压缩天然气船及其货舱通风控制系统、货舱通风控制方法与流程

本发明涉及压缩天然气海上领域，特别涉及一种压缩天然气船及其货舱通风控制系统、货舱通风控制方法。

背景技术：

压缩天然气船是指运送压缩天然气的货船，其主要用于近海、岛屿和内河之间的运输。压缩天然气船的货舱中放置有多组用于存储压缩天然气的气瓶组。

由于天然气在高浓度下具有易爆性，因此，一些船厂采用密封货舱以及在货舱中充入氮气的方式，来降低爆炸的风险。但是，此种方式需要配备氮气发生器以及一系列相对应的辅助系统，并且为了保持货舱内保持一定的压力，对货舱的强度要求高，如此，造成货舱的防爆系统复杂，制造成本上升。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的货舱的防爆系统复杂，制造成本上升的技术问题，本发明提供了一种压缩天然气船的货舱通风控制系统。

本发明另提供一种压缩天然气船，该压缩天然气船包括上述的货舱通风控制系统。

本发明又提供一种压缩天然气船的货舱通风控制方法。

本发明提供一种压缩天然气船的货舱通风控制系统，包括：

货舱，所述货舱内安装有多组气瓶组；

多个进风口，设置在所述货舱的顶部，且靠近所述货舱的第一舱壁；

至少两排风机，设置在所述货舱的顶部，且靠近与所述货舱的第二舱壁，所述第一舱壁和第二舱壁相对设置；

多个气体探头，布设在所述货舱的四个角落，且靠近所述货舱的顶部，所述气体探头用于检测所述货舱内的天然气浓度；

气体探测报警主控板，设置在压缩天然气船的货控室中，与每个气体探头电信号连接，所述气体探头将检测结果发送至所述气体探测报警主控板；

风机起动器，设置在所述货舱外的机舱中，与所述气体探测报警主控板电连接，且所述风机起动器与每个排风机电信号连接；

所述气体探测报警主控板根据所述气体探头的检测结果，通过所述风机起动器控制所述排风机高速运转与低速运转的工作模式的自动切换。

可选的，每一个排风机的下方对应设有气体探头。

可选的，所述压缩天然气船的货舱通风控制系统还包括综合控制监测系统ICMS，所述综合控制监测系统ICMS位于所述压缩天然气船的机舱中，所述综合控制监测系统ICMS与所述风机起动器电信号连接，所述综合控制监测系统ICMS通过所述风机起动器控制所述排风机的启动、关闭和工作模式的切换。

可选的，所述气体探测报警主控制板与所述综合控制检测系统ICMS电信号连接，当所述货舱内的天然气浓度超过预设的浓度时，所述综合控制检测系统ICMS进行报警。

可选的，所述压缩天然气船的货舱通风控制系统还包括多个风机冷却盘管和风机冷却盘管控制箱，所述风机冷却盘管控制箱与每个风机冷却盘管电信号连接；

所述多个风机冷却盘管设置在所述货舱内，且沿所述货舱的高度方向和宽度方向布设。

可选的，所述多个风机冷却盘管靠近所述第一舱壁，且沿所述货舱的高度方向分层布设，每一层的风机冷却盘管数量相同且间隔布设。

可选的，所述货舱的容积为2664.5m³，所述排风机为两个，所述进风口为四个，所述排风机和所述进风口相对布设，所述风机冷却盘管沿所述货舱的高度方向分布有三层，每一层的风机冷却盘数量为五个。

本发明另提供一种压缩天然气船，包括上述所述的货舱通风控制系统。

本发明又提供一种压缩天然气船的货舱通风控制方法，包括：

在对压缩天然气船的货舱中的气瓶组进行充气时，通过综合控制监测系统ICMS或风机起动器控制排风机启动高速运转的工作模式，并通过气体探测报警主控板启动气体探头，所述气体探头开始检测货舱中的天然气浓度，并将检测结果发送至所述气体探测报警主控板；

在压缩天然气船充气结束后或在运输行驶时，通过所述综合控制监测系统ICMS或所述风机起动器控制所述排风机由高速运转的工作模式切换至低速运转的工作模式；

在对压缩天然气船的气瓶组进行卸气时，通过所述综合控制监测系统ICMS或所述风机起动器控制所述排风机由低速运转的工作模式切换至高速运转的工作模式；

当所述排风机处于低速运转的工作模式时，且当所述气体探头检测到所述货舱内的天然气浓度超过预设的浓度时，所述气体探测报警主控板自动控制风机起动器切换所述排风机的工作模式，使所述排风机由低速运转的工作模式切换至高速运转的工作模式。

可选的，所述的压缩天然气船的货舱通风控制方法还包括：

在对压缩天然气船的货舱中的气瓶组进行充气时，通过风机冷却盘管控制箱启动风机冷却盘管，所述风机冷却盘管开始运行；

在压缩天然气船充气结束后，通过所述风机冷却盘管控制箱关闭所述风机冷却盘管，所述风机冷却盘管停止运行。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明的货舱通风控制系统通过在货舱的顶部设置进风口，在进风口的相对侧设置排风机，藉此，保持货舱内的空气流通，使货舱内的天然气浓度维持在安全的范围内。并且在货舱内设置气体探头，实时监测货舱内的天然气浓度，气体探测报警主控板根据气体探头的检测结果，通过风机起动器控制排风机高速运转与低速运转的工作模式的自动切换。进而在货舱内的天然气浓度过高时，将排风机切换至高速运转的工作模式，加快空气的流动，在货舱内的天然气浓度恢复至正常范围时，将排风机切换至低速运转的工作模式，减少电量的消耗，节约能源。

本发明压缩天然气船的货舱通风控制方法针对天然气压缩船在充气阶段、运输阶段和卸气阶段的不同特点，控制排风机在各个阶段的不同运转速度，充分合理地利用能量，降低能耗。并且通过气体探头实时探测货舱内的天然气浓度，当天然气的浓度过大时，气体探测报警主控板自动控制风机起动器，使风机起动器将排风机切换至高速运转的工作模式。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并于说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明的压缩天然气船的货舱的顶部示意图；

图2为本发明的压缩天然气船的货舱的截面示意图；

图3为本发明的压缩天然气船的货舱的侧部示意图。

具体实施方式

为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

压缩天然气船的艏部布设有机舱，艉部布设有上层建筑，中间区域布设有多个沿船体长度方向并排放置的货舱。用于装压缩天然气的气瓶组放置在货舱中。为防止气瓶组发生泄漏导致货舱中的天然气浓度过高，而造成安全风险，本发明在压缩天然气船上设置多个货舱通风控制系统，用于保持货舱内的空气流动，使货舱内的天然气的浓度维持在安全的范围内。

如图1和图2所示，图1为本发明的压缩天然气船的货舱的顶部示意图，图2为本发明的压缩天然气船的货舱的截面示意图。压缩天然气船的货舱通风控制系统包括货舱10、进风口11、排风机12、气体探头15、气体探测报警主控板和风机起动器（未图示）。

货舱10包括第一舱壁101和第二舱壁102，第一舱壁101和第二舱壁102相对设置，且垂直于船体的长度方向。

多组气瓶组13并排安装在舱壁10内。各组气瓶组13相互间隔，且在货舱10的中间区域形成通道14。

货舱10的顶部且靠近第一舱壁101的位置沿船体的宽度方向布设四个进风口11。除中间间隔通道14外，相邻两进风口11间隔的距离相同。

两排风机12靠近与进风口11相对的第二舱壁102，排风机12位于货舱10的顶部。

排风机12和进风口11相对布设，以确保外界空气能够充分地将货舱10内的空气置换出，保证货舱10内具有足够的换气量。

排风机12为双速排风机，高速运转时风量为44400m3/h，静压611Pa，功率消耗33.3kW；低速运转时风量为30100 m3/h，静压198Pa，功率消耗7.78kW。

在此，需注意的是，进风口11和排风机12数量的选择是根据货舱10容积大小而定的。例如，货舱容积为2664.5m³，排风机为两个，进风口为四个。

货舱10的四个角落的顶部各设有一个气体探头15，用于监测货舱10中天然气的浓度。

更佳的，如图3所示，其为本发明的压缩天然气船的货舱的侧部示意图。在每个排风机15的下方对应设置一个气体探头15。

在此，需注意的是，在本实施例中气体探头15的数量总共为六个，即货舱10的四个角落各一个，每个排风机15的下方各一个，但并不限于，该气体探头的数量可根据货舱10容积大小而定的。

该气体探头15可以是气体传感器。

每个气体探头15通过导线与气体探测报警主控板电连接。气体探测报警主控板设置在上层建筑中的货控室中。

风机起动器设置在货舱10外的机舱中。风机起动器与气体探测报警主控板电连接，且与每个排风机12电信号连接。风机起动器接收气体探测报警主控板发出的信号，并根据气体探测报警主控板发出的信号，控制排风机12高速运转与低速运转工作模式的自动切换。例如，风机起动器控制排风机12由低速运转的工作模式切换至高速运转的高速模式。

进一步，风机起动器可控制各个排风机12的启动、关闭和工作模式的切换。

压缩天然气船的货舱通风控制系统还包括综合控制监测系统ICMS（未图示），该综合控制监测系统ICMS位于压缩天然气船的机舱中。综合控制监测系统ICMS可包括控制装置和显示装置，控制装置与显示装置电连接。显示装置可用于排风机的启动、关闭等操作指示的显示以及排风机故障的显示。

控制装置与风机起动器电信号连接，控制装置通过风机起动器控制各个排风机12的启动、关闭和工作模式的切换。

控制装置与气体探测报警主控板电连接，气体探测报警主控板将气体探头检测到的天然气浓度信息反馈至控制装置。控制装置通过显示装置将货舱的天然气浓度信息进行显示，方便人员查看。当货舱内的天然气浓度超过预设的浓度时，天然气的浓度信息可进行醒目显示，以提醒相关人员注意。

进一步，该综合控制监测系统ICMS还可包括报警装置。该报警装置可以是喇叭或扩音器等发声装置。当货舱内的天然气浓度超过预设的浓度时，控制装置给报警装置一信号，报警装置发出报警声。

控制装置可以是PLC可编程逻辑控制器。

为了防止压缩天然气船在对气瓶组充气时，气瓶组放热，而造成货舱10内的温度过高，在货舱10内还设置有沿货舱10的高度方向和宽度方向布设的多个风机冷却盘管16。多个风机冷却盘管16靠近第一舱壁101，且沿货舱1的高度方向分层布设，每一层的风机冷却盘管16数量相同且等间隔布设。如图2和图3所示，风机冷却盘管16沿货舱10的高度方向分布有三层，每一层的风机冷却盘管16数量为五个。

每一台风机冷却盘管16的制冷量28.5kW，风量12000 m3/h，消耗功率1.5kW。

在此，需注意的是，在本实施例中风机冷却盘管16布设的层数和每一层的数量可根据货舱10容积大小而定的。

本发明的通风控制系统还包括风机冷却盘管控制箱，该风机冷却盘管控制箱可设置在上层建筑的货控室中。各个风机冷却盘管16与风机冷却盘管控制箱电连接。风机冷却盘管控制箱用于控制风气冷却盘管的启动和关闭。

本发明的货舱通风控制系统通过在货舱的顶部设置进风口，在进风口的相对侧设置排风机，藉此，增加货舱内的空气流通，使货舱内的天然气浓度维持在安全的范围内。并且在货舱内设置气体探头，实时监测货舱内的天然气浓度，气体探测报警主控板根据气体探头的检测结果，通过风机起动器控制排风机高速运转与低速运转的工作模式的自动切换。进而在货舱内的天然气浓度过高时，将排风机切换至高速运转的工作模式，加快空气的流动，在货舱内的天然气浓度恢复至正常范围时，将排风机切换至低速运转的工作模式，减少电量的消耗，节约能源。

具体的，当货舱内发生泄漏或者外部泄漏导致货舱内的天然气浓度超过预设的浓度时，例如，天然气的浓度超过20%时，且当排风机处于低速运转的工作模式时，气体探测报警主控板根据在气体探头探测到的天然气浓度，自动控制风机起动器切换排风机的工作模式，即，气体探测报警主控板向风机起动器发送第一切换控制信号，风机起动器根据第一切换控制信号，将排风机由低速运转的工作模式切换至高速运转的工作模式。

待所述气体探头检测到货舱内的天然气浓度恢复至正常浓度时，气体探测报警主控板向风机起动器发送第二切换控制信号，风机起动器根据第二切换控制信号将排风机由高速运转的工作模式切换至低速运转的工作模式。

本发明另提供一种压缩天然气船，该压缩天然气船包括船体，船体上设置有多个上述所述的货舱通风控制系统，用于控制各个货舱的通风。

本发明另提供一种压缩天然气船的货舱通风控制方法，上述压缩天然气船的货舱通风控制系统适用于该方法。

具体的，本发明的压缩天然气船的货舱通风控制方法，包括：

步骤S1：在对压缩天然气船的货舱中的气瓶组进行充气时，通过综合控制监测系统ICMS或风机起动器控制排风机启动高速运转的工作模式，并通过气体探测报警主控板启动气体探头，气体探头开始检测货舱中的天然气浓度，并将检测结果反馈至所述气体探测报警主控板。

在对压缩天然气船的货舱中的气瓶组进行充气时，气瓶组由于充压而增压,向货舱内释放热量，因此，排风机应启动高速运转的工作模式，以快速散热。

综合控制监测系统ICMS控制排风机启动高速运转的工作模式的过程如下：综合控制监测系统ICMS向风机起动器发送第一控制信号，风机起动器根据该第一控制信号启动排风机高速运转的工作模式。

此外，可通过手动控制风机起动器的按钮直接启动排风机高速运转的工作模式。

同时，为了加快散热，该方法还包括通过风机冷却盘管控制箱启动风机冷却盘管，风机冷却盘开始运行。

具体的，通过手动的方式使风机冷却盘管控制箱向风机冷却盘管发送一启动信号，风机冷却盘管根据该启动信号开始运行。

步骤S2: 在压缩天然气船充气结束后或在运输行驶时，通过综合控制监测系统ICMS或风机起动器控制排风机由高速运转的工作模式切换至低速运转的工作模式。

当压缩天然气船充气结束后，货舱内的温度恢复到正常温度，为了节约能量，将排风机高速运转的工作模式切换至低速运转的工作模式。

综合控制监测系统ICMS控制排风机切换工作模式的过程如下：综合控制监测系统ICMS向风机起动器发送第二控制信号风机起动器根据该第二控制信号由高速运转的工作模式切换至低速运转的工作模式。

此外，可通过手动控制风机起动器的按钮直接切换排风机的工作模式。

为了进一步节省电量，该方法还包括通过风机冷却盘管控制箱关闭风机冷却盘管，风机冷却盘管停止运行。

具体的，通过手动的方式使风机冷却盘管控制箱向风机冷却盘管发送一关闭信号，风机冷却盘管根据该关闭信号停止运行。

当排风机处于低速运转的工作模式时，气体探测报警主控板在气体探头检测到货舱内的天然气浓度超过预设的浓度时，例如，该预设的浓度可以为天然气的浓度占空气的20%，气体探测报警主控板控制风机起动器切换排风机的工作模式，即，气体探测报警主控板向风机起动器发送第一切换控制信号，风机起动器根据第一切换控制信号，将排风机由低速运转的工作模式切换至高速运转的工作模式。

在货舱内的天然气浓度超过预设的浓度时，气体探测报警主控板还会通过综合控制监测系统ICMS发出警报，以提醒相关人员注意。

待所述气体探头检测到货舱内的天然气浓度恢复至正常浓度时，气体探测报警主控板向风机起动器发送第二切换控制信号，风机起动器根据第二切换控制信号将排风机由高速运转的工作模式切换至低速运转的工作模式。

步骤S3: 在对压缩天然气船的气瓶组进行卸气时，通过综合控制监测系统ICMS或风机起动器控制排风机由低速运转的工作模式切换至高速运转的工作模式。

在压缩天然气船的气瓶组进行卸气时，气瓶组由于卸压而吸热，为防止气瓶组的温度过低，需加快排风机的排风速度，以引进大量的外界空气，供气瓶组吸热。

具体的，在压缩天然气船的气瓶组进行卸气时，综合控制监测系统ICMS向风机起动器发送第三控制信号，风机起动器根据所述第三控制信号，将排风机由低速运转的工作模式切换至高速运转的工作模式。

此外，可通过手动控制风机起动器的按钮直接切换排风机的工作模式。

本发明压缩天然气船的货舱通风控制方法针对天然气压缩船在充气阶段、运输阶段和卸气阶段的不同特点，控制排风机在各个阶段的不同运转速度，充分合理地利用能量，降低能耗。并且通过气体探头实时探测货舱内的天然气浓度，当天然气的浓度过大时，气体探测报警主控板控制风机起动器，使风机起动器将排风机切换至高速运转的工作模式。

此外，在充气阶段时，通过风机冷却盘管控制箱启动风机冷却盘管，进一步降低了货舱内的温度。在充气完后的阶段，通过风机冷却盘管控制箱关闭风机冷却盘管，进一步减少了能量的消耗。

以上仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的保护范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。