本发明涉及一种用于控制到用于轮船的发动机的燃料供应的系统和方法，且更确切地说，涉及一种用于控制到用于轮船的发动机的燃料供应的系统，其包含液化天然气由泵抽吸且被气化的系统操作地带，和从所述系统操作地带接收所述被抽吸和气化的lng且将所述lng供应到所述发动机的供应器操作地带，其中所述系统操作地带被设定以具有比所述供应器操作地带高的预设定压力且独立于所述供应器操作地带加以控制，和一种燃料供应控制方法。
背景技术：
近年来，液化天然气(liquefiednaturalgas；lng)或液化石油气(liquefiedpetroleumgas；lpg)的使用已迅速地在全世界扩展开来。
明确地说，液化天然气(liquefiednaturalgas；lng)归因于在燃烧后较少的污染物排出，是环保的，且日益用于各种领域中。
液化天然气(liquefiednaturalgas；lng)为通过将主要由甲烷(methane)组成的天然气冷却到约-162℃而获得的无色透明液体，且具有天然气的体积的约1/600的体积。因此，天然气被液化成lng以用于高效运输，且lng运输船用于lng的海上运输。
伴随着关于轮船的加强的国际和国家法规，对用于轮船的环保高效率燃料的兴趣也已增加。在此类燃料当中，能够使用通过lng的天然或强迫气化获得的蒸发气体的双燃料(dualfuel；df)发动机被开发且用于轮船。
技术实现要素：
[技术问题]
在将lng作为用于轮船的燃料的使用中，在低温状态中的lng在压力上必须增大，且接着取决于发动机的压力和温度条件而气化。
在轮船发动机，例如推进发动机中，由于所述发动机的负荷(load)可取决于轮船的航行速度而变化，因此有必要取决于发动机的负荷而变化燃料的供应压力。
为此目的，可提供到在燃料供应管线中的发动机的前端的阀以改变打开的程度。然而，当整个系统的操作取决于此阀时，可存在问题，例如，归因于阀的薄层的损坏和阀的使用寿命的减少，对阀的频繁修理和替换。
另外，可迅速地关闭阀，以便阻挡到发动机的燃料供应，由此造成系统的压力的突然增大。
本发明的实施例解决此类问题，且提供可通过允许取决于发动机的负荷的变化的可变燃料供应来保证到发动机的燃料的稳定供应的燃料供应控制系统。
[技术解决方案]
根据本发明的一个方面，一种用于控制到用于轮船的发动机的燃料供应的系统包含：lng由泵抽吸且被气化的系统操作地带；和从所述系统操作地带接收所述被抽吸和气化的lng且将所述lng供应到所述发动机的供应器操作地带，其中所述系统操作地带的预设定压力被设定以高于所述供应器操作地带的预设定压力。
所述系统操作地带可包含：高压泵，其抽吸lng；气化器，其使由所述高压泵抽吸的所述lng气化；和回流管线，引入到所述气化器的所述抽汲的lng通过所述回流管线从所述高压泵的下游返回到存储槽或所述高压泵的上游。
所述系统操作地带可包含：再循环阀，其被提供到所述回流管线；第一压力检测单元，其检测在所述气化器的下游侧的所述系统操作地带的压力；和第一控制器，其接收由所述第一压力检测单元检测到的压力值，且取决于所述系统操作地带的所述预设定压力来控制所述再循环阀的打开的程度和所述高压泵的速度以控制所述系统操作地带的所述压力。
所述系统可进一步包含：热媒循环管线，使用于使所述气化器中的所述lng气化的热媒循环通过所述热媒循环管线；热媒泵，其被提供到所述热媒循环管线且抽吸待引入到所述气化器的所述热媒；和热媒加热器，其加热在所述热媒泵的下游侧的所述热媒。
所述供应器操作地带可包含：供应管线，通过所述供应管线将由所述气化器气化的所述lng供应到所述发动机；主气体阀，其被提供到所述供应管线；和排气管线，其在所述主气体阀的上游侧从所述供应管线分支，且当所述供应管线的所述压力增大超过所述供应器操作地带的所述预设定压力时，关闭所述主气体阀且通过所述排气管线排放所述被气化的lng。
所述供应器操作地带可包含：压力调节阀，其被提供到所述排气管线；第二压力检测单元，其检测在所述主气体阀的下游侧的所述供应器操作地带的所述压力；和第二控制器，其接收由所述第二压力检测单元检测到的压力值，且取决于所述供应器操作地带的所述预设定压力来控制所述主气体阀和所述压力调节阀的打开或关闭以控制所述供应器操作地带的所述压力。
所述系统可进一步包含：第一断流阀，其安置于所述气化器的下游；和第二断流阀，其安置于所述排气管线从所述供应管线分支的点的上游。
根据本发明的另一个方面，一种控制到用于轮船的发动机的燃料供应的方法包含：1)使用泵抽吸lng，接着为使所述lng气化；和2)将所述被抽吸和气化的lng供应到用于轮船的所述发动机，其中通过将执行步骤1的地带的预设定压力设定为高于执行步骤2)的地带的预设定压力来进行操作。
可基于被抽吸和气化的lng的检测到的压力值通过控制泵的速度或通过使被抽吸的lng返回到存储槽或泵的上游侧来控制执行步骤1)的地带的压力。
基于引入到用于轮船的发动机内的被抽吸和气化的lng的检测到的压力值，当引入到用于轮船的发动机内的被抽吸和气化的lng的压力高于执行步骤2)的地带的预设定压力时，可通过关闭阀以阻挡所述被抽吸和气化的lng到发动机内的供应同时从执行步骤2)的地带排放被气化的lng来控制执行步骤2)的地带的压力。
根据本发明的另一个方面，一种用于控制到用于轮船的发动机的燃料供应的系统包含：lng由泵抽吸且被气化的系统操作地带；和从所述系统操作地带接收所述被抽吸和气化的lng且将所述lng供应到所述发动机的供应器操作地带，其中所述系统操作地带的压力是独立于所述供应器操作地带的所述压力控制。
根据本发明的再一方面，一种控制到用于轮船的发动机的燃料供应的方法包含：1)使用泵抽吸lng，接着为使所述lng气化；和2)将所述被抽吸和气化的lng供应到用于轮船的所述发动机，其中独立于执行步骤2)的地带的压力控制执行步骤1)的地带的压力。
[有利效应]
本发明的实施例提供一种用于控制到用于轮船的发动机的燃料供应的系统，其包含lng由泵抽吸且被气化的系统操作地带，和从系统操作地带接收被抽吸和气化的lng且将lng供应到发动机的供应器操作地带，其中系统操作地带被设定以具有比供应器操作地带高的预设定压力且独立于供应器操作地带控制，和一种燃料供应控制方法。
因而，在将燃料直接供应到发动机内前，强迫燃料通过系统操作地带，且独立于供应器操作地带控制系统操作地带，借以可稳定地达成可变燃料供应。
此外，由于供应压力的控制不仅仅由主气体阀执行，因此可延长阀的使用寿命以减少用于阀的维修和替换的成本，同时防止系统的操作中断。
附图说明
图1是根据本发明的一个示范性实施例的用于控制到用于轮船的发动机的燃料供应的系统的示意图。
具体实施方式
[最佳模式]
本发明的上述和其它方面、优点和目标将从附图和本发明的以下示范性实施例的描述变得显而易见。
下文将参看附图详细描述本发明的示例性实施例。将由相似参考数字表示相似组件。
图1是根据本发明的一个示范性实施例的用于控制到用于轮船的发动机(e)的燃料供应的系统的示意图。
参看图1，根据此示范性实施例的燃料供应控制系统是一种用于控制到用于轮船的发动机(e)的燃料供应的系统，且包含lng由泵抽吸且被气化的系统操作地带(100)，和从系统操作地带(100)接收被抽吸和气化的lng且将lng供应到发动机(e)的供应器操作地带(200)，其中系统操作地带(100)的预设定压力被设定以高于供应器操作地带(200)的预设定压力。
如本文所使用，术语“轮船”不仅指例如lng运输船或lng燃料船(lngfueledship；lfs)的轮船，而且还指例如lng-fspp(浮动存储电厂)的海上工厂，且包含具有接收lng作为用于推进或发电的燃料的发动机的所有种类的轮船或海上结构。
用于此类轮船的发动机(e)可包含例如df发动机或me-gi发动机。在此实施例中，用于轮船的发动机(e)可为高压气体喷射发动机，或接收150到400巴的高压气体作为燃料的me-gi(man电气喷射)发动机。
me-gi发动机可在轮船中使用，且为lng运输船的高压天然气喷射发动机，其被开发以减少氮氧化物(nox)和硫氧化物(sox)的排出。me-gi发动机可装备于轮船或海上结构，例如lng运输船和类似者中，所述轮船或海上结构将lng存储于能够耐受在lng的运输期间的低温条件的存储槽中，且可使用天然气和柴油作为燃料。me-gi发动机取决于其负荷需要约150到400绝对巴(绝对压力)的高气体供应压力，且通过减少污染物的排出，例如，如与输出相同功率电平的柴油发动机相比，将二氧化碳减少23％，将氮化合物减少80％，和将含硫化合物减少95％或更多，而聚焦为对生态环境友好的下一代发动机。为了lng到me-gi发动机的供应，燃料供给系统被配置以供应在存储槽中产生的蒸发气体bog或以在lng于高压力下压缩后供应通过lng的气化获得的被气化的lng。
对于此燃料供应，根据此实施例的系统操作地带(100)具备被配置以抽吸lng的高压泵(110)和使由高压泵(110)抽吸的lng气化的气化器(120)，且构成热媒供应地带(300)以供应执行与气化器(120)中的lng的热交换的热媒。
热媒供应地带(300)可具备：热媒循环管线(hl)，使用于气化器(120)中的lng的气化的热媒循环通过所述热媒循环管线；热媒泵(310)，其被提供到热媒循环管线(hl)且抽吸待引入到气化器(120)内的热媒；热媒加热器(320)，其安置于热媒泵(310)的下游且加热热媒；热媒槽(330)，其安置于气化器(120)的下游且存储已经受在气化器(120)中的热交换的热媒；和类似者。举例来说，作为将热量供应到气化器(120)的热媒，可使用乙二醇水(glycolwater)，且热媒加热器(320)可使用由在轮船的内燃机中产生的废热产生的蒸汽加热热媒。
为了系统操作地带(100)中的压力控制，系统操作地带(100)包含回流管线(rl)，通过所述回流管线使引入到气化器(120)内的抽吸的lng从高压泵(110)的下游侧返回到存储槽(未图示)或高压泵(110)的上游侧，且回流管线(rl)具备再循环阀(130)。
此外，系统操作地带(100)具备第一压力检测单元(140)，其检测在所述气化器(120)的下游侧的系统操作地带(100)的压力；和第一控制器(150)，其接收由第一压力检测单元(140)检测到的压力值，且通过根据系统操作地带(100)的预设定压力调节再循环阀(130)的打开的程度和高压泵(110)的速度(rpm)来控制系统操作地带(100)的压力。
供应器操作地带(200)具备：供应管线(sl)，其用于将由气化器(120)气化的lng供应到发动机(e)；和主气体阀(210)，其被提供到供应管线(sl)以打开或关闭供应管线(sl)。
为了供应器操作地带(200)中的压力控制，供应器操作地带(200)包含在主气体阀(210)的上游侧从供应管线(sl)分支的排气管线(vl)、提供到排气管线(vl)的压力调节阀(220)和检测在主气体阀(210)的下游侧的供应器操作地带(200)的压力的第二压力检测单元(230)。
由第二压力检测单元(230)检测到压力值被发送到第二控制器(240)，第二控制器通过关闭主气体阀(210)同时允许当供应管线(sl)的压力高于供应器操作地带(200)的预设定压力时将被气化的lng排放到排气管线(vl)来控制供应器操作地带(200)的压力。根据用于轮船的发动机(e)的负荷，将供应器操作地带(200)的预设定压力设定到所需的供应器压力，且当确定供应器操作地带的压力超过此压力值时，通过关闭主气体阀(210)同时打开压力调节阀(220)使得按对应于过剩压力的量将气体排放到通风口桅杆来调节供应器操作地带(200)的压力。
以此方式，第二控制器(240)通过取决于供应器操作地带(200)的预设定压力控制主气体阀(210)和压力调节阀(220)的打开/关闭来控制供应器操作地带(200)的压力。
因而，在根据此实施例的系统中，将系统操作地带(100)的预设定压力设定为高于供应器操作地带(200)的预设定压力，且独立地控制每一操作地带，由此实现取决于发动机负荷(load)进行燃料供给系统的可变操作。
在此实施例中，允许在将燃料直接供应到发动机内前燃料穿过系统操作地带(100)，由此减小供应压力的偏差。另外，由于将系统操作地带(100)的预设定压力设定为高于供应器操作地带(200)的预设定压力，因此可保证过剩部分，甚至在发动机的输出迅速增大后，由此提供减少跟随时间的优势。
在燃料供给系统的操作中，可取决于发动机和燃料供给系统的安装位置，通过实际调试程序来确定设定为高于供应器操作地带(100)的预设定压力的系统操作地带(100)的预设定压力。举例来说，当使用me-gi发动机且供应器操作地带的压力为230巴时，可将系统操作地带的预设定压力设定为比供应器操作地带的预设定压力高约20巴，且当供应器操作地带为300巴时，可将系统操作地带的预设定压力设定为比供应器操作地带的预设定压力高约5巴。
在根据此实施例的系统中，可将第一断流阀(160)安置于气化器(120)的下游，且可将第二断流阀(250)安置于排气管线(vl)从供应管线(sl)分支的点的上游。通过将操作地带相互划分的截流阀的此配置，可控制所述系统使得可设定操作地带中的每一个以具有不同预设定压力。
在根据本发明的系统中，如下执行燃料供应。
通过包含以下步骤的方法来达成到用于轮船的发动机(e)的燃料供应：1)使用泵抽吸lng，接着使lng气化；和2)将被抽吸和气化的lng供应到用于轮船的发动机(e)。
在本发明中，通过将执行步骤1的地带的预设定压力，即，系统操作地带(100)的预设定压力，设定为高于执行步骤2)的地带的预设定压力即，供应器操作地带(200)的预设定压力，来操作系统。
如上所述，可基于被抽吸和气化的lng的检测到的压力值通过控制泵的速度(rpm)或通过使被抽吸的lng返回到存储槽或泵的上游侧(rl)来控制系统操作地带(100)的压力。
此外，如上所述，基于引入到用于轮船的发动机的被抽吸和气化的lng的检测到的压力值，当引入到发动机(e)的被抽吸和气化的lng的压力高于供应器操作地带(200)的预设定压力时，可通过关闭阀以阻挡被抽吸和气化的lng到发动机(e)内的供应同时通过从供应管线(sl)分支的排气管线(vl)将被气化的lng排放到通风口桅杆(ventmast)来控制供应器操作地带的压力。
所属领域的技术人员显而易见，本发明不限于以上实施例，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下作出各种修改或变化。