LNG加注船的燃料供应自动控制系统及LNG加注船的制作方法

本实用新型涉及燃料供应自动控制系统，具体而言，涉及LNG加注船的燃料供应自动控制系统及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加注船的燃料供应自动控制系统还未成熟。此外，随着船舶数字化、自动化程度的提到，对船用LNG燃料供应的自动化和精确性提出了更高的要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种LNG加注船的燃料供应自动控制系统及LNG加注船，以解决现阶段船用LNG燃料供应的自动化和精确性低的问题。

本实用新型提供了一种LNG加注船的燃料供应自动控制系统，其包括：

设置在货控室的电源装置、操作面板和工控机，相互连接的操作面板、工控机分别和所述电源装置连接；

一套以上与燃料供应系统连接的燃料供应控制模块，所述燃料供应控制模块的数量与燃料供气系统数量相同；每一套燃料供应控制模块包括依次连接的燃料供应控制器、紧急切断控制器和测量组件，所述燃料供应控制器、紧急切断控制器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，所述燃料供应控制器、紧急切断控制器通过硬线连接所述操作面板。

在一些实施例中，优选为，所述工控机设置有数据记录器、数据分析器，所述数据记录器和所述数据分析器连接，其所述数据记录器和所述测量组件连接。

在一些实施例中，优选为，所述操作面板包括电路板以及一个以上控制按钮，所述控制按钮和所述电路板连接；所述工控机包括操作指令接收装置，所述操作指令接收装置与所述电路板连接。

在一些实施例中，优选为，所述货控室和驾驶室分别设置有一个以上燃料供应仪表显示板，所有燃料供应仪表显示板与测量组件连接。

在一些实施例中，优选为，所述测量组件前端安装有安全隔离栅。

在一些实施例中，优选为，所述测量组件分别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，操作面板、燃料供应控制器、紧急切断控制器和测量组件均包括相互连接的故障自检装置和故障警报器；所述故障自检装置包括通讯器，所述通讯器与所述工控机连接；所述故障警报器与所述全船监测报警器连接。

在一些实施例中，优选为，一套以上燃料供应控制模块之间通过燃料供应系统的互通控制阀并联连接。

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加注船的燃料供应自动控制系统，本实用新型还提出了一种LNG加注船，其包括以上所述任一所述的LNG加注船的燃料供应自动控制系统。

本实用新型实施例提供的LNG加注船的燃料供应自动控制系统，与现有技术相比，该系统包括与燃料供应系统连接的燃料供应控制模块，其中燃料供应控制模块包括互联的燃料供应控制器、紧急切断控制器和测量组件，燃料供应控制器、紧急切断控制器和测量组件将所检测到的信息通过双冗余CAN网传输给工控机、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，可通过操作面板或工控机的操作实现对LNG移动加注船的燃料供应系统的控制。并且，工作人员还可通过全船监控报警器对整个燃料供应系统进行监控。从而可知，该自动控制系统实现了对燃料供应系统远程控制，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燃料供应系统的运作，有效的解决了船用LNG燃料供应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加注船的燃料供应自动控制系统结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例中操作面板结构示意图；

图3为本实用新型一个实施例中LNG加注船的燃料供应自动控制系统原理图。

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燃料供应自动化和精确性低的问题，本实用新型提出了LNG加注船的燃料供应自动控制系统及LNG加注船。如图1所示，LNG加注船的燃料供应自动控制系统具体包括：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。该系统还包括以及一套以上与燃料供应系统连接的燃料供应模块3，燃料供应控制模块的数量与燃料供气系统数量相同，即一套燃料供气系统是由一套燃料供应模块控制的。每一套燃料供应控制模块3包括依次连接的燃料供应控制器10、紧急切断控制器11和测量组件12。其中，燃料供应控制器10、紧急切断控制器11和测量组件12通过双冗余CAN网与工控机4、全船监测报警器8连接，燃料供应控制器10、紧急切断控制器11通过硬线连接操作面板6。工控机4设置在货控室内，货控室内的电源装置5和操作面板6、工控机4依次连接，全船监测报警器8设置在驾驶室2内。

对于该自动控制系统，在货控室1和驾驶室2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，该自动控制系统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自动控制系统进行软件安装、更新和维护，实现对燃料供应控制器的控制，并且可通过工控机的显示器完成对该自动控制系统运行状态、各监测点的监测，也可以通过在显示器界面上的操作对燃料供应系统进行操作控制。货控室1和驾驶室2内还分别设置有一个以上燃料供应仪表显示板，所有燃料供应仪表显示板与测量组件12连接。根据船检规范，在货控室1设置燃料供应仪表显示板7和在驾驶室2设置燃料供应仪表显示板9，以及在货控室、驾驶室显示发动机的运行指示。当储罐或燃料罐液位高高位报警时，在驾驶台和货控台的燃料供应仪表显示板显示，并配有声光报警器。并且，报警时能关闭主阀、关停潜液泵，实现紧急切断的功能。

工控机4安装有计算机软件系统，工控机4电脑软件界面实时显示所有采集信号的状态，通过列表和图形界面相结合的方式监控燃气供应装置和系统，而且还具有参数显示与报警、图形显示、数据记录与查询、故障自检及诊断等功能。当该自动控制系统出现警报信息时，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。操作面板、燃料供应控制器、紧急切断控制器和测量组件均包括相互连接的故障自检装置和故障警报器；故障自检装置包括通讯器，通讯器与工控机连接；故障警报器与全船监测报警器连接。当每个器件自检到故障，通过通讯器传输到工控机4。而且，工控机还设置有数据记录器、数据分析器，数据记录器和数据分析器连接，其数据记录器和测量组件连接。则工控机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。工控机还可以根据记录的数据以及其分析结构，将其展现为模拟图，可通过动态参数曲线和模拟二次仪表显示，并且可将用户需要的模拟量以动态曲线和仪表形式显示，仪表的下方显示该测点的具体数值，故障时以红色指示。

如图2所示，操作面板5包括一个以上控制按钮，所有控制按钮均与电路板连接；工控机包括操作指令接收装置，操作指令接收装置与电路板连接。其中，如图2所示，操作面板包含两套燃料自动控制操作面板，设有16、29-手/自动控制方式选择旋钮，实现手动控制和自动控制的选择；设有燃料供应启动按钮17/30，实现供气的自动控制；设有发动机运行按钮18/31和发动机供气请求按钮19/32；并设有手动控制按钮，系统出液按钮20/33(对应控制图3中的出液控制阀43/44)，系统回气按钮21/34(对应控制图3中的出液控制阀46/45)，系统进气按钮22/35(对应控制图3中的LNG液货罐BOG供气控制阀48/47)，供气主阀按钮23/36(对应控制图3中的供气主阀57/58),加热器进水按钮24/37(对应控制图3中的加热器进水控制阀53/54)，冷却水进水按钮25/38(对应控制图3中的发动机冷却水控制阀62/63)，循环泵启动按钮26/39(对应控制图3中的循环泵66/67的启动)，循环泵停止按钮27/40(对应控制图3中的循环泵66/67的停止)。此外操作面板还包含循环泵68启动和停止按钮，紧急切断(SED)相关所有手动按钮)。操作面板5的控制指令及指示通过硬线连接至燃气供应控制器10、13和紧急切断控制器11、14。燃料供应控制器和紧急切断控制器的控制对象为循环泵和电磁阀。供气管路上的紧急切断阀的开启和关闭由电磁阀气控实现。燃料供应控制器10、13和紧急切断控制器11、14通过控制燃料供应系统的循环泵和电磁阀实现对燃料供应系统的控制。同样，工控机4也可以进行上述对燃料供应系统的控制操作。

两个电动循环泵互为备用，两套控制系统并联控制，气动循环泵在船电岸电转换时启用。紧急切断控制器ESD，在收到外部紧急切断命令时，立刻执行手动紧急切断，收到紧急切断命令的系统主阀关闭、发出电动循环泵停止命令。

如图2、3所示，燃料自动控制系统的操作方式有两种，分别是手动控制和自动控制。手/自动控制方式选择旋钮16/29处于自动位置上时，当收到供气请求信号后，在操作面板按下燃料供应启动按钮17/30，系统自动进入燃料供应状态，自动打开出液控制阀43/44、加热器进水控制阀53/54、发动机冷却水控制阀62/63，循环泵自动启动(循环泵66和循环泵67互为备用，循环泵66优先启动)；燃料供应状态正常后，打开供气主阀57/58进行正常供气。在正常供气过程中，LNG燃料罐42压力低于设定值时，自动打开回气阀45/46进行增压，当压力大于设定值时自动关闭回气阀45/46；当LNG液货罐41压力大于设定值时，自动关闭出液控制阀43/44，自动打开LNG液货罐BOG供气控制阀47/48进行供气。供气请求撤销或发动机停机后，自动停止供气。

在该实施例中，两套燃料供应控制模块并联控制燃料供应系统，气动循环泵在船电岸电转换时启用。当两套系统都紧急切断时，电动循环泵停止。燃料供应控制器10、紧急切断控制器11和测量组件12又通过CAN网传输数据至驾驶台的全船监测系统，可以实现该系统的数据共享。当收到气体浓度高、火灾报警、热交换器温度低、发动机故障停机、通风机失效等严重故障，立刻执行自动紧急切断。其中，测量组件12采集的信号为燃气供应装置与系统的压力、温度、液位等信号。并且，危险区域(供气冷箱、燃料罐)的变送器信号接至安全处所(货控室)后，在测量组件前端安装安全隔离栅进行安全保护。

在货控台监控电脑软件界面实时显示所有采集信号的状态，通过列表和图形界面相结合的方式监控燃气供应装置和系统。并且具有参数显示与报警、图形显示、数据记录与查询、故障自检及诊断等功能。

根据船检规范在驾控台和货控台分别设置储罐和燃料罐的液位和压力仪表，以及发动机的运行指示。对燃料罐和燃气供应系统的相关参数进行测量并通过双路冗余的CAN总线，将相关数据传输到全船报警系统。

上述燃气供应控制模块对燃气供应系统的控制，具体原理如图3所示，该控制系统实现燃料供应的远程控制，燃料供应系统设置两套燃料供应装置，通过打开出液控制阀43、44，使得LNG从LNG燃料罐42中流出，经过两根供气出液管，进入到汽化器49、51，实现LNG汽化，汽化后的天然气经50、52进行加热，使得天然气温度到达满足发动机需求的温度，进入到缓冲罐55、56中，缓冲罐的设置防止燃料供应的脉冲，起到稳定供气压力的作用，通过打开供气主阀，使得缓冲罐中的天然气进入到发动机59、60中实现对发动机的供气；两套供气系统之间设置供气系统互通控制阀，实现两套供气系统的互通，当其中一套供气系统出现故障时，另一套供气系统可同时供两台发动机40％的负荷运转，能够满足船舶基本需求。在汽化器49、51出气管路分出两根支管，一根通向加热器，另一根连接到LNG燃料罐42，通过打开回气控制阀45、46，实现汽化后的天然气回到LNG燃料罐，对储罐进行增压；当LNG燃料罐中产生BOG，使得储罐压力过高时，也同样可以通过打开回气控制阀45、46，使得LNG燃料罐中的BOG进入到供气系统中的加热器50、52，之后为发动机供气；当LNG液货罐中的BOG产生使得压力过高时，通过打开BOG供气控制阀47、48，使得LNG液货罐中的BOG进入到供气系统中的加热器50、52，之后为发动机供气。该控制系统的设计实现了远程控制操作，保证了船舶的自动化、高效化管理。

其中，该控制系统的主电源为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。

并且，上述的测量组件和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加注船的燃料供应自动控制系统，本实用新型公开了一种LNG加注船，该LNG加注船包括上述LNG加注船的燃料供应自动控制系统。

上述LNG移动加注船具有控制燃料供给的功能。其中，制燃料供给的功能主要通过燃料供应控制模块来实现，燃料供应控制系统标准规定两套，两台气机配置可以各自一套。主要通过设置在驾驶室/机旁控制箱上的2块操作面板完成本船的燃气供应控制、安全保护等功能。燃气供给时，LNG液体经汽化加热后，维持在一定压力和温度的情况下，系统通过控制相应的紧急切断阀对发动机进行供气。系统包括控制箱、燃气供应控制器、紧急切断控制器(ESD)及测量模块等。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。