NO20181218A1 - Anordning for redundans i en gassforsyning mellom en flerhet kilder og en flerhet forbrukere - Google Patents

Description

ANORDNING FOR REDUNDANS I EN GASSFORSYNING MELLOM EN FLERHET KILDER OG EN FLERHET FORBRUKERE

Innledning

Den foreliggende oppfinnelse omfatter et system for å tilordne redundans og fleksibilitet i et forsyningssystem for gass fra en flerhet kilder og til en flerhet forbrukere. Spesielt vedrører oppfinnelsen et gassforsyningssystem i et skip der kilden omfatter en tank med flytende gass og et fordamningsanlegg, og der forbruker omfatter en gassventilenhet som forsyner en gassdrevet motor. Mer spesifikt vedrører oppfinnelsen å lede alle gassførende rør fra en flerhet fordamningsanlegg og til et hovedrør, arrangere hovedrøret i flere drivseksjoner som står i forbindelse med hverandre via avstengningseksjoner, og å forsyne hvilken som helst forbruker fra dette hovedrøret. Oppfinnelsen vedrører også å huse hovedrøret i en gasstett anordning slik at anordningen utgjør en sekundærbarriere mot gasslekkasje.

Bakgrunn

De siste årene har flere og flere skip tatt i bruk gass som drivstoff til motorer for fremdrift og generell kraftproduksjon. Vanligvis er gassdrivstoffet lagret i væskeform i tanker. Ved behov ledes drivstoffet til fordampningsanlegg der varme tilføres. Væsken går i fordampningsanlegget over til gassform. Fra fordampningsanlegget ledes gassen til en gassventilenhet (engelsk Gas Valve Unit [GVU]). GVU-en er en styringsenhet som blant annet regulerer trykket på gassen før gassen ledes videre til en gassdrevet motor.

Hver motor er forsynt med hvert sitt fordampningsanlegg og hver sin GVU. Rørforbindelsen mellom fordampningsanlegget og GVU og rørforbindelsen mellom GVU og motor er en rør-i-rør forbindelse (engelsk double walled pipes). Ytterrøret er ventilert eller fylt med nitrogengass. Derved oppnås en ekstra sikkerhet i tilfelle lekkasje slik at gasslekkasjer ut mot fri luft unngås.

En slikt system for å forsyne motorene med gassformig drivstoff gir ingen fleksibilitet, og det er heller ikke noe overskudd av gass, redundans, i systemet. Dersom det opp står en feil i for eksempel forsyning A, må rørsystem A stenges, og motor A slåes av. Derved mistes energien fra én motor på grunn av en feil, hvor feilen i seg selv kan være en mindre feil. Det er med andre ord ingen redundans i forsyningslinjen til hver motor.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe til veie et nyttig alternativ til kjent teknikk.

Formålet oppnås ved trekkene som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkravene.

Generell beskrivelse av oppfinnelsen

Definisjoner

I det følgende er en tank forsynt med et fordampningsanlegg referert til som en kilde. En GVU er i det følgende referert til som en forbruker.

Et system i henhold til oppfinnelsen vil skape redundans og fleksibilitet i et gassforsyningssystem. Når det oppstår en feil i kilde A, stenges kilde A, men forbruker A får gassdrivstoff fra én eller flere av de resterende kildene. Enheten posisjoneres mellom fordampningsanlegget og GVU-en. Enheten vil være en enhet som samler alle de gassførende rørene fra kildene slik at hver enkelt kilde kan forsyne hver enkelt forbruker med gass. Enheten vil kunne prefabrikkeres og serieproduseres. Enheten er innrettet til å installeres på et egnet fundament i et skip. Dette har den fordel at enheten kan testes før installasjon.

Oppfinnelsen er definert av det selvstendige patentkravet. De uselvstendige kravene definerer fordelaktige utførelser av oppfinnelsen.

Oppfinnelsen vedrører mer spesifikt et system for å forsyne minst to forbrukere av gass med gass fra minst to kilder for gass, slik at kildene forsyner et hovedrør med gass, og forbrukerne forsynes med gass fra hovedrøret. Kilden for gass kan være et fordampningsanlegg som tilfører varme til flytende gass slik at gassen blir gassformig. Forbruker av gass kan være en gassdrevet motor eller forbrukeren kan være en gassventilenhet som forsyner en gassdrevet motor med gass. Forbruker kan også være en gasskjele, en gassturbin etc.

Hovedrøret omfatter i det minste to drivseksjoner og en mellomliggende avstengningsseksjon. Minst én seksjoneringsventil er posisjonert mellom en drivseksjon og avstengningsseksjonen. Hovedrøret kan omfatte tre drivseksjoner og to mellomliggende avstengningsseksjoner, slik at det er én mellomliggende avstengningsseksjon mellom to drivseksjoner. Hovedrøret kan omfatte flere enn tre drivseksjoner og flere enn to mellomliggende avstengningsseksjoner. To samvirkende seksjoneringsventiler kan være posisjonert på hver sin side av et skott.

Én kilde kan forsyne én drivseksjon med gass, og én drivseksjon kan forsyne minst én forbruker med gass.

Hovedrøret kan huses i en gasstett anordning. Anordningen kan omfatte i det minste to tilførsels- og distribusjonskamre og ett mellomliggende utblåsnings- og segregeringskammer, og ett tilførsels- og distribusjonskammer kan huse én drivseksjon, og utblåsnings- og segregeringskammeret kan huse avstengningsseksjonen. Et gasstett skott kan skille tilførsels- og distribusjonskammeret fra utblåsnings- og segregeringskammeret.

Hovedrøret kan omfatte et nitrogenanlegg for utblåsing av gass. Gassen kan valgfritt blåses ut gjennom GVU-en eller fordampningsanlegget eller suges ut gjennom et utdragssystem. Hvert tilførsels- og distribusjonskammer kan være forsynt med et ventilasjonssystem. Utblåsnings- og segregeringskammeret kan være forsynt med et ventilasjonssystem. Ventilasjonssystemet kan være et naturlig, passivt system.

Ventilasjonssystemet kan være et aktivt, mekanisk system.

Systemet kan være posisjonert på et fartøy.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor:

Fig. 1 viser en prinsippskisse for gassforsyning mellom en gasstank med et fordampningsanlegg og gassventilenhet som forsyner en motor med gass i henhold til kjent teknikk; og

Fig. 2 viser et diagram for gassforsyning mellom en flerhet gasskilder og en flerhet forbrukere i henhold til oppfinnelsen.

I figurene viser henvisningstall 100 til et system for gassdistribusjon fra en gasstank 110 til en gassdrevet motor 120. Et slikt system 100 er kjent innen faget. Gasstanken 110 kan være fylt med flytende gass 111. Den flytende gassen 111 bringes til gassform ved oppvarming i et fordampningsanlegg 130. Fra fordampningsanlegget 130 ledes gassen til en gassventilenhet (GVU) 140 gjennom en første rør-i-rør forbindelse 150. GVU-en 140 er en styringsenhet som blant annet regulerer trykket på gassen før gassen ledes videre gjennom en andre rør-i-rør forbindelse 160 til en gassdrevet motor 120. Fordampningsanlegget 130 utgjør en kilde 135 for gass og GVU-en 140 utgjør en forbruker 145 for gass. I figur 1 er det vist to gasstanker 110 som hver forsyner to kilder 135 med flytende gass 111. Hver kilde 135 forsyner én forbruker 145 med gass, og én forbruker 145 forsyner én gassdrevet motor 120 med gass. Dette er vist i figur 1 med at kilde 135 A forsyner forbruker 145 A med gass, kilde 135 B forsyner forbruker 145 B med gass, osv.

Figur 2 viser et system 1 for gassdistribusjon fra en kilde 135 til en forbruker 145 i henhold til oppfinnelsen.

En anordning 2 omfatter i det minste tre kammer 21, 23. Anordningen 2 omfatter minst to tilførsels- og distribusjonskammer 21. Anordningen 2 kan også omfatte flere enn to tilførsels- og distribusjonskammer 21. Anordningen 2 omfatter minst ett utblåsnings- og segregeringskammer 23. Utblåsnings- og segregeringskammer 23 er posisjonert mellom to tilførsels- og distribusjonskammer 21. Om ønskelig kan anordningen 2 utvides til å omfatte tre eller flere tilførsels- og distribusjonskamre 21 med ett utblåsnings- og segregeringskammer 23 mellom hvert tilførsels- og distribusjonskammer 21.

Anordningen 2 er en rigid enhet. Anordningen 2 kan utgjøres av metall, slik som stål. Kamrene 21, 23 i anordningen 2 er gasstette slik at anordningen 2 utgjør en sekundærbarriere overfor gasslekkasje, der gassførende rør 41, 42 utgjør primærbarriere overfor gasslekkasje. Anordningen 2 kan prefabrikkeres og plasseres på et fundament (ikke vist). Kamrene 21, 23 bygges som rigide konstruksjoner og kamrene 21, 23 utgjør en sekundærbarriere mot gasslekkasje. Anordningen 2 omfatter en gasstett yttervegg 25 og et gasstett skott 27 mellom tilførsels- og distribusjonskammeret 21 og utblåsnings- og segregeringskammeret 23. Hvert kammer 21, 23 kan forsynes med ett eller flere mannlokk (ikke vist) eller annen egnet tilkomst for å kunne utføre tilsyn med kammeret 21, 23 og vedlikehold av kammeret 21, 23.

Anordningen 2 omfatter et hovedrør 3. Hovedrøret 3 strekker seg gjennom kamrene 21 og 23 og føres gasstett gjennom skottene 27. Hovedrøret 3 er seksjonert slik at en drivseksjon 31 er posisjonert inne i et tilførsels- og distribusjonskammer 21 og en avstengningsseksjon 33 er posisjonert inne i et utblåsnings- og segregeringskammer 23.

Den gassførende rør-i-rør 150 forbindelsen fra kilden 135 og til forbrukeren 145 er delt i en første rør-i-rør forbindelse 151 mellom kilden 135 og anordningen 2, og i en andre rør-i-rør forbindelse 152 mellom anordningen 2 og forbrukeren 145. Et gassførende første rør 41 i rør-i-rør forbindelsen 151 er gasstett forbundet til drivseksjonen 31 av hovedrøret 3 inne i tilførsels- og distribusjonskammeret 21. Et første ytterrør 48 i rør-i-rør forbindelsen 151 avsluttes gasstett mot ytterveggen 25, og et ringrom mellom det gassførende røret 41 og ytterrøret 48 avsluttes mot ytterveggen 25. I en alternativ utførelsesform (ikke vist) kan ringrommet være ført gjennom ytterveggen 25 slik at tilførsels- og distribusjonskammeret 21 er i forbindelse med ringrommet mellom det gassførende røret 41 og ytterrøret 48. Figur 2 viser at to kilder 135 er forbundet med drivseksjonen 31. Flere enn to kilder 135 kan være forbundet med drivseksjonen 31 (ikke vist). Antall kilder 135 er to eller flere.

Et gassførende andre rør 42 i rør-i-rør forbindelsen 152 er gasstett forbundet til drivseksjonen 31 av hovedrøret 3 inne i tilførsels- og distribusjonskammeret 21. Et ytterrør 49 i rør-i-rør forbindelsen 152 avsluttes gasstett mot ytterveggen 25, og et ringrom mellom det gassførende røret 42 og ytterrøret 49 avsluttes mot ytterveggen 25. I en alternativ utførelsesform (ikke vist) kan ringrommet være ført gjennom ytterveggen 25 slik at tilførsels- og distribusjonskammeret 21 er i forbindelse med ringrommet. Figur 2 viser at to forbrukere 145 er forbundet med drivseksjonen 31. Flere enn to forbrukere 135 kan være forbundet med drivseksjonen 31 (ikke vist). Antall forbrukere 145 kan være ulikt antall kilder 135. Det kan være én forbruker 145.

Hovedrøret 3 kan stenges og åpnes inne i utblåsnings- og segregeringskammeret 23. Når hovedrøret 3 er stengt i utblåsnings- og segregeringskammeret 23, er hovedrørets 3 drivseksjoner 31 i hvert sitt tilførsels- og distribusjonskammer 21 isolert fra hverandre.

Anordningen 2 kan omfatte et ventilasjonssystem 5. Ventilasjonssystemet 5 er vist som et mekanisk ventilasjonssystem 5 og kan omfatte en forsyningsenhet 51 som via en forsyningsledning 53 tilfører luft til anordningen 2 gjennom et ventilasjonsinnløp 54, et ventilasjonsutløp 55, og en utløpsledning 57 som forbinder ventilasjonsutløpet 55 med et eksosanlegg 59. Hvert kammer 21, 23 kan forsynes med ventilasjonsluft fra hver sin forsyningsenhet 51 som vist i figur 2. Hvert kammer 21, 23 kan være forsynt med et ventilasjonsutløp 55. I en alternativ utførelsesform kan ventilasjonssystemet 5 utgjøres av et passivt ventilasjonssystem 5 uten forsyningsenheten 51 og forsyningsledningen 53.

Anordningen 2 kan omfatte et nitrogenanlegg 6. Nitrogenanlegget 6 kan omfatte et nitrogenlager 61 som via en nitrogenforsyningsledning 63 tilfører nitrogen til avstengningsseksjonen 33. En nitrogenutløpsledning 67 forbinder avstengningsseksjonen 33 med et utdragssystem 69, også kjent som «Extraction system for double walled pipes». Fagpersonen vil vite at andre inerte gasser enn nitrogen kan anvendes i et slikt nitrogenanlegg 6.

Tilførsel av gass til hovedrørets 3 drivseksjon 31 gjennom det første gassførende røret 41, styres av én eller flere ventiler 71. Tilførsel av gass fra hovedrørets 3 drivseksjon til det andre gassførende røret 42, styres av én eller flere ventiler 72. Ventiler 73 styrer utløp av luft fra tilførsels- og distribusjonskammeret 21 og luft fra utblåsnings- og segregeringskammeret 23 til utløpsledningene 57. Ventiler 77 styrer inntak av ventilasjonsluft fra forsyningsenheten 51.

Hovedrøret 3 er forsynt med minst én seksjoneringsventil 74 mellom drivseksjonen 31 og avstengningsseksjonen 33. En seksjoneringsventil 74 er vist posisjonert i utblåsnings- og segregeringskammeret 23 og en samvirkende seksjoneringsventil 74 er vist posisjonert i tilførsels- og distribusjonskammeret 21 på hver sin side av skottet 27. Avstengningsseksjonen 33 er avgrenset mellom to par av seksjoneringsventiler 74.

Nitrogenanlegget 6 er forsynt med en innløpsventil 75 som regulerer tilførsel av nitrogen til avstengningsseksjonen 33 fra nitrogenforsyningsledningen 63. Nitrogenanlegget 6 er videre forsynt med en utluftningsventil 76 som regulerer utluftning fra hovedrøret 3 og til utdragssystemet 69. Når utluftningsventilen 76 er åpen, er innløpsventilen 75 stengt.

Ventilene 71-76 kan være fjernstyrte, og ventilene 71-76 kan være trykkluftopererte, elektrisk opererte eller hydraulisk opererte slik det er kjent innen faget. Energiforsyningen til ventilene 71-76 er ikke vist.

Ved vanlig drift av anordningen 2 er hovedrøret 3 seksjonert. Seksjoneringsventilene 74 er stengte. Oppstår det en feil på en kilde 135 som forsyner gass til én av hovedrørets 3 drivseksjoner 31, stenges ventilen 71 for det første gassførende røret 41 til denne kilden 135. Seksjoneringsventilene 74 åpnes og alle forbrukerne 145 får uforstyrret tilført gass.

Oppstår det en feil i ett av tilførsels- og distribusjonskamrene 21, stenges kildene 135 som fører gass til dette tilførsels- og distribusjonskammeret 21, og seksjoneringsventilene 74 holdes stengt for å isolere denne drivseksjonen 31 av hovedrøret 3 fra resten av hovedrøret 3. Forbrukerne 145 som forsynes med gass fra denne drivseksjonen 31 stenges også ned, mens forbrukere 145 som forsynes med gass fra én eller flere av de fortsatt operative drivseksjoner 31 fortsatt er operative.

Utskiftninger og vedlikehold kan utføres på kilder 135, drivseksjon 31 og forbrukere 145 som er tilknyttet ett tilførsels- og distribusjonskammer 21, mens øvrige forbrukere 145 er operative.

Nitrogenanlegget 6 kan anvendes til utblåsing av hele hovedrøret 3 eller av én eller flere drivseksjoner 31. Dette reguleres med ventilene 71, 72, 74, 75 og 76. Ventil 76 holdes vanligvis stengt. Åpning av ventil 75 og 71, og stenging av ventilene 72 i tillegg til 76, flusher det første gassførende røret 41 som leder til kilden 135. Åpning av ventil 75 og 72, og stenging av ventilene 71 i tillegg til 76, flusher det andre gassførende røret 42 som leder til forbrukeren 145.

Det bør bemerkes at alle de ovennevnte utførelsesformene illustrerer oppfinnelsen, men begrenser den ikke, og fagpersoner på området vil kunne utforme mange alternative utførelsesformer uten å avvike fra omfanget av de vedlagte kravene. I kravene skal referansenumre i parentes ikke sees som begrensende.

Bruken av verbet "å omfatte" og dets ulike former ekskluderer ikke tilstedeværelsen av elementer eller trinn som ikke er nevnt i kravene. De ubestemte artiklene "en", "ei" eller "et" foran et element ekskluderer ikke tilstedeværelsen av flere slike elementer.

Det faktumet at enkelte trekk er anført i innbyrdes forskjellige avhengige krav, indikerer ikke at en kombinasjon av disse trekkene ikke med fordel kan brukes.

Claims (9)

Patentkrav

1. System (1) for å forsyne minst to forbrukere (145) av gass med gass fra minst to kilder (135) for gass, k a r a k t e r i s e r t v e d at kildene (135) forsyner et hovedrør (3) med gass, og forbrukerne (145) forsynes med gass fra hovedrøret (3), og hovedrøret (3) omfatter i det minste to drivseksjoner (31) og en mellomliggende avstengningsseksjon (33), og minst én seksjoneringsventil (74) er posisjonert mellom en drivseksjon (31) og avstengningsseksjonen (33).

2. System (1) i henhold til krav 1, hvor minst én kilde (135) forsyner én drivseksjon (31) med gass, og én drivseksjon (31) forsyner minst én forbruker (145) med gass.

3. System (1) i henhold til hvilket som helst av de foregående krav, hvor hovedrøret (3) huses i en gasstett anordning (2).

4. System (1) i henhold til krav 3, hvor anordningen (2) omfatter i det minste to tilførsels- og distribusjonskamre (21) og ett mellomliggende utblåsnings- og segregeringskammer (23), og ett tilførsels- og distribusjonskammer (21) huser én drivseksjon (31), og utblåsnings- og segregeringskammeret (23) huser avstengningsseksjonen (33).

5. System (1) i henhold til krav 4, hvor et gasstett skott (27) skiller tilførsels- og distribusjonskammeret (21) fra utblåsnings- og segregeringskammeret (23).

6. System (1) i henhold til hvilket som helst av de foregående krav, hvor hovedrøret (3) omfatter et nitrogenanlegg (6) for utblåsing av gass.

7. System (1) i henhold til hvilket som helst av de foregående krav, hvor hvert tilførsels- og distribusjonskammer (21) er forsynt med et ventilasjonssystem (5).

8. System (1) i henhold til hvilket som helst av de foregående krav, hvor utblåsnings- og segregeringskammeret (23) er forsynt med et ventilasjonssystem (5).

9. System (1) i henhold til hvilket som helst av de foregående krav, hvor systemet (1) er posisjonert på et fartøy.