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CN113090417A - 一种lpg气液分离罐以及燃料控制系统 - Google Patents

一种lpg气液分离罐以及燃料控制系统 Download PDF

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CN113090417A CN202110332122.0A CN202110332122A CN113090417A CN 113090417 A CN113090417 A CN 113090417A CN 202110332122 A CN202110332122 A CN 202110332122A CN 113090417 A CN113090417 A CN 113090417A
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Abstract

本发明公开了一种LPG气液分离罐以及燃料控制系统，属于船舶LPG动力系统技术领域，分为气液分离罐部分以及燃料供给部分，气液分离罐部分包括气液分离缓冲罐、第二氮气供给管、一组控制信号线以及一个燃料供给控制单元；燃料供给部分包括LPG动力船舶主机、LPG储罐、第一氮气供给管、另一组控制信号线以及另一个燃料供给控制单元。该LPG气液分离罐以及燃料控制系统，收集管路中的氮气和LPG相互置换后的气液混合物，通过设置燃料供给控制单元，通过VFD变频器自动调节燃料供给泵和遥控比例阀开度，维持整个燃料供给系统在稳定压力和流量运转，运用遥控比例阀自动控制，实现缓冲罐内指定压力温度下气液分离，在超压时紧急释放。

Description

一种LPG气液分离罐以及燃料控制系统
技术领域
本发明属于船舶LPG动力系统技术领域，具体为一种LPG气液分离罐以及燃料控制系统。
背景技术
在LNG(液化天然气)动力船舶上，一般供给船舶主机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(液化石油气)船舶上，因为LPG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，就需要设置回液管和超压溢流管，另外LPG动力主机在启动前需要用LPG置换出管路中的氮气，在停机后需要用氮气置换出管路中的LPG，置换后的气液混合物需要收集并处理，目前一般LNG的燃料管路系统设计方式无法满足LPG燃料使用。
为此，我们通过设计一种LPG气液分离罐以及燃料控制系统来解决LPG作为船用燃料稳定使用并实现管路中氮气和LPG气液收集和分离。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种LPG气液分离罐以及燃料控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种LPG气液分离罐以及燃料控制系统，分为气液分离罐部分以及燃料供给部分，气液分离罐部分包括气液分离缓冲罐、第二氮气供给管、一组控制信号线以及一个燃料供给控制单元，所述气液分离缓冲罐和第二氮气供给管之间的管路上设置有第一遥控比例阀，所述气液分离缓冲罐的罐体内部固定安装有第一液位报警开关以及第二液位报警开关，所述气液分离缓冲罐的罐体内部还设置有第二压力传感器和温度传感器，所述气液分离缓冲罐的外部管路分支上设置有第二遥控比例阀、第三遥控比例阀以及第四遥控比例阀，所述第二遥控比例阀以及第四遥控比例阀受由燃料供给控制单元控制，用于和燃料供给部分的管路进行开闭合控制；
燃料供给部分包括LPG动力船舶主机、LPG储罐、第一氮气供给管、另一组控制信号线以及另一个燃料供给控制单元，所述LPG动力船舶主机和LPG储罐之间设置有输送管路和回油管路，所述第一氮气供给管设置在输送管路的外部管路分支上，所述燃料供给控制单元设置在输送管路的外部管路上，所述输送管路的外部管路上还设置有第一压力传感器、第六遥控比例阀，所述回油管路的外部管路上设置有第五遥控比例阀以及冷却器，所述回油管路通过第二遥控比例阀以及第四遥控比例阀与气液分离罐部分中的气液分离缓冲罐进行连通。
进一步优化本技术方案，所述第一液位报警开关以及第二液位报警开关分别设置在气液分离缓冲罐罐体内部的上下两侧；其中，所述第一液位报警开关为高液位报警，所述第二液位报警开关为低液位报警。
进一步优化本技术方案，所述燃料供给部分中的燃料供给控制单元内置有燃料泵，所述燃料供给控制单元的外部信号连接有用于调节燃料泵流量和压力的VFD变频器。
进一步优化本技术方案，所述LPG动力船舶主机在第一次启动前，第一步需要用氮气吹扫除去管路中的自然空气、水份和其他杂质，将管路内部惰化，用于避免LPG直接进入管路与自然空气形成爆炸混合物。
进一步优化本技术方案，所述第一步的管路内部惰化处理后，第二步需要用LPG置换出管路中的氮气，第三步才能启动LPG动力船舶主机，在停机后需要用氮气置换出管路中的LPG。
进一步优化本技术方案，所述燃料供给部分中燃料控制系统分为两种工况，即工况一：LPG动力船舶主机正常运转时，第五遥控比例阀开启，第四遥控比例阀关闭，燃料供给控制单元从LPG储罐获取LPG，经输送管路供给LPG动力船舶主机用，多余LPG燃料通过回油管路、第五遥控比例阀和冷却器冷却后到达燃料供给控制单元的燃料泵入口，重新进入泵，再次循环进入供给管路；工况二：LPG动力船舶主机停机时，第五遥控比例阀关闭，第四遥控比例阀开启，第一氮气供给管开启吹扫管路，置换管路中的LPG，管路中的氮气和LPG混合物进入气液分离缓冲罐。
进一步优化本技术方案，所述燃料供给部分中燃料控制系统在工况一时，通过第一压力传感器监控输送管路上压力，压力与额定压力有偏差时，燃料供给控制单元通过VFD变频器自动调节燃料泵的流量和压力，并可同时调节第六遥控比例阀的开度，压力高则加大第六遥控比例阀开度，压力低则减小第六遥控比例阀开度，通过泵和阀的调节从而维持整个燃料供给系统在指定压力和指定流量运转。
进一步优化本技术方案，所述气液分离缓冲罐用于LPG在指定压力温度下气液分离以及LPG在触发报警信号下的罐内液位的自动控制。
与现有技术相比，本发明提供了一种LPG气液分离罐以及燃料控制系统，具备以下有益效果：
1、该LPG气液分离罐以及燃料控制系统，通过设置有气液分离缓冲罐，当主机开机和停机时，收集管路中的氮气和LPG相互置换后的气液混合物。
2、该LPG气液分离罐以及燃料控制系统，通过设置燃料供给控制单元，通过VFD变频器自动调节燃料供给泵和遥控比例阀开度，维持整个燃料供给系统在稳定压力和流量运转。
3、该LPG气液分离罐以及燃料控制系统，通过在氮气供给管的进气口和气液分离缓冲罐的排气口运用遥控比例阀自动控制，实现缓冲罐内指定压力温度下气液分离，并在超压时紧急释放，提高安全性。
4、该LPG气液分离罐以及燃料控制系统，有高低液位报警，高位自动排放LPG回储罐，低位停止，实现液位的自动控制。
附图说明
图1为本发明提出的一种LPG气液分离罐以及燃料控制系统的结构示意图。
图中：1、气液分离缓冲罐；2、第一遥控比例阀；3、第二遥控比例阀；4、第三遥控比例阀；5、第四遥控比例阀；6、第五遥控比例阀；7、第六遥控比例阀；8、燃料供给控制单元；9、LPG储罐；10、第一压力传感器；11、第二压力传感器；12、第一液位报警开关；13、冷却器；14、第一氮气供给管；15、第二氮气供给管；16、LPG动力船舶主机；17、第二液位报警开关；18、VFD变频器；19、输送管路；20、控制信号线；21、温度传感器；22、回油管路。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，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。
实施例一：
请参阅图1，一种LPG气液分离罐以及燃料控制系统，分为气液分离罐部分以及燃料供给部分，气液分离罐部分包括气液分离缓冲罐1、第二氮气供给管15、一组控制信号线20以及一个燃料供给控制单元8，所述气液分离缓冲罐1和第二氮气供给管15之间的管路上设置有第一遥控比例阀2，所述气液分离缓冲罐1的罐体内部固定安装有第一液位报警开关12以及第二液位报警开关17，所述气液分离缓冲罐1的罐体内部还设置有第二压力传感器11和温度传感器21，所述气液分离缓冲罐1的外部管路分支上设置有第二遥控比例阀3、第三遥控比例阀4以及第四遥控比例阀5，所述第二遥控比例阀3以及第四遥控比例阀5受由燃料供给控制单元8控制，用于和燃料供给部分的管路进行开闭合控制；
燃料供给部分包括LPG动力船舶主机16、LPG储罐9、第一氮气供给管14、另一组控制信号线20以及另一个燃料供给控制单元8，所述LPG动力船舶主机16和LPG储罐9之间设置有输送管路19和回油管路22，所述第一氮气供给管14设置在输送管路19的外部管路分支上，所述燃料供给控制单元8设置在输送管路19的外部管路上，所述输送管路19的外部管路上还设置有第一压力传感器10、第六遥控比例阀7，所述回油管路22的外部管路上设置有第五遥控比例阀6以及冷却器13，所述回油管路22通过第二遥控比例阀3以及第四遥控比例阀5与气液分离罐部分中的气液分离缓冲罐1进行连通。
具体的，所述第一液位报警开关12以及第二液位报警开关17分别设置在气液分离缓冲罐1罐体内部的上下两侧；其中，所述第一液位报警开关12为高液位报警，所述第二液位报警开关17为低液位报警。
实施例二：
采用实施例一中所述的一种LPG气液分离罐以及燃料控制系统，对该控制系统进行具体操作，LPG动力船舶主机16在第一次启动前，第一步需要用氮气吹扫除去管路中的自然空气、水份和其他杂质，将管路内部惰化，避免LPG直接进入管路与自然空气形成爆炸混合物。第二步需要用LPG置换出管路中的氮气，第三步才能启动LPG动力船舶主机16。在停机后需要用氮气置换出管路中的LPG。不管是启动还是停机，置换后的气液混合物都需要收集在气液分离缓冲罐1并处理，收集管路中的氮气和LPG相互置换后的混合物,由于LPG成份的多样性，混合物里不排除有部分LPG汽化物。
燃料供给部分中燃料控制系统分为两种工况，即工况一：LPG动力船舶主机16正常运转时，第五遥控比例阀6开启，第四遥控比例阀5关闭，燃料供给控制单元8从LPG储罐9获取LPG，经输送管路19供给LPG动力船舶主机16用，多余LPG燃料通过回油管路22、第五遥控比例阀6和冷却器13冷却后到达燃料供给控制单元8的燃料泵入口，重新进入泵，再次循环进入供给管路；工况二：LPG动力船舶主机16停机时，第五遥控比例阀6关闭，第四遥控比例阀5开启，第一氮气供给管14开启吹扫管路，置换管路中的LPG，管路中的氮气和LPG混合物进入气液分离缓冲罐1。
由第一压力传感器10、VFD变频器18、第六遥控比例阀7和控制信号线20等组成的稳压自动溢流回路，接入燃料供给部分中的燃料供给控制单元8进行信号收集和控制。特征为通过第一压力传感器10监控输送管路19上压力，压力与额定压力有偏差时，燃料供给控制单元8通过VFD变频器18自动调节燃料泵的流量和压力，并可同时调节第六遥控比例阀7的开度，压力高则加大第六遥控比例阀7开度，压力低则减小第六遥控比例阀7开度，通过泵和阀的调节从而维持整个燃料供给系统在指定压力和指定流量运转。
气液分离缓冲罐1在进行气液分离时，停机时，第四遥控比例阀5开启，氮气和LPG相互置换的混合物进入气液分离缓冲罐1，第二氮气供给管15一直开启并处于指定压力，在该压力下，进入气液分离缓冲罐1的LPG因为是液体比重大于气体，将被收集在罐底，而进入气液分离缓冲罐1的少许汽化的LPG在第二氮气供给管15的压力和对应的温度下，根据LPG的饱和蒸汽压特征，将被液化收集在气液分离缓冲罐1的罐底。在进入气液分离缓冲罐1的混合物较少或流速较小时，第二压力传感器11将会显示压力低并传递报警信号给气液分离缓冲罐部分中的燃料供给控制单元8，燃料供给控制单元8将控制第一遥控比例阀2开度增大，并逐渐减小第三遥控比例阀4开度到关闭状态，从而增大罐内压力以维持罐内压力在设定值，压力传感器报警解除。如进入气液分离缓冲罐1的混合物较多或流速较大，汽化的LPG来不及被液化，汽化物增多导致压力增大，则第二压力传感器11将会显示压力高并传递报警信号给燃料供给控制单元8，燃料供给控制单元8将控制第二遥控比例阀2开度减小，并逐渐增大第三遥控比例阀4开度到完全开启状态，让来不及液化的已汽化LPG燃料通过第三遥控比例阀4进行安全排放，从而减小罐内压力以维持压力在正常状态，同时压力高报警解除。
例如在气液分离缓冲罐1在进行气液分离时，第三遥控比例阀4开度到完全开启状态还不能解除高压报警，罐内压力进一步升高，将触发安全释放开启，释放到安全区排放。
气液分离缓冲罐1在进行液体自动排放时，罐内有第一液位报警开关12,第二液位报警开关17，和第二遥控比例阀3一起接入燃料供给控制单元8，进行信号反馈和自动控制。当气液分离缓冲罐1内收集的液体达到高位触发报警信号时打开第二遥控比例阀3，罐内液体排放LPG回储罐，排放到低液位时触发报警信号，关闭第二遥控比例阀3，排放停止，从而实现罐内液位的自动控制。
本发明的有益效果是：
1、该LPG气液分离罐以及燃料控制系统，通过设置有气液分离缓冲罐，当主机开机和停机时，收集管路中的氮气和LPG相互置换后的气液混合物。
2、该LPG气液分离罐以及燃料控制系统，通过设置燃料供给控制单元，通过VFD变频器自动调节燃料供给泵和遥控比例阀开度，维持整个燃料供给系统在稳定压力和流量运转。
3、该LPG气液分离罐以及燃料控制系统，通过在氮气供给管的进气口和气液分离缓冲罐的排气口运用遥控比例阀自动控制，实现缓冲罐内指定压力温度下气液分离，并在超压时紧急释放，提高安全性。
4、该LPG气液分离罐以及燃料控制系统，有高低液位报警，高位自动排放LPG回储罐，低位停止，实现液位的自动控制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
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 (8)

1.一种LPG气液分离罐以及燃料控制系统，分为气液分离罐部分以及燃料供给部分，其特征在于，气液分离罐部分包括气液分离缓冲罐(1)、第二氮气供给管(15)、一组控制信号线(20)以及一个燃料供给控制单元(8)，所述气液分离缓冲罐(1)和第二氮气供给管(15)之间的管路上设置有第一遥控比例阀(2)，所述气液分离缓冲罐(1)的罐体内部固定安装有第一液位报警开关(12)以及第二液位报警开关(17)，所述气液分离缓冲罐(1)的罐体内部还设置有第二压力传感器(11)和温度传感器(21)，所述气液分离缓冲罐(1)的外部管路分支上设置有第二遥控比例阀(3)、第三遥控比例阀(4)以及第四遥控比例阀(5)，所述第二遥控比例阀(3)以及第四遥控比例阀(5)受由燃料供给控制单元(8)控制，用于和燃料供给部分的管路进行开闭合控制；
燃料供给部分包括LPG动力船舶主机(16)、LPG储罐(9)、第一氮气供给管(14)、另一组控制信号线(20)以及另一个燃料供给控制单元(8)，所述LPG动力船舶主机(16)和LPG储罐(9)之间设置有输送管路(19)和回油管路(22)，所述第一氮气供给管(14)设置在输送管路(19)的外部管路分支上，所述燃料供给控制单元(8)设置在输送管路(19)的外部管路上，所述输送管路(19)的外部管路上还设置有第一压力传感器(10)、第六遥控比例阀(7)，所述回油管路(22)的外部管路上设置有第五遥控比例阀(6)以及冷却器(13)，所述回油管路(22)通过第二遥控比例阀(3)以及第四遥控比例阀(5)与气液分离罐部分中的气液分离缓冲罐(1)进行连通。
2.根据权利要求1所述的一种LPG气液分离罐以及燃料控制系统，其特征在于，所述第一液位报警开关(12)以及第二液位报警开关(17)分别设置在气液分离缓冲罐(1)罐体内部的上下两侧；其中，所述第一液位报警开关(12)为高液位报警，所述第二液位报警开关(17)为低液位报警。
3.根据权利要求1所述的一种LPG气液分离罐以及燃料控制系统，其特征在于，所述燃料供给部分中的燃料供给控制单元(8)内置有燃料泵，所述燃料供给控制单元(8)的外部信号连接有用于调节燃料泵流量和压力的VFD变频器(18)。
4.根据权利要求1所述的一种LPG气液分离罐以及燃料控制系统，其特征在于，所述LPG动力船舶主机(16)在第一次启动前，第一步需要用氮气吹扫除去管路中的自然空气、水份和其他杂质，将管路内部惰化，用于避免LPG直接进入管路与自然空气形成爆炸混合物。
5.根据权利要求4所述的一种LPG气液分离罐以及燃料控制系统，其特征在于，所述第一步的管路内部惰化处理后，第二步需要用LPG置换出管路中的氮气，第三步才能启动LPG动力船舶主机(16)，在停机后需要用氮气置换出管路中的LPG。
6.根据权利要求1所述的一种LPG气液分离罐以及燃料控制系统，其特征在于，所述燃料供给部分中燃料控制系统分为两种工况，即工况一：LPG动力船舶主机(16)正常运转时，第五遥控比例阀(6)开启，第四遥控比例阀(5)关闭，燃料供给控制单元(8)从LPG储罐(9)获取LPG，经输送管路(19)供给LPG动力船舶主机(16)用，多余LPG燃料通过回油管路(22)、第五遥控比例阀(6)和冷却器(13)冷却后到达燃料供给控制单元(8)的燃料泵入口，重新进入泵，再次循环进入供给管路；工况二：LPG动力船舶主机(16)停机时，第五遥控比例阀(6)关闭，第四遥控比例阀(5)开启，第一氮气供给管(14)开启吹扫管路，置换管路中的LPG，管路中的氮气和LPG混合物进入气液分离缓冲罐(1)。
7.根据权利要求6所述的一种LPG气液分离罐以及燃料控制系统，其特征在于，所述燃料供给部分中燃料控制系统在工况一时，通过第一压力传感器(10)监控输送管路(19)上压力，压力与额定压力有偏差时，燃料供给控制单元(8)通过VFD变频器(18)自动调节燃料泵的流量和压力，并可同时调节第六遥控比例阀(7)的开度，压力高则加大第六遥控比例阀(7)开度，压力低则减小第六遥控比例阀(7)开度，通过泵和阀的调节从而维持整个燃料供给系统在指定压力和指定流量运转。
8.根据权利要求1所述的一种LPG气液分离罐以及燃料控制系统，其特征在于，所述气液分离缓冲罐(1)用于LPG在指定压力温度下气液分离以及LPG在触发报警信号下的罐内液位的自动控制。
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