CN114109659B

CN114109659B - 一种lpg燃料管路控制方法

Info

Publication number: CN114109659B
Application number: CN202111422349.0A
Authority: CN
Inventors: 孙瑞; 钟良省; 王杨志; 张宝辉; 张敏川; 袁华风; 武超; 刘鹤
Original assignee: China Merchants Heavy Industry Shenzhen Co Ltd
Current assignee: China Merchants Heavy Industry Shenzhen Co Ltd
Priority date: 2021-11-26
Filing date: 2021-11-26
Publication date: 2022-12-16
Anticipated expiration: 2041-11-26
Also published as: CN114109659A

Abstract

本发明公开了一种LPG燃料管路控制方法，涉及LNG动力船舶管路控制技术领域。包括水乙二醇系统启动并循环到稳定状态、低压泵启动、高压泵启动，燃料供应系统到达预备状态、主机燃油供给达到指定工作压力和温度、主机加载至小负荷运转、主机加载至正常运转负荷、主机停机。该船舶主机内的发动机可以使用LPG作为燃料，降低成本，同时可以实现自动对燃料加温、加压、冷却、减压、惰化、气液分离操作，并可将富余超压燃料回流利用，通过水乙二醇系统，不仅可以实现对LPG燃料的加温和冷却，并且自身温度也可被另外的热源和冷源来调节，通过燃料供应系统自动控制设备运行，并与主机控制系统启停配合，自动化操作，符合经济效益，应用前景广阔。

Description

一种LPG燃料管路控制方法

技术领域

本发明涉及LNG动力船舶管路控制技术领域，具体为一种LPG燃料管路控制方法。

背景技术

在LNG动力船舶上，一般供给船舶主机燃烧的都是经过汽化器汽化后的天然气体，气体直接进入主机气缸，由于气体的可压缩性，一般不需要回路，现在LPG主机船舶上，因为LPG即液态石油气直接喷入主机气缸燃烧做功，出于液体不可压缩容易超压的考虑，就需要设置回液管，将超压富余燃料返回并收集。

LPG进入主机需要50bar±2的高压和35℃±8的温度，LPG在燃料罐采用低温-45℃存储，存储压力低于5bar，所以LPG需要经过加压加热处理后进入主机，而多余LPG回流进入燃料罐前则需要进行降温减压处理，但是目前LNG的燃料管路控制方法无法满足LPG燃料使用。

发明内容

本发明提供了一种LPG燃料管路控制方法，以解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种LPG燃料管路控制方法，包括以下步骤：

S1、水乙二醇系统启动并循环到稳定状态；

S2、低压泵启动；

S3、高压泵启动，燃料供应系统到达预备状态；

S4、主机燃油供给达到指定工作压力和温度；

S5、主机加载至小负荷运转；

S6、主机加载至正常运转负荷；

S7、主机停机；

S8、燃料供应系统进入待机；

S9、低压泵和高压泵停机,主机燃料管路惰化；

S10、水乙二醇系统停止循环。

进一步的，所述S1中的水乙二醇系统由水乙二醇管、水乙二醇泵、加热交换器、冷却交换器、冷热交换器、比例阀八、热源管、比例阀九、冷源管以及出口管组成，水乙二醇系统运行时，水乙二醇管内充满水乙二醇液体，水乙二醇泵让液体在水乙二醇管内进行闭式循环,并经加热交换器对液体进行加温，经冷却交换器对回流的高温液体进行冷却。

进一步的，所述S1中，启动水乙二醇系统并循环到稳定状态时，水乙二醇管内充满水乙二醇液体，启动水乙二醇泵，让液体在水乙二醇管内进行闭式循环，打开低压泵出口比例阀一,打开高压泵出口比例阀三，通过燃料供应系统将乙二醇系统设定运行为一段时间,水乙二醇泵参数反馈到燃料供应系统以确定水乙二醇系统循环到稳定状态。

进一步的，所述S3中的燃料供应系统通过导线控制低压泵、高压泵、水乙二醇泵、远传压力表一、远传压力表二、远传压力表三、远传温度表一、远传温度表二、远传温度表三、远传温度表四、远传温度表五、气液缓冲罐，比例阀一、比例阀二、比例阀三、比例阀四、比例阀五、比例阀六、比例阀七、比例阀八、比例阀九、比例阀十以及定时器，实现对燃料的输送、加温、加压、冷却、减压、惰化以及气液分离作业。

进一步的，所述S2中，启动低压泵前，需要将水乙二醇系统持续运转直到远传温度表二显示为28度-35度，所述S3中高压泵启动前，需要低压泵持续运行一段时间,远传压力表一数值达到19bar后，启动高压泵，等待5-10秒，通过燃料供应系统设定当远传压力表二数值达到42bar和远传温度表一温度达到38度，并稳定保持时，传输信号到主机控制系统，主机控制系统与船舶主机通过导线连接，主机控制系统用于控制比例阀十，实现对惰气源的控制

进一步的，所述S4中，通过燃料供应系统改变设定，运行直到远传压力表二压力达到指定值50bar，远传温度表一在指定温度范围36度-43度，远传压力表二的压力同样通过与比例阀三、比例阀四以及高压泵关联调节来实现，远传温度表一通过与比例阀八以及比例阀九关联调节实现。

进一步的，所述S5中，通过主机控制系统调整船舶主机负荷为5％-10％额定功率区间，开启定时器，等待时间60-80秒，保持比例阀六开启，比例阀五和比例阀七关闭，所述S6中，通过主机控制系统调整船舶主机负荷到正常工作状态,此时燃料供应系统通过自动调节控制燃料管一、燃料管二以及燃料管三的启闭状态。

进一步的，所述S7中，主机控制系统控制船舶主机停机，然后燃料供应系统控制比例阀六关闭，比例阀五和比例阀七开启，燃料返回变成经过缓冲罐来循环,液体燃料经燃料管七返回燃料罐，所述S8中，通过燃料供应系统设定远传压力表二的压力控制在42bar,远传压力表二的压力与比例阀三、比例阀四以及高压泵关联，调节比例阀三、比例阀四阀门的开度，通过燃料管四让燃料部分回流，来调节远传压力表二的压力在指定值42bar，然后开启定时器，等待时间800-1000秒。

进一步的，所述S9中，当定时器等待时间完成后，燃料供应系统控制停止低压泵和高压泵，然后设定定时器，等待时间15-20秒，然后关闭比例阀一、比例阀二、比例阀三以及比例阀四，接下来，主机控制系统控制控制阀开启，惰气通过惰气管将剩余燃料进行吹除，燃料和惰气混合物从燃料管五被吹除至气液缓冲罐，并在气液缓冲罐内进行分离，液体被收集在罐底，其余气体另行排放，开启定时器，持续吹除60-100秒后，比例阀五、比例阀七以及比例阀十关闭,主机燃料管路惰化完成。

进一步的，所述S10中，主机燃料管路惰化完成后，开启定时器，等待250-350秒,然后燃料供应系统控制水乙二醇泵停止。

与现有技术相比，本发明提供了一种LPG燃料管路控制方法，具备以下有益效果：

该LPG燃料管路控制方法，该船舶主机内的发动机可以使用LPG作为燃料，降低成本，同时可以实现自动对燃料加温、加压、冷却、减压、惰化、气液分离操作，并可将富余超压燃料回流利用，通过水乙二醇系统，不仅可以实现对LPG燃料的加温和冷却，并且自身温度也可被另外的热源和冷源来调节，通过燃料供应系统自动控制设备运行，并与主机控制系统启停配合，自动化操作，符合经济效益，应用前景广阔。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的管路示意图。

图中：1、水乙二醇泵；2、低压泵；3、高压泵；4、燃料罐；5、燃料管一；6、燃料管二；7、燃料管三；8、燃料管四；9、燃料管五；10、燃料管六；11、燃料管七；12、燃料管八；13、热源管；14、冷源管；15、出口管；16、气液缓冲罐；17、比例阀一；18、比例阀二；19、比例阀三；20、比例阀四；21、比例阀五；22、比例阀六；23、比例阀七；24、比例阀八；25、比例阀九；26、比例阀十；27、加热交换器；28、冷却交换器；29、冷热交换器；30、远传压力表一；31、远传压力表二；32、远传压力表三；33、船舶主机；34、变频器；35、定时器；36、减压阀；37、远传温度表一；38、远传温度表二；39、远传温度表三；40、远传温度表四；41、远传温度表五；42、水乙二醇管；43、惰气管；44、远传温度表六。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明公开了一种LPG燃料管路控制方法，包括以下步骤：

S1、水乙二醇系统启动并循环到稳定状态，启动水乙二醇系统并循环到稳定状态时，水乙二醇管42内充满水乙二醇液体，启动水乙二醇泵1，让液体在水乙二醇管42内进行闭式循环，打开低压泵2出口比例阀一17,打开高压泵3出口比例阀三19，通过燃料供应系统将乙二醇系统设定运行为一段时间,水乙二醇泵1参数反馈到燃料供应系统以确定水乙二醇系统循环到稳定状态；

S2、低压泵2启动，启动低压泵2前，需要将水乙二醇系统持续运转直到远传温度表二38显示为28度-35度，打开并关联比例阀八24以及比例阀九25，通过热源管13或冷源管14的输入换热媒介，在冷热交换器29里与水乙二醇进行热交换，以将25远传远传温度表显示调节为28度-35度，然后启动B1低压泵2，等待一段时间(5-10秒)；

S3、高压泵3启动，燃料供应系统到达预备状态，参阅图2，图中FSS为燃料供应系统，高压泵3启动前，需要低压泵2持续运行一段时间,远传压力表一30数值达到p3为19bar后，启动高压泵3，等待5-10秒，通过燃料供应系统设定当远传压力表二31数值达到p2为42bar和远传温度表一37温度达到38度，并稳定保持时，传输信号到主机控制系统，参阅图2，图中ECS为主机控制系统，主机控制系统与船舶主机33通过导线连接，主机控制系统用于控制比例阀十26，实现对惰气源的控制，远传压力表二31与比例阀三19、比例阀四20以及高压泵3关联，通过变频器34调节高压泵3、比例阀三19以及比例阀四20的开度，并通过燃料管四8部分回流，来调节远传压力表二31的压力在指定值42bar，远传温度表一37与比例阀八24以及比例阀九25关联，冷源、热源的输入在冷热交换器29内调节水乙二醇液体的温度，然后液体通过水乙二醇管42在加热交换器27给燃料管一5的内燃料加温，在通过加热交换器27与燃料换热后，水乙二醇液体被冷却，又可继续通过水乙二醇管42在冷却交换器28给燃料管五9的燃料冷却，燃料管一5里的燃料经过加热交换器27加热后，在远传温度表一37可显示达到指定值38度；

S4、主机燃油供给达到指定工作压力和温度，通过燃料供应系统改变设定，运行直到远传压力表二31压力达到指定值P1＝50bar，远传温度表一37在指定温度范围36度-43度，远传压力表二31的压力同样通过与比例阀三19、比例阀四20以及高压泵3关联调节来实现，远传温度表一37通过与比例阀八24以及比例阀九25关联调节实现；

S5、主机加载至小负荷运转，通过主机控制系统调整船舶主机33负荷为5％-10％额定功率区间，开启定时器35，等待时间60-80秒，保持比例阀六22开启，比例阀五21和比例阀七23关闭；

S6、主机加载至正常运转负荷，通过主机控制系统调整船舶主机33负荷到正常工作状态,即100％额定功率，此时燃料供应系统通过自动调节控制燃料管一5、燃料管二6以及燃料管三7的启闭状态，即自动控制调节燃料管一5、燃料管二6以及燃料管三7上各阀门的开度，达到以下稳定状态，低压泵2出口远传压力表一30为压力p3(19bar±1),高压泵3出口远传压力表二31为P2(50bar±2)，远传温度表一37在指定温度范围(36-43度)，此处考虑了管路传输中燃料温度受到外部环境影响的变化，以保证燃料在进入主机气缸时温度为35度±8；

S7、主机停机，主机控制系统控制船舶主机33停机，然后燃料供应系统控制比例阀六22关闭，比例阀五21和比例阀七23开启，燃料返回变成经过缓冲罐来循环,液体燃料经燃料管七11返回燃料罐4；

S8、燃料供应系统进入待机，通过燃料供应系统设定远传压力表二31的压力控制在42bar,远传压力表二31的压力与比例阀三19、比例阀四20以及高压泵3关联，调节比例阀三19、比例阀四20阀门的开度，通过燃料管四8让燃料部分回流，来调节远传压力表二31的压力在指定值42bar，然后开启定时器35，设定等待时间800-1000秒；

S9、低压泵2和高压泵3停机,主机燃料管路惰化，当定时器35等待时间完成后，燃料供应系统控制停止低压泵2和高压泵3，然后设定定时器35，等待时间15-20秒，然后关闭比例阀一17、比例阀二18、比例阀三19以及比例阀四20，接下来，主机控制系统控制控制阀开启，惰气通过惰气管43将剩余燃料进行吹除，燃料和惰气混合物从燃料管五9被吹除至气液缓冲罐16，并在气液缓冲罐16内进行分离，液体被收集在罐底，其余气体另行排放，开启定时器35，持续吹除60-100秒后，比例阀五21、比例阀七23以及比例阀十26关闭,主机燃料管路惰化完成；

S10、水乙二醇系统停止循环，主机燃料管路惰化完成后，开启定时器35，等待250-350秒,然后燃料供应系统控制水乙二醇泵1停止，同时，船舶主机33、水乙二醇系统、燃料供应系统以及各管路、阀门都停止运行。

具体的，所述S1中的水乙二醇系统由水乙二醇管42、水乙二醇泵1、加热交换器27、冷却交换器28、冷热交换器29、比例阀八24、热源管13、比例阀九25、冷源管14以及出口管15组成，水乙二醇系统运行时，水乙二醇管42内充满水乙二醇液体，水乙二醇泵1让液体在水乙二醇管42内进行闭式循环,并经加热交换器27对液体进行加温，经冷却交换器28对回流的高温液体进行冷却，经冷热交换器29可对液体进行加热或冷却，打开比例阀八24,热源通过热源管13进冷热交换器29对液体加热并从出口管15流出，打开比例阀九25，冷源通过冷源管14进冷热交换器29对液体冷却并从出口管15流出。

具体的，所述S3中的燃料供应系统通过导线控制低压泵2、高压泵3、水乙二醇泵1、远传压力表一30、远传压力表二31、远传压力表三32、远传温度表一37、远传温度表二38、远传温度表三39、远传温度表四40、远传温度表五41、气液缓冲罐16，比例阀一17、比例阀二18、比例阀三19、比例阀四20、比例阀五21、比例阀六22、比例阀七23、比例阀八24、比例阀九25、比例阀十26以及定时器35，实现对燃料的输送、加温、加压、冷却、减压、惰化以及气液分离作业，主机控制系统可与燃料供应系统进行通信，并进行控制，主机控制系统控制惰气管43和比例阀十26，可调节比例阀十26的开度从0％-100％，实现对船舶主机33和管路的惰化吹除，远传温度表六44配置于燃料管二6上，用于检测燃料管二6内部的温度。

具体的，低压泵2出口上配置有燃料管一5、燃料管八12、比例阀一17、比例阀二18以及远传压力表一30，常规操作时通过调节比例阀一17的开度来调节低压泵2出口压力，但当远传压力表一30显示压力过高时，可调节比例阀二18的开度从0％-100％，让部分燃料通过燃料管八12回流，来降低远传压力表一30的压力，远传压力表一30、比例阀一17、比例阀二18、变频器34以及低压泵2可关联控制，调整低压泵2出口压力和流量。

具体的，高压泵3出口上配置有燃料管三7、燃料管四8、比例阀三19、比例阀四20以及远传压力表二31，常规操作时通过调节比例阀三19的开度来调节高压泵3出口压力，但当远传压力表二31显示压力过高时，可调节比例阀四20的开度从0％-100％，让部分燃料通过燃料管四8回流，来降低远传压力表二31的压力，远传压力表二31、比例阀三19、比例阀四20、变频器34以及高压泵3可关联控制，调整高压泵3出口压力和流量。

具体的，所述低压泵2、燃料罐4、燃料管一5、加热交换器27、燃料管二6、高压泵3、燃料管三7、船舶主机33、燃料管五9、减压阀36、冷却交换器28、燃料管六10以及气液缓冲罐16组成燃油循环系统，燃油循环系统运行时，低压泵2从燃料罐4吸取LPG液体燃料输送到燃料管一5，再经加热交换器27加温后进入燃料管二6，到达高压泵3入口，经高压泵3进一步加压后通过燃料管三7输送给船舶主机33的气缸内燃烧做功，多余燃料经燃料管五9回流，经减压阀36减压，再经过冷却交换器28冷却，最后经燃料管六10返回到高压泵3入口再循环输送给船舶主机33，多余燃料经燃料管五9回流到气液缓冲罐16，进行气液分离，液体经燃料管七11返回燃料罐4。

具体的，所述比例阀一17、比例阀二18、比例阀三19、比例阀四20、比例阀五21、比例阀六22、比例阀七23、比例阀八24、比例阀九25以及比例阀十26均为电动控制阀门。

综上所述，该LPG燃料管路控制方法，该船舶主机33内的发动机可以使用LPG作为燃料，降低成本，同时可以实现自动对燃料加温、加压、冷却、减压、惰化、气液分离操作，并可将富余超压燃料回流利用，通过水乙二醇系统，不仅可以实现对LPG燃料的加温和冷却，并且自身温度也可被另外的热源和冷源来调节，通过燃料供应系统自动控制设备运行，并与主机控制系统启停配合，自动化操作，符合经济效益，应用前景广阔。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种LPG燃料管路控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、水乙二醇系统启动并循环到稳定状态；

S2、低压泵(2)启动；

S3、高压泵(3)启动，燃料供应系统到达预备状态；

S4、主机燃油供给达到指定工作压力和温度；

S5、主机加载至小负荷运转；

S6、主机加载至正常运转负荷；

S7、主机停机；

S8、燃料供应系统进入待机；

S9、低压泵(2)和高压泵(3)停机,主机燃料管路惰化；

S10、水乙二醇系统停止循环；

所述S1中的水乙二醇系统由水乙二醇管(42)、水乙二醇泵(1)、加热交换器(27)、冷却交换器(28)、冷热交换器(29)、比例阀八(24)、热源管(13)、比例阀九(25)、冷源管(14)以及出口管(15)组成，水乙二醇系统运行时，水乙二醇管(42)内充满水乙二醇液体，水乙二醇泵(1)让液体在水乙二醇管(42)内进行闭式循环,并经加热交换器(27)对液体进行加温，经冷却交换器(28)对回流的高温液体进行冷却；

所述S1中，启动水乙二醇系统并循环到稳定状态时，水乙二醇管(42)内充满水乙二醇液体，启动水乙二醇泵(1)，让液体在水乙二醇管(42)内进行闭式循环，打开低压泵(2)出口比例阀一(17),打开高压泵(3)出口比例阀三(19)，通过燃料供应系统将乙二醇系统设定运行为一段时间,水乙二醇泵(1)参数反馈到燃料供应系统以确定水乙二醇系统循环到稳定状态；

所述S3中的燃料供应系统通过导线控制低压泵(2)、高压泵(3)、水乙二醇泵(1)、远传压力表一(30)、远传压力表二(31)、远传压力表三(32)、远传温度表一(37)、远传温度表二(38)、远传温度表三(39)、远传温度表四(40)、远传温度表五(41)、气液缓冲罐(16)，比例阀一(17)、比例阀二(18)、比例阀三(19)、比例阀四(20)、比例阀五(21)、比例阀六(22)、比例阀七(23)、比例阀八(24)、比例阀九(25)、比例阀十(26)以及定时器(35)，实现对燃料的输送、加温、加压、冷却、减压、惰化以及气液分离作业；

所述S2中，启动低压泵(2)前，需要将水乙二醇系统持续运转直到远传温度表二(38)显示为28度-35度，所述S3中高压泵(3)启动前，需要低压泵(2)持续运行一段时间,远传压力表一(30)数值达到19bar后，启动高压泵(3)，等待5-10秒，通过燃料供应系统设定当远传压力表二(31)数值达到42bar和远传温度表一(37)温度达到38度，并稳定保持时，传输信号到主机控制系统，主机控制系统与船舶主机(33)通过导线连接，主机控制系统用于控制比例阀十(26)，实现对惰气源的控制。

2.根据权利要求1所述的一种LPG燃料管路控制方法，其特征在于：所述S4中，通过燃料供应系统改变设定，运行直到远传压力表二(31)压力达到指定值50bar，远传温度表一(37)在指定温度范围36度-43度，远传压力表二(31)的压力同样通过与比例阀三(19)、比例阀四(20)以及高压泵(3)关联调节来实现，远传温度表一(37)通过与比例阀八(24)以及比例阀九(25)关联调节实现。

3.根据权利要求1所述的一种LPG燃料管路控制方法，其特征在于：所述S5中，通过主机控制系统调整船舶主机(33)负荷为5％-10％额定功率区间，开启定时器(35)，等待时间60-80秒，保持比例阀六(22)开启，比例阀五(21)和比例阀七(23)关闭，所述S6中，通过主机控制系统调整船舶主机(33)负荷到正常工作状态,此时燃料供应系统通过自动调节控制燃料管一(5)、燃料管二(6)以及燃料管三(7)的启闭状态。

4.根据权利要求1所述的一种LPG燃料管路控制方法，其特征在于：所述S7中，主机控制系统控制船舶主机(33)停机，然后燃料供应系统控制比例阀六(22)关闭，比例阀五(21)和比例阀七(23)开启，燃料返回变成经过缓冲罐来循环,液体燃料经燃料管七(11)返回燃料罐(4)，所述S8中，通过燃料供应系统设定远传压力表二(31)的压力控制在42bar,远传压力表二(31)的压力与比例阀三(19)、比例阀四(20)以及高压泵(3)关联，调节比例阀三(19)、比例阀四(20)阀门的开度，通过燃料管四(8)让燃料部分回流，来调节远传压力表二(31)的压力在指定值42bar，然后开启定时器(35)，等待时间800-1000秒。

5.根据权利要求1所述的一种LPG燃料管路控制方法，其特征在于：所述S9中，当定时器(35)等待时间完成后，燃料供应系统控制停止低压泵(2)和高压泵(3)，然后设定定时器(35)，等待时间15-20秒，然后关闭比例阀一(17)、比例阀二(18)、比例阀三(19)以及比例阀四(20)，接下来，主机控制系统控制控制阀开启，惰气通过惰气管(43)将剩余燃料进行吹除，燃料和惰气混合物从燃料管五(9)被吹除至气液缓冲罐(16)，并在气液缓冲罐(16)内进行分离，液体被收集在罐底，其余气体另行排放，开启定时器(35)，持续吹除60-100秒后，比例阀五(21)、比例阀七(23)以及比例阀十(26)关闭,主机燃料管路惰化完成。

6.根据权利要求1所述的一种LPG燃料管路控制方法，其特征在于：所述S10中，主机燃料管路惰化完成后，开启定时器(35)，等待250-350秒,然后燃料供应系统控制水乙二醇泵(1)停止。