全自动控制船用双冷箱LNG燃料罐的制作方法

本实用新型属于燃料罐技术领域，具体涉及一种全自动控制船用双冷箱LNG燃料罐。

背景技术：

随着LNG新造船舶和LNG-柴油双燃料船舶技术的日益成熟，基于储罐的天然气供气系统的应用也越来越广泛。船用LNG燃料罐主要应用于LNG动力船上，存储低温液体LNG燃料，并为燃气发动机提供常温天然气。现有的船用LNG燃料罐在加注、增压气化、供气，放空等燃料罐运行全过程中仍不可避免的存在人为手动操作的情况。LNG为-162℃的低温液化天然气，对船用LNG燃料罐管路系统中的手动阀门等进行人为操作具有低温冻伤的风险。同时常见的船用LNG燃料罐中单一的LNG汽化增压供气系统增加了LNG动力船舶燃料停供的风险。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是针对上述技术的不足，提供一种避免人为手动操作的全自动控制船用双冷箱LNG燃料罐。

为实现上述目的，本实用新型所设计的全自动控制船用双冷箱LNG燃料罐，包括罐体、焊接在所述罐体一侧的主密封冷箱及管路系统；所述主密封冷箱包括箱体、与箱体进风法兰连接的进风口、与箱体出风法兰连接的出风口、与箱体卡套连接的电缆线穿线口及安装在箱体上的气密门；所述管路系统包括均与所述主密封冷箱连通的液相加注管路、气相管路、主供气管路、GUV阀箱放散管路、吹扫管路、主循环水进管路、主循环水出管路及主放空管路；所述液相加注管路的加注口与加注趸船连接，LNG通过加注口总阀Q-3分别进入上进液管道和下进液管道，上进液管道流经上进液阀V-12、上进液根部阀V-1进入罐体，下进液管道流经下进液阀V-13、下进液根部阀V-2进入罐体；

所述气相管路的气相口与趸船相连，LNG在主水浴式换热器E-1气化增压后一路通过气相阀Q-4进入趸船，另一路通过气相根部阀V-4进入罐体；

所述主供气管路的主供气口与船舶供气管路相连通，罐体中的LNG通过出液根部阀V-3、供液阀Q-6进入主密封冷箱中的主水浴换热器E-1，LNG在主水浴换热器E-1中换热气化进入缓冲罐H-1，经过燃气互锁阀Q-7进入船舶供气管路；罐体中的LNG经过下进液根部阀V-2、增压液阀Q-5进入主水浴式换热器E-1进行气化；

所述主放空管路经过紧急放空阀Q-10与主密封冷箱的放空口相连；

且所述加注口总阀Q-3、气相阀Q-4、供液阀Q-6、燃气互锁阀Q-7及增压液阀Q-5均与PLC电连。

进一步地，还包括焊接在所述罐体另一侧的副密封冷箱，副密封冷箱的结构与主密封冷箱的结构相同；所述管路系统还包括均与所述副密封冷箱相通的副供气管路、副循环水出管路、副循环水进管路及副放空管路；其中，所述副供气管路通过管路与所述吹扫管路连通，所述副放空管路通过管路与所述主放空管路连通。

进一步地，所述副供气管路的副供气口与船舶供气管路相连，罐体中的LNG通过出液根部阀V-6后一路经过供液阀Q-1进入副密封冷箱中的副水浴换热器E-2换热气化后一路进入缓冲罐H-2，经过燃气互锁阀Q-8进入船舶供气管路；LNG在副水浴换热器E-2换热气化后另一路经过气相根部阀V-7进入罐体，LNG通过出液根部阀V-6后另一路经过增压液阀Q-2进入副水浴式换热器E-2进行气化；且所述供液阀Q-1、燃气互锁阀Q-8及增压液阀Q-2均与PLC电连。

进一步地，还包括一端与所述主密封冷箱相连、另一端与所述副密封冷箱相连的仪表风管路。

进一步地，所述吹扫管路的吹扫口分四路，第一路经过吹扫截止阀V-8、吹扫止回阀Z-1进入进液管道，第二路经过吹扫截止阀V-9、吹扫止回阀Z-2进入气相管路，第三路经过吹扫截止阀V-10、吹扫止回阀Z-3进入主供气管路，第四路经过吹扫截止阀V-11、吹扫止回阀Z-4进入副供气管道，副供气吹扫管道经过吹扫止回阀Z-4、吹扫截止阀V-11与吹扫截止阀V-10相连。

进一步地，所述罐体的溢流口经过溢流根部阀V-5、溢流阀Q-9直接放空，且所述溢流阀Q-9与PLC电连。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：本实用新型全自动控制船用双冷箱LNG燃料罐在LNG加注、增压、气化、供气、放空等装置正常运行过程中，均采用控制系统远程控制低温气动紧急切断阀的启闭，避免人为手动操作低温阀门造成人员冻伤的风险；同时，主密封冷箱和副密封冷箱的供气系统互为补充，即LNG供气系统一备一用，大大减小船舶发动机燃料停供的风险，保证发动机供气的可持续性。

附图说明

图1为本实用新型全自动控制船用双冷箱LNG燃料罐结构示意图；

图2为图1的电路原理图。

图中各部件标号如下：

罐体1、主密封冷箱2、副密封冷箱3、副放空管路4、液相加注管路5、气相管路6、主供气管路7、副供气管路8、GUV阀箱放散管路9、吹扫管路10、主循环水进管路11、副循环水进管路12、主循环水出管路13、副循环水出管路14、主放空管路15、出风口16、气密门17、进风口18、仪表风管路19、电缆线穿线口20。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1所示为全自动控制船用双冷箱LNG燃料罐，包括罐体1、焊接在罐体1一侧的主密封冷箱2、焊接在罐体1另一侧的副密封冷箱3及管路系统；主密封冷箱2包括箱体、与箱体进风法兰连接的进风口18、与箱体出风法兰连接的出风口16、与箱体卡套连接的电缆线穿线口20及安装在箱体上的气密门17，副密封冷箱3的结构与主密封冷箱2的结构相同，在此不再赘述。管路系统与主密封冷箱2和副密封冷箱3均密封连接，主密封冷箱2和副密封冷箱3内管阀和设备检修时，将箱体上的气密门17打开，罐体加注或正常工作时，将气密门17关闭，保证主密封冷箱2和副密封冷箱3内部的气密性。

再次如图1所示，管路系统包括均与主密封冷箱2连通的液相加注管路5、气相管路6、主供气管路7、GUV阀箱放散管路9、吹扫管路10、主循环水进管路11、主循环水出管路13及主放空管路15，以及均与副密封冷箱3相通的副供气管路8、副循环水出管路14、副循环水进管路12及副放空管路4，还包括一端与主密封冷箱2相连、另一端与副密封冷箱3相连的仪表风管路19，其中，副供气管路8通过管路与吹扫管路10连通，副放空管路4通过管路与主放空管路15连通，罐体双侧冷箱供气系统一备一用。

如图2所示为图1的原理图，液相加注管路5的加注口与加注趸船连接，LNG通过加注口总阀Q-3分别进入上进液管道和下进液管道，上进液管道流经上进液阀V-12、上进液根部阀V-1进入罐体，下进液管道流经下进液阀V-13、下进液根部阀V-2进入罐体；

气相管路6的气相口与趸船相连，LNG在主水浴式换热器E-1气化增压后一路通过气相阀Q-4进入趸船增压，另一路通过气相根部阀V-4进入罐体增压；

主供气管路7的主供气口与船舶供气管路相连通，罐体中的LNG通过出液根部阀V-3、供液阀Q-6进入主密封冷箱中的主水浴换热器E-1，LNG在主水浴换热器E-1中换热气化进入缓冲罐H-1，经过燃气互锁阀Q-7进入船舶供气管路；罐体中的LNG经过下进液根部阀V-2、增压液阀Q-5进入主水浴式换热器E-1进行气化增压，一路通过气相阀Q-4进入趸船增压，另一路通过气相根部阀V-4进入罐体增压；

副供气管路8的副供气口与船舶供气管路相连，罐体中的LNG通过出液根部阀V-6后一路经过供液阀Q-1进入副密封冷箱中的副水浴换热器E-2换热气化后一路进入缓冲罐H-2，经过燃气互锁阀Q-8进入船舶供气管路；LNG在副水浴换热器E-2换热气化后另一路经过气相根部阀V-7进入罐体，LNG通过出液根部阀V-6后另一路经过增压液阀Q-2进入副水浴式换热器E-2进行气化增压，通过气相根部阀V-4进入罐体增压；

吹扫管路10分四路，第一路经过吹扫截止阀V-8、吹扫止回阀Z-1进入进液管道，第二路经过吹扫截止阀V-9、吹扫止回阀Z-2进入气相管路，第三路经过吹扫截止阀V-10、吹扫止回阀Z-3进入主供气管路，第四路经过吹扫截止阀V-11、吹扫止回阀Z-4进入副供气管道，副供气吹扫管道经过吹扫止回阀Z-4、吹扫截止阀V-11与吹扫截止阀V-10相连。主密封冷箱2中，打开吹扫截止阀V-8、吹扫截止阀V-9和吹扫截止阀V-10，氮气通过吹扫口进入吹扫管路，分别经过吹扫截止阀V-8、吹扫止回阀Z-1，吹扫截止阀V-9、吹扫止回阀Z-2，吹扫截止阀V-10、吹扫止回阀Z-3进入加注管路、气相管路和供气管路进行吹扫；副密封冷箱3中，打开吹扫截止阀V-11，氮气通过吹扫口进入吹扫管路，分别经过吹扫截止阀V-11、吹扫止回阀Z-4进入供气管路进行吹扫；

主放空管路15经过紧急放空阀Q-10与主密封冷箱2的放空口相连，副放空管路4通过管道与主密封冷箱2相连；

主循环水进管路11和主循环水出管路13均与主水浴式换热器E-1相连，副循环水进管路12和副循环水出管路14均与副水浴式换热器E-2相连；

罐体的溢流口经过溢流根部阀V-5、溢流阀Q-9直接放空。

上述供液阀Q-1、增压液阀Q-2、加注口总阀Q-3、气相阀Q-4、增压液阀Q-5、供液阀Q-6、燃气互锁阀Q-7、燃气互锁阀Q-8、溢流阀Q-9、紧急放空阀Q-10均采用的是低温气动紧急切断阀，且液阀Q-1、增压液阀Q-2、加注口总阀Q-3、气相阀Q-4、增压液阀Q-5、供液阀Q-6、燃气互锁阀Q-7、燃气互锁阀Q-8、溢流阀Q-9和紧急放空阀Q-10均与PLC电连，可远程控制完成对低温气动紧急切断阀的启闭，避免手动对低温阀门的操作。本实施例中，低温气动紧急切断阀为DJ6B61F-16P型低温气动紧急切断阀，PLC采用西门子200SMART PLC系统。上进液根部阀V-1、下进液根部阀V-2、出液根部阀V-3、气相根部阀V-4、溢流根部阀V-5、出液根部阀V-6、气相根部阀V-7、吹扫截止阀V-8、吹扫截止阀V-9、吹扫截止阀V-10、吹扫截止阀V-11、上进液阀V-12、下进液阀V-13均为手动截止阀。

上述所有阀门中除了吹扫截止阀V-8、吹扫截止阀V-9、吹扫截止阀V-10和吹扫截止阀V-11为常闭外，其余的所有阀门均为常开。

上进液根部阀V-1、下进液根部阀V-2、上进液阀V-12、下进液阀V-13均为常开阀，LNG加注时，手动触发控制室内加注按钮，PLC的DIO端口接收数字触发信号，并针对该信号做出相应操作，输出高电平，打开加注管路加注口总阀Q-3，进行罐体燃料加注；当加注趸船压力过低时，PLC的DIO端口接收数字触发信号，并针对该信号做出相应操作，输出高电平，打开气化增压管路增压液阀Q-5和气相阀Q-4，进行LNG气化并对加注趸船进行增压；当船用LNG燃料罐正常供气时，PLC的DIO端口接收数字触发信号，并针对该信号做出相应操作，输出高电平，打开供气管路供液阀Q-6和燃气互锁阀Q-7，LNG从罐体1流出进入主水浴式换热器E-1换热气化，通过缓冲罐H-1进入发动机供气管路，为船体发动机提供燃料。当管路内压力过高时，PLC将0-1.6MPa压力值转换成4-20mA电流信号，模拟量输入AI端口，控制PLC数据量输出DO上电，开启紧急放空阀Q-10，进行高压紧急放空。当主密封冷箱2内供气管路系统发生故障，可启动副密封冷箱3内供气系统，PLC的DIO端口接收数字触发信号，并针对该信号做出相应操作，输出高电平，打开供气管路供液阀Q-1和燃气互锁阀Q-8，罐体1内LNG流入副水浴式换热器E-2进行换热气化，通过缓冲罐H-2进入供气管路，实现对发动机连续供气，保证发动机燃料供给需求。当罐体1内压力过低，PLC将0-1.6MPa压力值转换成4-20mA电流信号，模拟量输入AI端口，控制PLC数据量输出DO上电，打开气化增压管路增压液阀Q-2，LNG通过副水浴式换热器E-2换热气化，对罐体1进行增压。

本实用新型全自动控制船用双冷箱LNG燃料罐在LNG加注、增压、气化、供气、放空等装置正常运行过程中，均采用控制系统远程控制低温气动紧急切断阀的启闭，避免人为手动操作低温阀门造成人员冻伤的风险；同时，主密封冷箱和副密封冷箱的供气系统互为补充，即LNG供气系统一备一用，大大减小船舶发动机燃料停供的风险，保证发动机供气的可持续性。

表1为在低温管路中操作本实用新型全自动控制船用双冷箱LNG燃料罐与手动阀LNG燃料罐冻伤风险对比。

表1