JP2016125580A

JP2016125580A - ガス燃料供給システム及びその制御方法

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Publication number: JP2016125580A
Application number: JP2014266442A
Authority: JP
Inventors: 崇嗣安部; Takatsugu Abe; 安藤　明洋; Akihiro Ando; 明洋安藤; 宏之武田; Hiroyuki Takeda; 英司田本; Eiji TAMOTO; 薫小谷野; Kaoru Koyano; 橋本　大; Dai Hashimoto; 大橋本
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2016-07-11
Anticipated expiration: 2034-12-26
Also published as: JP6448364B2

Abstract

【課題】ＬＮＧを燃料とした舶用エンジンのガス燃料供給システムにおいて急激な負荷変動の発生時にも燃料ガスの適切な供給及び余剰ガスの効率的な処理を行う。
【解決手段】ガス燃料供給システム１の制御装置９は、第１圧力検出器７によって検出される燃料ガスヘッダー４の圧力ＰＶ１が所定範囲内にある場合は、第２圧力検出器８によって検出される圧力調整弁６下流部分の圧力ＰＶ２が第１目標圧力ＳＶ１になるように圧力調整弁６を制御し、第１圧力検出器７によって検出される燃料ガスヘッダー４の圧力ＰＶ１が所定範囲外になった場合は、燃料ガスヘッダー４の圧力ＰＶ１が第１目標圧力ＳＶ１より高い第２目標圧力ＳＶ２になるように圧力調整弁６を制御するよう圧力調整弁６の制御を切り換える。
【選択図】図２

Description

本発明は、液化天然ガス（以下、ＬＮＧともいう）を燃料とした舶用エンジンのガス燃料供給システム及びその制御方法に関する。

ＬＮＧ船は低温で液化した天然ガスをタンク内に収容して航行する船舶であるが、航行時にはタンク内に発生するボイルオフガスを圧縮して、圧縮されたボイルオフガスを燃料ガスとして使用する。ボイルオフガスの余剰ガスを放置しておくことは様々な不都合が生じ得るため、余剰ガスを適切に処理する必要がある。一般的な技術として余剰ガスを船外に排気する方法、焼却処理すべく焼却処理ラインを通じてオキシダイザ装置に供給する方法がある（例えば特許文献１等を参照）。

特開２０１２−２３３５３４号公報

ところで、近年、本件出願人は、効率的な余剰ガスの処理方法としてエンジンが消費できなくなった余剰ガスをタンクに返送するガス燃料供給システムについて開発を進めてきた。

しかし、上記ガス燃料供給システムにおいてはエンジンの負荷が急減し燃料ガスヘッダーの圧力が上昇すると、ガス返送ラインに配置された圧力調整弁を開いて余剰ガスを返送しようとした場合、実際はガス返送ラインの圧力がタンクに積載されているＬＮＧの液位に相当する圧力まで上昇しないとタンクに返送されず、燃料ガスヘッダー圧力の上昇や余剰ガスの焼却処理を招くことになる。

また、負荷急増時に燃料ガスヘッダー圧力が低下するが、圧縮機の応答が遅いため、燃料ガスヘッダー圧力がエンジン要求を満足できない。

そこで、本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、ＬＮＧを燃料とした舶用エンジンのガス燃料供給システムにおいて急激な負荷変動の発生時にも燃料ガスの適切な供給及び余剰ガスの効率的な処理を行うこと目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明のある態様に係るガス燃料供給システムは、液化天然ガスを貯蔵するタンクと、前記タンク内に発生するボイルオフガスを圧縮する圧縮機と、前記圧縮機により圧縮されたボイルオフガスを燃料ガスとして複数の燃料ガス負荷に分配する燃料ガスヘッダーと、先端が前記タンクに貯蔵されている液化天然ガスの液相部分に開口するように配管され、前記燃料ガスヘッダーから前記タンクにガスを返送するガス返送配管と、前記ガス返送配管に設けられた圧力調整弁と、前記燃料ガスヘッダーの圧力を検出する第１圧力検出器と、前記ガス返送配管の前記圧力調整弁下流部分の圧力を検出する第２圧力検出器と、前記第１圧力検出器によって検出される燃料ガスヘッダーの圧力に基づいて前記圧力調整弁を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記第１圧力検出器によって検出される前記燃料ガスヘッダーの圧力が所定範囲内にある場合は、前記第２圧力検出器によって検出される前記圧力調整弁下流部分の圧力が第１目標圧力になるように前記圧力調整弁を制御し、前記第１圧力検出器によって検出される前記燃料ガスヘッダーの圧力が所定範囲外になった場合は、前記燃料ガスヘッダーの圧力が前記第１目標圧力より高い第２目標圧力になるように前記圧力調整弁を制御するよう前記圧力調整弁の制御を切り換える。

上記構成によれば、ガス返送配管の先端には液化天然ガスの液圧が加わっているが、燃料ガスヘッダーの圧力が所定範囲内にある状態、すなわち、燃料ガスの供給が定常状態にある状態において、ガス返送配管には第１目標圧力が発生している。従って、負荷急減に伴って燃料ガスヘッダー内部の圧力が上昇した場合に、圧力調整弁を開くと、速やかにガス返送配管の圧力が第２目標圧力に上昇するので、速やかにタンク中の液化天然ガスの液圧に打ち克って、燃料ガスをタンクに返送することができる。その結果、燃料ガスヘッダー内部の圧力上昇を抑制しつつ余剰ガスの焼却処理の低減を図ることができる。

また、負荷急増に伴って燃料ガスヘッダー内部の圧力が低下した場合には、圧力調整弁を閉じることで、それまでガス返送管へ流れていたガスが燃料ガス負荷へ供給される燃料ガスの一部に充当されるので、それにより、燃料ガス負荷の運転が可能となり、環境性能の悪化を抑制できる。

前記ガス燃料供給システムは、前記タンクに設けられ、当該タンクの液位を検出する液位検出器を更に備え、前記制御装置は、前記液位検出器により検出した前記タンクの液位に基づいて前記第１目標圧力を決定してもよい。

ガス返送配管に設けられた圧力調整弁を開いてボイルオフガスを返送しようとしても、ガス返送配管の実際の圧力が当該ガス返送配管の開口位置におけるタンクに貯蔵している液化天然ガスの液位に相当する圧力まで上昇しないとタンクには返送されない。上記構成によれば、タンクの液位に基づいて第１目標圧力を決定するので、ガス返送配管を通じて好適にボイルオフガスをタンクに返送することができる。

本発明のその他の態様に係るガス燃料供給システムの制御方法は、液化天然ガスを貯蔵するタンクと、前記タンク内に発生するボイルオフガスを圧縮する圧縮機と、前記圧縮機により圧縮されたボイルオフガスを燃料ガスとして複数の燃料ガス負荷に分配する燃料ガスヘッダーと、先端が前記タンクに貯蔵されている液化天然ガスの液相部分に開口するように配管され、前記燃料ガスヘッダーから前記タンクにガスを返送するガス返送配管と、前記ガス返送配管に設けられた圧力調整弁と、前記燃料ガスヘッダーの圧力を検出する第１圧力検出器と、前記ガス返送配管の前記圧力調整弁下流部分の圧力を検出する第２圧力検出器と、前記第１圧力検出器によって検出される燃料ガスヘッダーの圧力に基づいて前記圧力調整弁を制御する制御装置とを備えたガス燃料供給システムの制御方法であって、前記制御装置によって、前記第１圧力検出器によって検出される前記燃料ガスヘッダーの圧力が所定範囲内にある場合は、前記第２圧力検出器によって検出される前記圧力調整弁下流部分の圧力が第１目標圧力になるように前記圧力調整弁を制御するステップと、前記制御装置によって、前記第１圧力検出器によって検出される前記燃料ガスヘッダーの圧力が所定範囲外になった場合は、前記燃料ガスヘッダーの圧力が前記第１目標圧力より高い第２目標圧力になるように前記圧力調整弁を制御するように切り換えるステップとを含む。

本発明によれば、ＬＮＧを燃料とした舶用エンジンのガス燃料供給システムにおいて急激な負荷変動の発生時にも燃料ガスの適切な供給及び余剰ガスの効率的な処理を行うことができる。

本発明の一実施形態に係るガス燃料供給システムを搭載したＬＮＧ運搬船の推進システムの概略構成図である。図１のガス燃料供給システムの概略構成図である。図２のガス燃料供給システムの制御装置の構成を示したブロック図である。図２のガス燃料供給システムにおける燃料ガスヘッダー圧力の時系列における変化を示したグラフである。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しつつ説明する。以下では、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。

本実施の形態のガス燃料供給システム１は、特に適用対象を限定されないが、例えば、液化天然ガス（以下、ＬＮＧともいう）を燃料としたＬＮＧ運搬船、ＬＮＧ貯蔵施設等に適用される。図１には、本発明の一実施形態に係るガス燃料供給システム１を搭載したＬＮＧ運搬船１００の推進システム９０の概略構成図が示されている。図１に示すように、本実施形態に係るＬＮＧ運搬船１００は、推進システム９０としてＤＦＤ（２元燃料ディーゼル）電気推進方式を採用している。但し、本発明が適用されるＬＮＧ運搬船１００は、燃料としてガスを使用することのできる内燃機関を備えていればよい。

ＬＮＧ運搬船の推進システム９０は、発電ユニット９１と、発電ユニット９１で発電した電力で駆動される推進ユニット９３と、発電ユニット９１から推進ユニット９３への電力供給系統に設けられた配電制御ユニット９２とを備えている。

発電ユニット９１には、複数組の発電用のエンジン１０及び発電機９１２などが含まれている。発電用のエンジン１０で発生した機械エネルギーは、発電機９１２で電気エネルギーとして取り出される。

推進ユニット９３には、少なくとも１つ（図例では２つ）の推進電動機９３１、推進電動機９３１の出力で駆動される推進器９３３、推進電動機９３１から推進器９３３の動力伝達経路上に設けられた減速機９３２などが含まれている。配電制御ユニット９２には、発電ユニット９１からの電力を分配する配電盤９２１や推進電動機９３１の回転速度を制御するインバータ９２２などが含まれている。

例えば操船室のテレグラフレバーでの操作により推進電動機９３１の回転数が決まる。この回転数に応じ、推進電動機９３１が電力を消費する。一方、推進電動機９３１が消費する電力によりエンジン１０のガス要求量が決まり、配電盤９２１からの指令によりガバナが制御されて、ガス要求量に応じたガスがエンジン１０に供給される。

上記構成の推進システム９０において、本実施形態に係るエンジン１０は、油とガスを焚ける２元燃料方式の４サイクルの内燃機関である。そのため、エンジン１０への燃料供給系統には、燃料ガスを供給する燃料ガス供給系統９６と、燃料油タンク９５に貯蔵された重油等の燃料油を供給する燃料油供給系統９７とが含まれている。なお、図１では、燃料ガス供給系統９６が破線矢印で示され、燃料油供給系統９７が実線矢印で示されている。燃料ガス供給系統９６は、タンク２内のＬＮＧが自然気化したボイルオフガス（以下、ＮＢＯＧ）及び／又はタンク２内のＬＮＧが強制気化されたボイルオフガス（以下、ＦＢＯＧ）を、エンジン１０へ供給するガス燃料供給システム１によって構成されている。つまり、ガス燃料供給システム１は、ＬＮＧ運搬船１００において、エンジン１０への燃料供給システムの一部として実装される。以下、ガス燃料供給システム１について詳細に説明する。

図２は、本発明の実施の形態に係るガス燃料供給システム１の概略構成図である。図２に示すように、ガス燃料供給システム１は、タンク２と、圧縮機３と、燃料ガスヘッダー４と、第１圧力検出器７と、ガス返送配管５と、圧力調整弁６と、第２圧力検出器８と、制御装置９とを備える。

タンク２は、ＬＮＧを貯蔵する。本実施の形態では、タンク２内のＬＮＧが気化してボイルオフガスＧが自然発生するように構成されている。具体的には、ＬＮＧ運搬船１００には、船長方向に配列された４つの大型のタンク２が設けられている。タンク２は、ＬＮＧを大気圧下の約−１６２℃の液体状態で保持できるように、極低温状態を保持可能な防熱性能を有する。タンク２内には、タンク２内の下側である液相部分２ａと、タンク２内の上側である気相部分２ｂが存在する。液相部分２ａは、タンク２内に貯蔵されたＬＮＧである。気相部分２ｂは、ＬＮＧが気化したボイルオフガスを含む気体である。更に、本実施の形態では、タンク２には、それぞれのタンク２の液位を検出する液位検出器２０が設けられている。液位検出器２０はそれぞれのタンク２内に貯蔵されたＬＮＧの液体表面の高さ（液位）を検出し、検出値を制御装置９に出力する。ここでは液位検出器２０はそれぞれのタンク２上部の固定点から棒状のスケール２０ａをおろし先端が液面にふれたときのスケール２０ａの読みから液面の高さを求める方法により液面を検出する。その他、タンク２内の液体の体積を測定する方法、又は、タンク２内の液体の貯蔵量の多少を測定する方法により液面の高さを検出してもよい。

圧縮機３は、タンク２内に発生するボイルオフガスＧを圧縮する。圧縮機３は、タンク２内に発生するボイルオフガスＧを圧縮して燃料ガスヘッダー４に供給する装置である。本実施の形態ではボイルオフガスＧはタンク２内に発生するが、そのボイルオフガスＧは供給配管１１を介して圧縮機３の入口に供給される。つまり、この供給配管１１は、それぞれのタンク２内で発生したＮＢＯＧを圧縮機３へと導く配管である。供給配管１１は、複数のタンク２のそれぞれから延びる枝管部と、枝管部が合流するベーパヘッダ１１ｂと、ベーパヘッダ１１ｂから延びて圧縮機３に接続する主管部とを有する。供給配管１１の上流端には、それぞれガス吸入口１１ａが設けられており、それぞれのガス吸入口１１ａは、タンク２が満載時である場合にもタンク２上部のボイルオフガスを吸入することができるように、タンク２の上部に配置される。尚、供給配管１１には必要によりミストセパレータ（図示せず）を設けてもよい。また、供給配管１１のベーパヘッダ１１ｂには、タンク２内のガス圧を計測する圧力計（図示せず）が設けられる。

更に、ガス燃料供給システム１は、複数のタンク２のうちの少なくとも一つから、供給配管１１のおける主管部につながる配管である強制気化ガスライン５１を備える。強制気化ガスライン５１には、上流側から順に、強制気化バルブ５３と気化器５２が設けられている。また、強制気化ガスライン５１の上流端には、タンク２内の底に配置されたポンプ３１が設けられている。ポンプ３１の稼働により、タンク２内のＬＮＧは、気化器５２へと供給され、気化器５２は、供給されたＬＮＧを強制的に気化する。気化器５２により強制気化されたボイルオフガスであるＦＢＯＧは、強制気化ガスライン５１の下流側の供給配管１１に導かれ、圧縮機３に吸入される。なお、図２に示す強制気化ガスライン５１における強制気化バルブ５３より上流側部分は、複数のタンク２のうちの２つからＬＮＧを気化器５２に導くように構成されているが、強制気化ガスライン５１は、複数のタンク２のうちの１つから、あるいは、３つ以上からＬＮＧを気化器５２に導くように構成されていてもよい。
そして、圧縮機３の入口（吸入口）に供給されたボイルオフガスＧは、圧縮機３によって圧縮され、圧縮機３の出口（吐出口）から排出配管１２を介して燃料ガスヘッダー４に供給される。圧縮機３は、駆動モータ（図示せず）によって駆動されており、回転数を任意に設定することができる。また、圧縮機３内部の入口付近に、ボイルオフガスＧの流量に応じて角度を変える可変入口案内翼（図示せず）を設けてもよい。

燃料ガスヘッダー４は、圧縮機３により圧縮されたボイルオフガスＧを燃料ガスとして複数のエンジン（燃料ガス負荷）１０に分配する。ここでは燃料ガスヘッダー４は燃料ガスを４つのエンジン１０に分配する。燃料ガスヘッダー４は、燃料ガスをなるべく均等に４つのエンジン（燃料ガス負荷）１０へ分配するための容器状の（空洞の）部品（例えばマニホールド）である。具体的には、燃料ガスヘッダー４は、排出配管１２から分岐する配管へ圧縮ガスを分配するための流路面積拡大された配管部分である。燃料ガスヘッダー４の容量により、エンジン１０の要求ガス圧に対する圧縮機３の追従性の遅れが緩和される。さらに、燃料ガスヘッダー４からは、ガス燃焼装置（ＧＣＵ；Gas Combustion Unit）８３にガスを導く排気ライン８１が分岐している。ガス燃焼装置８３は、排出配管１２から排気ライン８１を介して導かれたガスを燃焼し、ＬＮＧ運搬船１００の外部へ排気する。排気ライン８１には、排気バルブ８２が設けられている。

第１圧力検出器７は、燃料ガスヘッダー４の圧力を検出する。本実施の形態では、第１圧力検出器７は、燃料ガスヘッダー４に取り付けられた圧力センサであって、燃料ガスヘッダー４内部の圧力（排出配管１２のガス圧）を検出し、検出値を制御装置９に送信する。

ガス返送配管５は、先端がそれぞれのタンク２に貯蔵されている液化天然ガスの液相部分２ａに開口するように分岐され、燃料ガスヘッダー４から複数のタンク２のうちの少なくとも１つにガスＧを返送する配管である。具体的には、ガス返送配管５は、その下流端にガス放出部５ａを有する。ガス放出部５ａは、産ガス地からガス消費地へ航行する時、すなわち、ＬＮＧの運搬時に、タンク２の液相部分２ａにガスを放出するように配置される。ガス返送配管５から返送されたガスは、タンク２の液相部分２ａに放出され凝縮するので、タンク２内のガス圧の上昇を抑えることができる。

圧力調整弁６は、ガス返送配管５に設けられる。圧力調整弁６は、燃料ガスヘッダー４からタンク２に返送されるガスＧの戻り量を調整する装置である。図２に示すように、圧力調整弁６は、ガス返送配管５に設けられており、燃料ガスヘッダー４の下流側に位置している。後述するように、圧力調整弁６は、制御装置９によって制御され、開度を大きくすることによってタンク２へ供給するボイルオフガスＧの戻り量を増加させ、開度を小さくすることによってタンク２へ供給するボイルオフガスＧの戻り量を減少させる。なお、図２に示すガス返送配管５における圧力調整弁６より下流側部分は、複数のタンク２のうちの２つにガスが返送されるように構成されているが、ガス返送配管５は、複数のタンク２のうちの１つのタンクに、あるいは、３つ以上のタンクに返送されるように構成されていてもよい。

第２圧力検出器８は、ガス返送配管５の圧力調整弁６下流部分の圧力を検出する。本実施の形態では、第２圧力検出器８は、ガス返送配管５の圧力調整弁６下流部分に取り付けられた圧力センサであって、圧力調整弁６下流部分の圧力を検出し、検出値を制御装置９に送信する。

制御装置９は、第１圧力検出器７によって検出される燃料ガスヘッダー４の圧力に基づいて圧力調整弁６を制御する。本実施の形態では、制御装置９は、圧力調整弁６に開度に関する制御指令を送信し、圧力調整弁６の開度を制御する。つまり、圧力調整弁６は、開度を大きくするための制御指令を受信すると、弁の開度を大きくしてタンク２へ供給するボイルオフガスＧの戻り量を増加させ、開度を小さくするための制御指令を受信すると弁の開度小さくしてタンク２へ供給するボイルオフガスＧの戻り量を減少させる。

図３は、図２のガス燃料供給システム１の制御装置９の構成を示したブロック図である。図３に示すように、制御装置９は、第１目標圧力設定部２１と、第２目標圧力設定部２２と、状態判定部２３と、定常状態制御部２４と、過渡状態制御部２５と、制御指令切替部２６とを備える。制御装置９は、例えば、マイクロコントローラ等の演算器で構成され、各部２１〜２６は、当該演算器に格納された所定のプログラムによって実現される機能ブロック（モジュール）である。第１目標圧力設定部２１は、圧力調整弁６下流部分の圧力ＰＶ２の目標圧力としての第１目標圧力ＳＶ１を設定する。本実施の形態では、第１目標圧力設定部２１は、液位検出器２０により検出したタンク２の液位に基づいて第１目標圧力ＳＶ１を決定する。

第２目標圧力設定部２２は、燃料ガスヘッダー４の圧力ＰＶ１の目標圧力としての第２目標圧力ＳＶ２を設定する。第２目標圧力設定部２２は、第１目標圧力設定部２１により設定された第１目標圧力ＳＶ１を受け取り、この第１目標圧力ＳＶ１よりも高い第２目標圧力ＳＶ２を設定する。

状態判定部２３は、燃料ガスヘッダー４の圧力ＰＶ１が定常状態にあるか又は過渡状態にあるかを判定する。具体的には、状態判定部２３は、第１圧力検出器７によって検出される燃料ガスヘッダー４の圧力ＰＶ１が所定範囲内にある場合は当該圧力ＰＶ１が定常状態にあると判定し、当該圧力ＰＶ１が所定範囲外にある場合は当該圧力ＰＶ１が過渡状態にあると判定する。「所定範囲」は、ガス燃料供給システム１の仕様等を考慮して適宜決定される。

定常状態制御部２４は、第２圧力検出器８によって検出される圧力調整弁６下流部分の圧力ＰＶ２が第１目標圧力ＳＶ１になるような圧力調整弁６への制御指令を生成する。

過渡状態制御部２５は、燃料ガスヘッダー４の圧力ＰＶ１が第２目標圧力ＳＶ２になるような圧力調整弁６への制御指令を生成する。

制御指令切替部２６は、状態判定部２３が定常状態であると判定した場合に定常状態制御部２４により生成された制御指令を圧力調整弁６へ送信するように出力を切り替える。そして、状態判定部２３が過渡状態であると判定した場合に過渡状態制御部２５により生成された制御指令を圧力調整弁６へ送信するように出力を切り替える。

かくして、制御装置９は、第１圧力検出器７によって検出される燃料ガスヘッダー４の圧力ＰＶ１が所定範囲内にある場合は、第２圧力検出器８によって検出される圧力調整弁６下流部分の圧力ＰＶ２が第１目標圧力ＳＶ１になるように圧力調整弁６を制御し、第１圧力検出器７によって検出される燃料ガスヘッダー４の圧力が所定範囲外になった場合は、燃料ガスヘッダー４の圧力ＰＶ１が第１目標圧力ＳＶ１より高い第２目標圧力ＳＶ２になるように圧力調整弁６を制御するよう圧力調整弁６の制御を切り換える。

次に、ガス燃料供給システム１の制御方法について説明する。制御装置９は、上述のようにして、第１圧力検出器７によって検出される燃料ガスヘッダー４の圧力ＰＶ１が所定範囲内にある場合は、第２圧力検出器８によって検出される圧力調整弁６下流部分の圧力ＰＶ２が第１目標圧力ＳＶ１になるように圧力調整弁６を制御する。図４は、ガス燃料供給システム１における燃料ガスヘッダー４の圧力ＰＶ１の時系列の変化を示したグラフである。図４に示すように、ｔ＝０〜ｔ_１、ｔ_２〜ｔ_３の場合には、第１圧力検出器７で検出された燃料ガスヘッダー４の圧力ＰＶ１は所定範囲内（ＰＶ_ｍｉｎ＜ＰＶ１＜ＰＶ_ｍａｘ）にある。この場合には、状態判定部２３は定常状態であると判定し、定常状態制御部２４は第２圧力検出器８によって検出される圧力調整弁６下流部分の圧力ＰＶ２が第１目標圧力ＳＶ１になるように圧力調整弁６への制御指令を生成し、制御指令切替部２６は定常状態制御部２４により生成された制御指令を圧力調整弁６へ出力する。

また、制御装置９は、上述のようにして、第１圧力検出器７によって検出される燃料ガスヘッダー４の圧力ＰＶ１が所定範囲外になった場合は、燃料ガスヘッダー４の圧力ＰＶ１が第１目標圧力ＳＶ１より高い第２目標圧力ＳＶ２になるように圧力調整弁６を制御するように切り換える。図４に示すように、ｔ＝ｔ_１〜ｔ_２、ｔ_３〜ｔ_４の場合には、第１圧力検出器７で検出される燃料ガスヘッダー４の圧力ＰＶ１が所定範囲外（ＰＶ_ｍｉｎ＞ＰＶ１又はＰＶ１＞ＰＶ_ｍａｘ）にある。この場合には、状態判定部２３は過渡状態であると判定し、過渡状態制御部２５は第１圧力検出器７で検出される燃料ガスヘッダー４の圧力ＰＶ１が第２目標圧力ＳＶ２になるように圧力調整弁６への制御指令を生成し、制御指令切替部２６は、過渡状態制御部２５により生成された制御指令を圧力調整弁６へ出力するように切り替える。

以上に説明した構成によれば、ガス燃料供給システム１において、ガス返送配管５の先端には液化天然ガスの液圧が加わっているが、燃料ガスヘッダー４の圧力ＰＶ１が所定範囲内（ＰＶ_ｍｉｎ＜ＰＶ１＜ＰＶ_ｍａｘ）にある状態、すなわち、燃料ガスＧの供給が定常状態にある状態において、ガス返送配管５には第１目標圧力ＳＶ１が発生している。従って、燃料ガス負荷（エンジン）１０の負荷急減に伴って燃料ガスヘッダー４内部の圧力ＰＶ１が上昇した場合に、圧力調整弁６を開くと、速やかにガス返送配管５の圧力が第２目標圧力ＳＶ２に上昇するので、速やかにタンク２中の液化天然ガスの液圧に打ち克って、燃料ガスＧをタンク２に返送することができる。その結果、燃料ガスヘッダー４内部の圧力上昇を抑制しつつ余剰ガスの焼却処理の低減を図ることができる。

また、燃料ガス負荷（エンジン）１０の負荷急増に伴って燃料ガスヘッダー４内部の圧力ＰＶ１が低下した場合には、圧力調整弁６を閉じることで、それまでガス返送配管５へ流れていたガスが燃料ガス負荷（エンジン）１０へ供給される燃料ガスの一部に充当されるので、それにより、燃料ガス負荷（エンジン）１０の運転が可能となり、環境性能の悪化を抑制できる。

また、ガス返送配管５に設けられた圧力調整弁６を開いてボイルオフガスＧを返送しようとしても、ガス返送配管５の実際の圧力がガス返送配管５の開口位置におけるタンク２に貯蔵している液化天然ガスの液位に相当する圧力まで上昇しないとタンク２には返送されない。上記構成によれば、タンク２の液位に基づいて第１目標圧力ＳＶ１を決定するので、ガス返送配管５を通じて好適にボイルオフガスＧをタンク２に返送することができる。

尚、本実施の形態では、制御装置９は、燃料ガスヘッダー４の圧力ＰＶ１が所定範囲外にある場合は、過渡状態と判断して、制御を切替えるような構成としたが（図３参照）、過渡状態制御部２５と定常状態制御部２４の出力（制御指令）を比較し、大きい方の出力（制御指令）を圧力調整弁６に出力するような構成としてもよい。つまり、弁の開度が大きい方の制御指令を圧力調整弁６に出力してもよい。

また、上記実施形態に係るＬＮＧ運搬船１００には４つのタンク２が設けられていたが、タンク２の数は、これに限定されず、例えば１つであってもよいし、４つ以外の複数であってもよい。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明のガス燃料供給システムは、液化天然ガス等のガス燃料供給システムとして有用である。

１ガス燃料供給システム
２タンク
３圧縮機
４燃料ガスヘッダー
５ガス返送配管
６圧力調整弁
７第１圧力検出器
８第２圧力検出器
９制御装置
１０エンジン（燃料ガス負荷）
１１供給配管
１２排出配管
２０液位検出器
２１第１目標圧力設定部
２２第２目標圧力設定部
２３状態判定部
２４定常状態制御部
２５過渡状態制御部
２６制御指令切替部
９０推進システム
９１発電ユニット
９２配電制御ユニット
９３推進ユニット
９５燃料油タンク
９６燃料ガス供給系統
９７燃料油供給系統
１００ＬＮＧ運搬船
９１２発電機
９２１配電盤
９２２インバータ
９３１推進電動機
９３２減速機
９３３推進器

Claims

液化天然ガスを貯蔵するタンクと、
前記タンク内に発生するボイルオフガスを圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機により圧縮されたボイルオフガスを燃料ガスとして複数の燃料ガス負荷に分配する燃料ガスヘッダーと、
先端が前記タンクに貯蔵されている液化天然ガスの液相部分に開口するように配管され、前記燃料ガスヘッダーから前記タンクにガスを返送するガス返送配管と、
前記ガス返送配管に設けられた圧力調整弁と、
前記燃料ガスヘッダーの圧力を検出する第１圧力検出器と、
前記ガス返送配管の前記圧力調整弁下流部分の圧力を検出する第２圧力検出器と、
前記第１圧力検出器によって検出される燃料ガスヘッダーの圧力に基づいて前記圧力調整弁を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記第１圧力検出器によって検出される前記燃料ガスヘッダーの圧力が所定範囲内にある場合は、前記第２圧力検出器によって検出される前記圧力調整弁下流部分の圧力が第１目標圧力になるように前記圧力調整弁を制御し、前記第１圧力検出器によって検出される前記燃料ガスヘッダーの圧力が所定範囲外になった場合は、前記燃料ガスヘッダーの圧力が前記第１目標圧力より高い第２目標圧力になるように前記圧力調整弁を制御するよう前記圧力調整弁の制御を切り換える、ガス燃料供給システム。
前記タンクに設けられ、当該タンクの液位を検出する液位検出器を更に備え、
前記制御装置は、前記液位検出器により検出した前記タンクの液位に基づいて前記第１目標圧力を決定する、請求項１に記載のガス燃料供給システム。
液化天然ガスを貯蔵するタンクと、前記タンク内に発生するボイルオフガスを圧縮する圧縮機と、前記圧縮機により圧縮されたボイルオフガスを燃料ガスとして複数の燃料ガス負荷に分配する燃料ガスヘッダーと、先端が前記タンクに貯蔵されている液化天然ガスの液相部分に開口するように配管され、前記燃料ガスヘッダーから前記タンクにガスを返送するガス返送配管と、前記ガス返送配管に設けられた圧力調整弁と、前記燃料ガスヘッダーの圧力を検出する第１圧力検出器と、前記ガス返送配管の前記圧力調整弁下流部分の圧力を検出する第２圧力検出器と、前記第１圧力検出器によって検出される燃料ガスヘッダーの圧力に基づいて前記圧力調整弁を制御する制御装置とを備えたガス燃料供給システムの制御方法であって、
前記制御装置によって、前記第１圧力検出器によって検出される前記燃料ガスヘッダーの圧力が所定範囲内にある場合は、前記第２圧力検出器によって検出される前記圧力調整弁下流部分の圧力が第１目標圧力になるように前記圧力調整弁を制御するステップと、
前記制御装置によって、前記第１圧力検出器によって検出される前記燃料ガスヘッダーの圧力が所定範囲外になった場合は、前記燃料ガスヘッダーの圧力が前記第１目標圧力より高い第２目標圧力になるように前記圧力調整弁を制御するように切り換えるステップと
を含むガス燃料供給システムの制御方法。