 réservoir tampon 7. Lorsque la pression dans le réservoir tampon 7 est inférieure à la pression de réglage du régulateur de pression 7", le compresseur se met ainsi automatiquement en service pour faire remonter la pression à une centaine de bars. Un clapet anti-retour 8' est monté entre le compresseur 8 et le réservoir tampon 7 de manière à éviter un retour du 10 gaz comprimé vers le compresseur 8. Dans l'exemple de la figure 1, ce compresseur 8 récupère du gaz directement dans la conduite d'alimentation de l'ensemble diesels-alternateurs 1 à savoir du gaz provenant du compresseur 5 et de l'évaporateur principal 4 pour gonfler le réservoir tampon. Advantageously, this buffer tank 7 is supplied with gas by a compressor 8 which is dedicated to it and which is controlled by a pressure regulator 7 "fitted to the buffer tank 7, so as to maintain, for example, a pressure of one hundred bars permanently available in the 5 buffer tank 7. When the pressure in the buffer tank 7 is lower than the pressure regulating pressure of the pressure regulator 7 ", the compressor thus automatically starts to bring the pressure up to a hundred bars. A non-return valve 8 'is mounted between the compressor 8 and the buffer tank 7 so as to avoid a return of the compressed gas to the compressor 8. In the example of FIG. 1, this compressor 8 collects gas directly in the supply line for the diesel-alternator assembly 1, namely gas from the compressor 5 and the main evaporator 4 to inflate the buffer tank.
Dans un autre mode de réalisation représenté figure 2, le gaz qui alimente le réservoir tampon 7 provient du gaz en phase liquide de la cuve. Comme visible dans la figure 2, une pompe 10 refoule du méthane liquide dans un évaporateur secondaire 10' pour alimenter le réservoir tampon 7, cette pompe 10 étant pilotée par un régulateur de pression 7" équipant le réservoir 20 tampon 7. Plus particulièrement, le méthane liquide est vaporisé dans l'évaporateur secondaire 10' avant d'être injecté dans le réservoir tampon 7. In another embodiment shown in FIG. 2, the gas which feeds the buffer tank 7 comes from the gas in the liquid phase of the tank. As can be seen in FIG. 2, a pump 10 delivers liquid methane into a secondary evaporator 10 'to supply the buffer tank 7, this pump 10 being controlled by a pressure regulator 7 "fitted to the buffer tank 7. More particularly, the liquid methane is vaporized in the secondary evaporator 10 'before being injected into the buffer tank 7.
L'invention concerne également la régulation de l'alimentation en gaz lorsque l'ensemble diesels-alternateurs est soumis à une faible charge. Dans ce cas, le compresseur 5 qui est classiquement un compresseur centrifuge 25 doit fonctionner de manière à maintenir une certaine pression d'alimentation tout en produisant un faible débit. Les compresseurs centrifuges qui sont habituellement utilisés ne sont pas dimensionnés ni conçus pour fournir un faible débit de gaz à une pression d'alimentation située habituellement autour de six bars. Les faire fonctionner avec de tels paramètres conduit à 30 des fonctionnements non satisfaisants. The invention also relates to the regulation of the gas supply when the diesel-alternator assembly is subjected to a low load. In this case, the compressor 5 which is conventionally a centrifugal compressor 25 must operate so as to maintain a certain supply pressure while producing a low flow rate. Centrifugal compressors that are commonly used are not sized or designed to provide a low flow of gas at a supply pressure usually around six bars. Operating them with such parameters leads to unsatisfactory operations.
Selon l'invention, la pression d'alimentation est diminuée lorsque la charge de l'ensemble de production énergétique est faible. Lorsque la charge est faible, la pression d'alimentation idéale est en fait plus faible que la pression d'alimentation de six bars qui est nécessaire seulement lorsque l'ensemble 35 diesels-alternateurs fonctionne à un régime élevé. Selon l'invention, le moteur d'alimentation 6 et le compresseur 5 sont donc pilotés pour fournir une pression plus faible lorsque la charge de l'ensemble diesels-alternateurs est faible. Ceci permet à la fois de faire fonctionner les compresseurs 5 selon des conditions plus favorables. According to the invention, the supply pressure is reduced when the load of the energy production assembly is low. When the load is low, the ideal supply pressure is actually lower than the supply pressure of six bars which is only necessary when the diesel-generator set is operating at high speed. According to the invention, the supply motor 6 and the compressor 5 are therefore controlled to provide a lower pressure when the load of the diesel-alternator assembly is low. This allows both the compressors 5 to operate under more favorable conditions.
Dans l'exemple illustré sur les figures 1 et 2, un automate centralisé 9 est 5 relié au moteur 6 et au compresseur 5 pour modifier leurs paramètres de fonctionnement. Cet automate 9 reçoit en entrée des données incluant la charge de l'ensemble diesels-alternateurs 1, ainsi que d'autres valeurs instantanées de pression et de débit. Il agit en sortie sur le moteur 6 et sur le compresseur 5 pour faire varier la pression d'alimentation et ajuster le débit 10 souhaité lorsque la charge de l'ensemble diesels-alternateurs 1 est faible. Le compresseur 5 pourra comprendre par exemple des aubes à pas variables commandées par l'automate 9 pour ajuster la pression d'alimentation à la valeur la plus adaptée. La pression d'alimentation pourra par exemple se situer à six bars lorsque la charge de l'ensemble de production énergétique 15 est maximale, et descendre jusqu'à quatre bars et demi lorsque la charge se situe à vingt pour cent de la charge maximale. In the example illustrated in FIGS. 1 and 2, a centralized automaton 9 is connected to the motor 6 and to the compressor 5 to modify their operating parameters. This automaton 9 receives as input data including the load of the diesel-alternator assembly 1, as well as other instantaneous values of pressure and flow rate. It acts at the output on the engine 6 and on the compressor 5 to vary the supply pressure and adjust the desired flow 10 when the load of the diesel-alternator assembly 1 is low. The compressor 5 may for example include blades with variable pitch controlled by the automaton 9 to adjust the supply pressure to the most suitable value. The supply pressure may for example be six bars when the load of the energy production unit 15 is maximum, and drop to four and a half bars when the load is twenty percent of the maximum load.
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