轉(zhuǎn)變蒸汽渦輪動(dòng)力液化天然氣運(yùn)輸船的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)變蒸汽渦輪動(dòng)力LNG運(yùn)輸船的方法，其中增加了包括多個(gè)雙燃料電功率柴油機(jī)、燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)或其它以及幾個(gè)電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的柴油電力推進(jìn)系統(tǒng)，其機(jī)械功率引入到現(xiàn)有齒輪箱或軸線中，保持現(xiàn)有蒸汽渦輪機(jī)推進(jìn)裝置的全面運(yùn)行。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是，它允許提供蒸汽渦輪機(jī)動(dòng)力LNG運(yùn)輸船有更經(jīng)濟(jì)和節(jié)能的船載發(fā)電和推進(jìn)裝置，而不需要取消現(xiàn)有的推進(jìn)裝置，因此縮短了轉(zhuǎn)變時(shí)間，節(jié)省了后續(xù)的財(cái)政支出。
【專利說明】轉(zhuǎn)變蒸汽渦輪動(dòng)力液化天然氣運(yùn)輸船的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 如標(biāo)題所示，本說明書涉及轉(zhuǎn)變用于運(yùn)輸液化天然氣的蒸汽渦輪動(dòng)力液化天然氣運(yùn)輸船的方法，其特征在于添加了具有幾個(gè)雙燃料電力柴油發(fā)電機(jī)或其它的以及幾個(gè)電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的柴油電力推進(jìn)，其機(jī)械功率引入到現(xiàn)有的齒輪箱或軸線中，保持現(xiàn)有的蒸汽渦輪機(jī)推進(jìn)裝置全面運(yùn)行。

【背景技術(shù)】
[0002]由轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的運(yùn)輸船具有雙推進(jìn)裝置:以前的蒸汽渦輪機(jī)推進(jìn)裝置，以及新的柴油電力推進(jìn)裝置，根據(jù)需要能夠使用一個(gè)、另一個(gè)或兩個(gè)，而且所有這些同時(shí)維持在最初存在于所述運(yùn)輸船中的軸線和齒輪箱。
[0003]當(dāng)今所用的推進(jìn)方法，其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)、以及關(guān)于在所述運(yùn)輸船中的電推進(jìn)和發(fā)電的本技術(shù)當(dāng)前的發(fā)展水平、當(dāng)今所用的現(xiàn)有轉(zhuǎn)變方案，將在下面進(jìn)行描述，目的是幫助理解本發(fā)明以及描述由本發(fā)明在隨后要求并提出的方法。
[0004]但必須指出的是，在整個(gè)說明書中常用且在該【技術(shù)領(lǐng)域】中廣為流傳的某些英語單詞和縮寫將被定義和使用；它們將在第一次提及時(shí)限定，之后為了精確和簡(jiǎn)潔，所述英語單詞將單獨(dú)使用。
[0005]發(fā)明領(lǐng)域-液化天然氣運(yùn)輸船
[0006]液化天然氣運(yùn)輸船幾乎完全設(shè)計(jì)用于運(yùn)輸在大氣壓下的散裝液化天然氣，以下簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)NG。還有其它可能的貨物，如乙烯或液化石油氣，以下簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)PG，但這些都是殘留的性質(zhì)。還可運(yùn)輸壓縮天然氣，但如今這幾乎是不相關(guān)的。
[0007]一般來說，運(yùn)輸船是比較大的，大于35，OOOm3且高達(dá)290，000m3，最常見的運(yùn)輸船是在120，000和180，OOOm3之間。即使使用不同的施工技術(shù)，它們都有著一系列共同的特占-
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[0008].貨物運(yùn)輸壓力:大氣壓力。
[0009]?運(yùn)輸溫度:_163°C。
[0010].連續(xù)的貨物蒸發(fā)，以下稱為汽化，自然地發(fā)生在所有的這些運(yùn)輸船中。這種汽化必須燒掉。它一般燃燒來產(chǎn)生能量用于發(fā)電和推進(jìn)。即使船上沒有要求它的船上能源需求，上面提到的汽化也必須被燒掉。這可在鍋爐中完成，向冷凝器傳送多余的蒸汽，以下稱為傾倒，或在封閉的火炬中完成，以下稱為氣體燃燒裝置或GCU。當(dāng)運(yùn)輸船在滿載條件下時(shí)，典型的汽化指數(shù)(以下稱為汽化率)是每天載貨量的0.15%，也就是說，對(duì)于平均150，000m3的運(yùn)輸船來說，這意味著每天約汽化225m3的液化天然氣。常見的做法是在返航途中，在空載條件下的儲(chǔ)罐中保持一定量的LNG。這些氣體也產(chǎn)生汽化，是在負(fù)載條件下產(chǎn)生的一部分，大約是所對(duì)應(yīng)的滿載條件下指數(shù)的30%至40%。
[0011].液化天然氣運(yùn)輸船的操作速度一般約為19.5海里/小時(shí)。該較高速度的原因是:汽化、運(yùn)輸船的價(jià)格以及其它方面。其直接后果是高推進(jìn)功率的需求和燃料消耗高達(dá)兩倍。
[0012].液化天然氣運(yùn)輸船的建造價(jià)格很高。約150，OOOm3的傳統(tǒng)運(yùn)輸船可以花費(fèi)1.5至2億美元。
[0013]?液化天然氣運(yùn)輸船有很長(zhǎng)的使用壽命。有的液化天然氣運(yùn)輸船服役約40年。使用壽命長(zhǎng)有幾個(gè)原因:高品質(zhì)、非侵蝕性貨物、推進(jìn)壽命長(zhǎng)、初始成本高、非常仔細(xì)的維護(hù)等等。顯然，實(shí)現(xiàn)這一使用壽命長(zhǎng)的風(fēng)險(xiǎn)是他們過時(shí)了，也就是說，無論是因?yàn)橥七M(jìn)的變化，還是因?yàn)橐?guī)模或其它原因而在技術(shù)上過時(shí)。在任何情況下，目前的船隊(duì)在很多時(shí)候是在30/40年內(nèi)付清。這實(shí)際上就是本發(fā)明的根源。
[0014]發(fā)明背景-液化天然氣運(yùn)輸船推進(jìn)系統(tǒng)
[0015]用于液化天然氣運(yùn)輸船的不同類型推進(jìn)系統(tǒng)的一般特征和它們近年來的演變描述如下。
[0016]幾乎所有的液化天然氣運(yùn)輸船可以使用天然氣、液體燃料如重燃料油(以下簡(jiǎn)稱HF0)、船用柴油(以下簡(jiǎn)稱MD0)或船用輕柴油(以下簡(jiǎn)稱MG0)用于發(fā)電和推進(jìn)。運(yùn)輸船可同時(shí)以所需的比例使用一種或另一種或兩種燃料。某些地區(qū)不允許使用HFO或HFO的使用受到限制，例如在西歐的港口。所述汽化必須以某種方式燒掉。
[0017]有一種類型的運(yùn)輸船，以有限的比例設(shè)置有船載再液化設(shè)備，其通常僅在推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)中使用液體燃料。本發(fā)明并不適用于這些運(yùn)輸船，所以將在下文中忽略它們。
[0018]在容量大約為150，OOOm3的液化天然氣運(yùn)輸船中，其中大量的推進(jìn)功率約為25MW至 30MW。
[0019]液化天然氣運(yùn)輸船推進(jìn)的重要特點(diǎn)是其需要非常高的可靠性。有各種原因:取決于運(yùn)送貨物的安全性、在運(yùn)輸鏈上的一體化、供應(yīng)計(jì)劃符合性保證、由故障引起的停機(jī)時(shí)間情況下的汽化成本和其它各種原因。
[0020]大約100年前，大多數(shù)船舶或通過可代替的機(jī)器或通過蒸汽渦輪機(jī)來使用蒸汽推進(jìn)。
[0021]50年前，只有一些大型油輪、軍艦、一些客船和在當(dāng)時(shí)開始使用的液化天然氣運(yùn)輸船，使用蒸汽渦輪機(jī)推進(jìn)。
[0022]10年前，僅有液化天然氣運(yùn)輸船仍在使用蒸汽渦輪機(jī)推進(jìn)。維持蒸汽渦輪機(jī)推進(jìn)主要有兩個(gè)原因:
[0023].蒸汽渦輪裝置的可靠性非常高，其使用壽命長(zhǎng)，維修有限。
[0024].通過各種手段在商船推進(jìn)中占主導(dǎo)地位的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)不能燃燒來自汽化的氣體，其能夠產(chǎn)生推進(jìn)所需的非常重要的一部分能量。
[0025]如前所述，直到大約8年前，幾乎所有的液化天然氣運(yùn)輸船使用蒸汽渦輪機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)，包括新建的運(yùn)輸船。
[0026]近年來，已開發(fā)了一系列替代蒸汽渦輪推進(jìn)的推進(jìn)方法用于新的液化天然氣運(yùn)輸船。雖然有幾種選擇，但有兩種主要的選擇已經(jīng)較大程度的開發(fā)和應(yīng)用。
[0027]第一種選擇是基于具有雙燃料四沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的柴油電力推進(jìn)的運(yùn)輸船。這些發(fā)動(dòng)機(jī)可以燃燒液體燃料，無論是HFO、MDO還是MG0，也可以燃燒在約6bar壓力下?lián)饺氲街伎諝庵械奶烊粴?。所述發(fā)動(dòng)機(jī)各運(yùn)轉(zhuǎn)一臺(tái)交流發(fā)電機(jī)。該交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能用于供應(yīng)運(yùn)輸船的電力系統(tǒng)并通過相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器操作電動(dòng)推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)，其通常是總共有一到四個(gè)，最常見為兩個(gè)。這些電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)反過來通常通過齒輪減速器操作推進(jìn)器或多個(gè)推進(jìn)器。大多數(shù)的運(yùn)輸船有一個(gè)推進(jìn)器，有的有兩個(gè)。這些柴油電力設(shè)備一般有四個(gè)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，有時(shí)是三個(gè)，有時(shí)是五個(gè)。裝配發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)缸具有大約1000KW，所述設(shè)備通常具有總共30至40個(gè)缸，即所安裝的電功率為30麗到40麗。這是目前占主導(dǎo)地位的選擇。
[0028]但必須指出，這些雙四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)利用液體燃料根據(jù)柴油機(jī)循環(huán)運(yùn)行，并利用氣體燃料根據(jù)顎圖循環(huán)等運(yùn)行。
[0029]第二個(gè)選擇是包括常規(guī)的、緩慢的二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和相應(yīng)的具有四沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電設(shè)備，該二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)只能燒液體燃料，具有用于再液化所述汽化的船載再液化設(shè)備，所述發(fā)電設(shè)備的電源必須增加，以覆蓋所述再液化設(shè)備的要求。
[0030]運(yùn)輸船仍在使用蒸汽渦輪機(jī)建造，但占的比例非常低。一些具有蒸汽渦輪機(jī)推進(jìn)的運(yùn)輸船正在使用更高效的蒸汽循環(huán)建造或最近已建成，主要是利用中間再加熱(以下簡(jiǎn)稱為再加熱循環(huán))循環(huán)。即使在這些情況下，蒸汽渦輪設(shè)備的消耗量比柴油發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪設(shè)備大得多。
[0031]液化天然氣運(yùn)輸船推進(jìn)方法上的這一變化的根本原因主要是:
[0032]?蒸汽渦輪機(jī)設(shè)備的較低效率和較高消耗率。即使任何消耗率指數(shù)必須仔細(xì)限制，但蒸汽渦輪機(jī)設(shè)備使用液態(tài)燃料有大約290gr/kW小時(shí)的消耗率。然而，雙四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)具有大約190gr/kW小時(shí)的消耗率。這些指數(shù)必須根據(jù)一系列系數(shù)進(jìn)行修正和考慮，但在任何情況下它們顯示出有利于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的巨大差異。
[0033]?更高的燃料價(jià)格，液體燃料尤其如此。即使價(jià)格波動(dòng)很大，一噸重油的成本仍有約650美元。
[0034].能夠燃燒液體燃料和天然氣的雙四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)可用性。
[0035]總之，在受制于所有必須闡明的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)中，液化天然氣運(yùn)輸船每天可消耗約175mT的HF0，使用液體燃料每天將需要大約113，750美元，當(dāng)它是蒸汽渦輪機(jī)動(dòng)力時(shí)，每天可消耗約120mT的HF0，每天將需要大約78，000美元。每天的成本差異大約是35，750美元。必須強(qiáng)調(diào)的是，前面的指數(shù)是指液體燃料消耗，而且所有燃料的價(jià)格也極不穩(wěn)定。存在著一系列必須在任何情況下作出的闡明，但實(shí)際上存在著有利于雙柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的非常巨大的區(qū)別。
[0036]在運(yùn)輸船使用天然氣作為燃料的情況下，可進(jìn)行類似的比較計(jì)算。效率比是相似的(稍微不利于雙發(fā)動(dòng)機(jī))，但難以設(shè)置用于液化天然氣運(yùn)輸船推進(jìn)的天然氣售價(jià)。
[0037]由于前述的結(jié)果，在目前使用中的液化天然氣運(yùn)輸船的船隊(duì)上有三種類型的推進(jìn):
[0038].大多數(shù)運(yùn)輸船采用蒸汽渦輪機(jī)推進(jìn)。這些運(yùn)輸船的年齡在I到40年之間，其中不乏少于十年的并具有可變的尺寸，它們中相當(dāng)大的數(shù)量，在120，000至170，OOOm3之間。
[0039].還有其他的運(yùn)輸船，所有的這些運(yùn)輸船都少于六年，帶具有雙發(fā)動(dòng)機(jī)的柴油電力推進(jìn)?，F(xiàn)在這種推進(jìn)是占主導(dǎo)地位的。尺寸類似于上述運(yùn)輸船，在70，000至175，OOOm3之間。
[0040].已經(jīng)提到有一些類型的運(yùn)輸船具有傳統(tǒng)的柴油機(jī)推進(jìn)，只能使用液體燃料，不到6年并且很大，所有這些都超過了 200，000m3。如前所述，本發(fā)明并不適用于這些運(yùn)輸船。
[0041]如今，由于技術(shù)的演變，用于液化天然氣運(yùn)輸船的其它類型的推進(jìn)正在發(fā)展并提供給市場(chǎng)。具體的，有如下建議:
[0042].能在非常高的壓力下燃燒液體燃料或天然氣的雙二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。在這兩種情況下，它們利用柴油循環(huán)機(jī)工作。這些發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)質(zhì)上存在于原型級(jí)別。他們從來沒有安裝在運(yùn)輸船上，運(yùn)輸船也不是利用這種技術(shù)建造。其最大的缺點(diǎn)是在非常高的壓力時(shí)氣體必須壓縮并注入。這樣的推進(jìn)將最有可能在將來使用。
[0043]?燃?xì)廨啓C(jī)為基礎(chǔ)的設(shè)備，與渦輪電力或機(jī)械相耦合。他們還沒有安裝在任何的液化天然氣運(yùn)輸船上，或到目前為止任何正在建造的液化天然氣運(yùn)輸船上。
[0044].其他的選擇方案，如混合動(dòng)力設(shè)備，具有復(fù)合機(jī)械/電力推進(jìn)。它們到目前為止沒有應(yīng)用。
[0045]可以發(fā)現(xiàn)相當(dāng)一部分描述應(yīng)用于船舶的電力推進(jìn)系統(tǒng)的不同類型或變型的參考文件，例如專利 ES2087662 “Dispositivo de propuls1n de un buque (船舶推進(jìn)設(shè)置)，，、ES2089408 “Sistema de corriente electrica para vehi culos marinos (用于海上交通工具的電力系統(tǒng))”、ES2184356 “Instalaci0n de acc1namiento electricopara barcos (用于船舶的電力驅(qū)動(dòng)裝置)”、ES2I97862 “Propulsi0n electrica parabarco (電力船舶推進(jìn))，，、ES2278756 “Dispositivo y procedimiento de propuls1n deun barco (船舶推進(jìn)設(shè)置和方法)”、以及 ES2297036 “Sistema de propuls1n para unbarco(船推進(jìn)系統(tǒng))”，但它們都是在建造船舶的過程中設(shè)想要進(jìn)行的，而不是作為在現(xiàn)有船舶上安裝新驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可行替代。
[0046]也可找到具體提及用于液化天然氣運(yùn)輸船的發(fā)動(dòng)機(jī)裝置，例如，在專利US2007277534 “具有可替代推進(jìn)制備的用于液化天然氣運(yùn)輸船的船上再氣化”中描述的，其描述了利用驅(qū)動(dòng)裝置而不基于蒸汽渦輪機(jī)的運(yùn)輸船再氣化解決方案，或?qū)＠鸚003006313 “在船上處理天然氣和推進(jìn)裝置的船舶的方法”，其使用一組具有柴油發(fā)電的兩個(gè)電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，但是沒有結(jié)合蒸汽裝置，或?qū)＠鸍P2004051050，其描述了“用于液化天然氣運(yùn)輸船的推進(jìn)設(shè)備”，提出了柴油電力馬達(dá)的組合，但是沒有結(jié)合蒸汽裝置，并且如前所述，只有當(dāng)制造船舶時(shí)是可行的；其使用對(duì)于現(xiàn)有船舶的新驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝來說是不適用的。
[0047]發(fā)明背景-已知的轉(zhuǎn)變可能性
[0048]在當(dāng)今現(xiàn)有的船隊(duì)中，不包括具有再液化和二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的運(yùn)輸船，它只可使用液體燃料，有兩種類型的推進(jìn):
[0049].多數(shù)具有蒸汽潤(rùn)輪機(jī)推進(jìn)的運(yùn)輸船,帶上所有的儲(chǔ)備和規(guī)格(specificat1ns)具有約290gr/kwh的消耗率，以及
[0050]?相當(dāng)多的運(yùn)輸船少于六年并具有柴油電力推進(jìn)，采用雙四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。所述發(fā)動(dòng)機(jī)的消耗率約為190gr/kwh。
[0051]在各方面，除了重要的燃料成本方面之外，蒸汽渦輪機(jī)運(yùn)輸船以令人非常滿意的方式運(yùn)作。在滿載條件下，19.5海里/小時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)輸船每天航行的燃料成本差在許多情況下大于30，000美元/天，所以很顯然對(duì)這些蒸汽渦輪動(dòng)力液化天然氣運(yùn)輸船的推進(jìn)裝置的可能轉(zhuǎn)變有技術(shù)需求，這將允許降低燃料消耗，提高其經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力，并避免大量投資來替換它們。
[0052]事實(shí)上，一類相對(duì)較新的蒸汽渦輪機(jī)動(dòng)力運(yùn)輸船在其中一種情況下是沒有競(jìng)爭(zhēng)的，因?yàn)榕c高燃料成本相關(guān)的蒸汽渦輪機(jī)推進(jìn)不是新的。
[0053]這種情況在1975年至1990年之間已經(jīng)大規(guī)模發(fā)生在大型油輪以及客船上。再有就是大量的新驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝。即使有幾種變型，但所使用的解決方案通常是:
[0054]A.-取消蒸汽渦輪機(jī)，并用通過減速器耦合到所述推進(jìn)器的雙四沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)代替蒸汽渦輪機(jī)。必須指出的是，在所有情況下完全消除了(高壓和低壓)渦輪機(jī)、主冷凝器和齒輪箱。在某些情況下，軸線的剩余部分被保留，同時(shí)另一些被修改。
[0055]這種類型的轉(zhuǎn)變?cè)谟洼喼惺亲畛Ｒ姷?，并已?zhí)行了超過一半的時(shí)間。所得到的運(yùn)輸船不是沒有問題的，特別是帶有與四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)所需的高維護(hù)有關(guān)的問題。發(fā)動(dòng)機(jī)的任何維護(hù)、故障或維修操作意味著使運(yùn)輸船在所述運(yùn)行持續(xù)的時(shí)間內(nèi)固定不動(dòng)。
[0056]在大多數(shù)情況下，維修主鍋爐用于卸貨、加熱該貨物和輔助服務(wù)。該發(fā)電設(shè)備必須在很大程度上修改。
[0057]B.-取消蒸汽渦輪機(jī)并用直接耦合的二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)來代替。這用在少數(shù)場(chǎng)合中。在某些情況下，在更廣泛的轉(zhuǎn)變中建造了運(yùn)輸船的新船尾。在某些情況下，維修主鍋爐而在其它情況下主鍋爐被取代。發(fā)電設(shè)備必須進(jìn)行改造。
[0058]從維護(hù)和操作的觀點(diǎn)來看，結(jié)果比較好。
[0059]C.-取消蒸汽渦輪機(jī)并用柴油電力推進(jìn)代替。這尤其用在客船上。
[0060]與四沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的維修問題通過關(guān)閉必須要修理或維護(hù)且不會(huì)影響運(yùn)輸船運(yùn)行容量的發(fā)動(dòng)機(jī)的可能性而大大降低。
[0061]所有這些可能的實(shí)施方式的缺點(diǎn)是，在所有情況下取消了現(xiàn)有的蒸汽渦輪機(jī)和齒輪箱。
[0062]現(xiàn)在并且由于上述原因，需要將帶有蒸汽渦輪推進(jìn)的現(xiàn)有液化天然氣運(yùn)輸船(超過200艘運(yùn)輸船)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂辛硪环N類型的更節(jié)能推進(jìn)系統(tǒng)的運(yùn)輸船，再次考慮用于改善他們運(yùn)行的成本效益。
[0063]涉及到傳統(tǒng)可能性的上述可能性在邏輯上適用于現(xiàn)有的液化天然氣運(yùn)輸船。
[0064]對(duì)一些這樣的可能性進(jìn)行了簡(jiǎn)要描述，并且由其應(yīng)用產(chǎn)生的某些缺點(diǎn)和問題如下所示。
[0065]轉(zhuǎn)變?yōu)椴捎秒p四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的柴油電力推進(jìn)系統(tǒng)
[0066]實(shí)質(zhì)上，轉(zhuǎn)變后的運(yùn)輸船將具有類似于用所述類型的推進(jìn)已建造的或正在建造的運(yùn)輸船的推進(jìn)力。所述轉(zhuǎn)變將涉及:
[0067].取消高壓和低壓渦輪機(jī)、主冷凝器和齒輪箱。
[0068].安裝一些雙四沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其相應(yīng)的交流發(fā)電機(jī)，配電系統(tǒng)、變壓器、轉(zhuǎn)換器、電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)和新的齒輪箱。
[0069].安裝低壓壓縮機(jī)設(shè)備(約6/8bar)，利用100 %的冗余原則。
[0070]這將導(dǎo)致采用雙發(fā)動(dòng)機(jī)的柴油電力推進(jìn)系統(tǒng)作為液化天然氣運(yùn)輸船采用這樣的推進(jìn)。它通常具有預(yù)先存在的渦輪機(jī)功率的約115%的雙柴油發(fā)動(dòng)機(jī)功率。在正常的運(yùn)輸船上，將需要超過30MW的來自發(fā)電機(jī)的電力，且通常具有3個(gè)或4個(gè)雙發(fā)動(dòng)機(jī)，作為在運(yùn)輸船上采用所述推進(jìn)。
[0071]主鍋爐可以被維修或取消，但在任何情況下它必須有輔助系統(tǒng)用于在后者不需要用于推進(jìn)時(shí)燃燒多余的汽化，即，鍋爐加冷凝器用于過量蒸汽或封閉的火炬(以下稱為氣體燃燒裝置或GCU)用于過量蒸汽。
[0072]在轉(zhuǎn)變過程中會(huì)有相當(dāng)多的拆卸和報(bào)廢工作，以及關(guān)于安裝所有新設(shè)備的空間和適應(yīng)性的相當(dāng)多的問題。
[0073]—旦轉(zhuǎn)變了運(yùn)輸船，會(huì)具有類似于相同技術(shù)、維護(hù)和操作成本的當(dāng)前燃料消耗的燃料消耗量，并具有類似于相同技術(shù)的目前成本和困難的困難。會(huì)有幾個(gè)二階差值，根據(jù)汽化的主題是怎樣的以及其它已經(jīng)解決的主題。
[0074]轉(zhuǎn)變時(shí)間和成本必須認(rèn)定為是很高的。
[0075]有一種可能性，即新的推進(jìn)具有比現(xiàn)有功率更低的功率。在上述情況下，將降低運(yùn)輸船的速度以及儲(chǔ)存力。
[0076]這在技術(shù)上是可行和已知的。
[0077]轉(zhuǎn)變?yōu)椴捎镁哂懈邏簹怏w的雙二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的柴油推進(jìn)
[0078]實(shí)質(zhì)上，轉(zhuǎn)變后的運(yùn)輸船將通過雙通道、氣體或液體燃料、具有約3(MW標(biāo)準(zhǔn)功率的二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)。
[0079]這將進(jìn)一步需要安裝具有壓縮機(jī)的氣體壓縮和處理設(shè)備，利用100%的冗余原則，具有約300bar的壓力。
[0080]這將進(jìn)一步需要改造發(fā)電裝置，即使用于卸載、解決其它方面和根據(jù)前述情況下燃燒所述汽化的問題。
[0081]這將基本上完全取消主渦輪機(jī)、主冷凝器和齒輪箱。
[0082]主鍋爐和軸線可被維修或取消。
[0083]所得到的運(yùn)輸船將具有燃料消耗量，比在前一節(jié)中所描述的那些具有柴油電力推進(jìn)的運(yùn)輸船略少。
[0084]轉(zhuǎn)變成本必須認(rèn)定為是很高的。
[0085]轉(zhuǎn)變時(shí)間將同樣是很長(zhǎng)的，因?yàn)樗械牟鹦逗蛨?bào)廢工作必須在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，安裝工作可僅當(dāng)上述工作已經(jīng)完成時(shí)開始。
[0086]元件的制備和預(yù)制程度必然是有限的。
[0087]以下因素必須考慮在該轉(zhuǎn)變選項(xiàng)中:
[0088].迄今為止,沒有安裝的先例,也沒有在液化天然氣運(yùn)輸船或其它類型的運(yùn)輸船上運(yùn)行此類型的發(fā)動(dòng)機(jī)或此類型非常高的壓力壓縮設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)?？赡艿氖?，這將發(fā)生在不久的將來，但它到目前為止并沒有完成。
[0089].它是一種類型的轉(zhuǎn)變，其中除了是新的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)外，不可能或很難提供冗余系統(tǒng)。推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)維修操作將必然需要固定所述運(yùn)輸船。在裝載和卸載操作過程中不允許推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)維修。
[0090]其它的轉(zhuǎn)變選項(xiàng)
[0091]有一系列不同的轉(zhuǎn)變可能性。在下面簡(jiǎn)單列出一些可能性，而沒有提供重要的細(xì)節(jié)或充分全面地展示。
[0092].在機(jī)械推進(jìn)中采用雙四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，并具有耦合到混合軸線(部分機(jī)械，部分電動(dòng))的電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0093].安裝類似于柴油電力推進(jìn)的渦輪電力推進(jìn)系統(tǒng)，但使用燃?xì)鉁u輪機(jī)作為主要的動(dòng)力源。
[0094].安裝一個(gè)或多個(gè)僅用于液體燃料的常規(guī)二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，還安裝用于汽化的再液化設(shè)備。
[0095].組合前面的解決方案與其它建造方法，例如建造新的以前建成的船尾，安裝Pod推進(jìn)系統(tǒng)等。
[0096].通過基本上使用再熱循環(huán)來提高蒸汽循環(huán)的效率。
[0097].其它各種轉(zhuǎn)變方法。
[0098]這些已知的轉(zhuǎn)變運(yùn)輸船的方法涉及一系列共同的問題和缺點(diǎn):
[0099].在所有情況下，所提出的推進(jìn)方法包括取消高壓和低壓渦輪機(jī)、主冷凝器和齒輪箱，以及多件輔助機(jī)械。
[0100].這包括大量的拆卸和報(bào)廢工作以及轉(zhuǎn)變成本方面的后續(xù)費(fèi)用。
[0101].它還承擔(dān)蒸汽渦輪推進(jìn)的損耗，具有其非常高可靠性的后續(xù)損耗。
[0102]在轉(zhuǎn)變到再熱循環(huán)的情況下，以上不是完全真實(shí)的，因?yàn)橹挥懈邏簻u輪機(jī)將被取消和更換，但在這種情況下，可以得到的節(jié)省僅是那些對(duì)應(yīng)于使用其中任何一項(xiàng)技術(shù)的雙柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的相對(duì)很小的部分。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0103]為了解決目前存在的涉及轉(zhuǎn)變現(xiàn)有液化天然氣運(yùn)輸船的蒸汽推進(jìn)設(shè)備以提高其能源效率的弊端，本發(fā)明的目標(biāo)已設(shè)想了轉(zhuǎn)變蒸汽渦輪動(dòng)力的液化天然氣運(yùn)輸船的方法，其中電力推進(jìn)系統(tǒng)包括幾個(gè)電動(dòng)發(fā)電機(jī)，優(yōu)選添加了雙燃料柴油機(jī)、燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)等，以及幾個(gè)電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)，其機(jī)械功率引入到現(xiàn)有的齒輪箱或軸線中，保持現(xiàn)有的蒸汽渦輪機(jī)推進(jìn)裝置全面運(yùn)行。
[0104]由轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的運(yùn)輸船具有雙推進(jìn)設(shè)備:前者是渦輪機(jī)推進(jìn)設(shè)備，以及新的柴油電力推進(jìn)設(shè)備，可根據(jù)需要能夠使用一個(gè)、另一個(gè)或兩個(gè)，而這一切保持了最初存在于所述運(yùn)輸船中的軸線和齒輪箱。
[0105]該發(fā)電機(jī)最好是雙四沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，使用一到四個(gè)雙發(fā)動(dòng)機(jī)，賦予柴油電力推進(jìn)?？梢栽O(shè)想，在可選擇的實(shí)施方式中，所述發(fā)電機(jī)是燃?xì)鉁u輪機(jī)，在這種情況下通過氣體渦輪機(jī)或這兩種類型的組合賦予渦輪電力推進(jìn)。優(yōu)選是兩個(gè)電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0106]發(fā)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)將輔以必要的輔助元件:高壓配電板、變壓器、變頻器、附加的低電壓配電板或多個(gè)配電板、壓縮機(jī)、熱交換器、泵、廢氣鍋爐等。
[0107]除了電動(dòng)推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)，所有主元件將優(yōu)選容納在模塊中，該模塊優(yōu)選安裝在主甲板上，靠近或鄰近稱為“棚”的存在于所有液化天然氣運(yùn)輸船的船尾區(qū)域內(nèi)的室。
[0108]在引入該電動(dòng)推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率的方式(動(dòng)力輸入或下文稱為PTI)中允許各種實(shí)施方式的變型:
[0109]在現(xiàn)有齒輪箱中引入功率:
[0110].電動(dòng)推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸入(PTI)直接在兩個(gè)(高壓HP和低壓LP)第二減速齒輪軸的現(xiàn)有齒輪箱中進(jìn)行，而不使用新的齒輪箱。
[0111].在現(xiàn)有齒輪箱的兩個(gè)(HP和LP)第二減速齒輪軸中采用新的附加齒輪箱進(jìn)行電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸入(PTI)，PTI的前進(jìn)或后退位置是可能的。
[0112]在軸線中引入功率:
[0113].通過一個(gè)或兩個(gè)電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，其軸都是中間軸本身。
[0114]?通過一個(gè)或兩個(gè)電動(dòng)推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(一般是兩個(gè))，通過一個(gè)或兩個(gè)隧道齒輪減速機(jī)在中間軸中引入功率。
[0115]該描述的方法保持了整個(gè)現(xiàn)有的蒸汽渦輪機(jī)推進(jìn)設(shè)備的完好。運(yùn)輸船將因此通過蒸汽渦輪機(jī)或帶雙四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的柴油發(fā)電機(jī)擁有雙推進(jìn)系統(tǒng)。這有利于在轉(zhuǎn)變后的運(yùn)輸船內(nèi)的以下操作模式:
[0116]?蒸汽模式:運(yùn)輸船如它轉(zhuǎn)變之前一樣運(yùn)行。電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)是分開嚙合或閑置的。沒有節(jié)約燃料。
[0117]?電動(dòng)模式:雙柴油發(fā)動(dòng)機(jī)或燃?xì)鉁u輪機(jī)產(chǎn)生100%的需要電功率。它們?yōu)殡娏ν七M(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)和其余的電力消費(fèi)供電。渦輪機(jī)和齒輪箱以它們相應(yīng)的轉(zhuǎn)數(shù)而轉(zhuǎn)動(dòng)。產(chǎn)生了柴油機(jī)電力推進(jìn)系統(tǒng)的節(jié)約燃料特性。必須指出，各聯(lián)軸器-離合器可有選擇地在高壓和低壓渦輪機(jī)之間結(jié)合，使得能夠從齒輪箱分離渦輪機(jī)。
[0118]?混合蒸汽電動(dòng)模式:能夠在蒸汽渦輪機(jī)中產(chǎn)生部分的功率，而其余的利用電力系統(tǒng)。這需要修改控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在任何情況下不可超過原始動(dòng)力。節(jié)約燃料將是局部的。如果系統(tǒng)之一的可用性發(fā)生了故障或局部缺失，通常是電力系統(tǒng)的部件，則將使用這個(gè)選項(xiàng)。在新的電力推進(jìn)具有功率比先前安裝的蒸汽渦輪機(jī)功率小的情況下，以及需要最大功率時(shí)，它可被系統(tǒng)地應(yīng)用。
[0119]本發(fā)明允許進(jìn)行類型轉(zhuǎn)變，它是最佳的解決方案，因?yàn)樗试S滿足一系列目標(biāo):
[0120].優(yōu)化節(jié)能。
[0121].可靠性和冗余。轉(zhuǎn)變后，保持了運(yùn)輸船在轉(zhuǎn)變前具有的推進(jìn)可靠性的高度。
[0122].冗余的安裝，這是可靠性的附加值。
[0123].經(jīng)過驗(yàn)證的組件。液化天然氣海上運(yùn)輸行業(yè)具有特殊的日程安排遵守性和安全行蹤記錄。為此，即使它已演變尤其是涉及到推進(jìn)系統(tǒng)，但這已經(jīng)通過在每個(gè)組件中維持一定程度的以前經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行，即使這些組件可結(jié)合已知的技術(shù)和組件以不同的方式組合或聯(lián)接。
[0124].考慮所有操作情況。在改造之前，運(yùn)輸船具有適合于所有操作情況的操作，如在高速負(fù)載條件下降低功耗的航行，在壓載條件下航行、裝載、卸載、停泊、待機(jī)等。此外，在所有這些情況下，它可以可能的比例從天然汽化或通過強(qiáng)制蒸發(fā)消耗HFO、MDO、MGO和天然氣。
[0125].被轉(zhuǎn)變后，在所有情況下，運(yùn)輸船保持相同或更大的操作靈活性，并且它另外具有在大多數(shù)情況下以盡可能大比例的節(jié)省燃料，特別是在那些更頻繁地發(fā)生且具有最高燃料消耗量的情況下。
[0126]?最小化在船廠的轉(zhuǎn)變時(shí)間。
[0127]?有限的轉(zhuǎn)變成本。
[0128]?最小化拆卸和報(bào)廢的程度。
[0129]?最小化就地進(jìn)行的轉(zhuǎn)變工作。
[0130].安裝在易于到達(dá)的地方的預(yù)制模塊用于大型模塊的最大化。
[0131].在那些進(jìn)行維修或轉(zhuǎn)變前盡最大可能使用用于新建造的過程和概念。
[0132]?有限的測(cè)試成本和時(shí)間。在航運(yùn)業(yè)中，涉及運(yùn)輸船的安全和操作能力的任何事項(xiàng)必須全面測(cè)試。對(duì)于新建成的液化天然氣運(yùn)輸船，碼頭、海水和氣體試驗(yàn)過程是全面、長(zhǎng)期和昂貴的。在轉(zhuǎn)變的情況下，允許在重新交付之前限制要進(jìn)行的試驗(yàn)時(shí)間的概念尤為適合。
[0133].最小化用于轉(zhuǎn)變的運(yùn)輸船維護(hù)的固定時(shí)間。具有蒸汽渦輪機(jī)推進(jìn)的液化天然氣運(yùn)輸船有很短的固定時(shí)間。
[0134]?限制增加維護(hù)成本。除了燃料成本高，液化天然氣運(yùn)輸船的蒸汽渦輪機(jī)推進(jìn)具有多重優(yōu)勢(shì)，其中包括維護(hù)成本低。
[0135]發(fā)明優(yōu)點(diǎn)
[0136]本發(fā)明提出的轉(zhuǎn)變蒸汽渦輪動(dòng)力液化天然氣運(yùn)輸船的這種方法相對(duì)于目前可用的方法具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，最重要的優(yōu)點(diǎn)是提供了具有更經(jīng)濟(jì)和具有能源效率的船載發(fā)電和推進(jìn)設(shè)備而不需要取消現(xiàn)有推進(jìn)設(shè)備的蒸汽渦輪動(dòng)力液化天然氣運(yùn)輸船，因此最小化改造時(shí)間，降低隨后的財(cái)政支出。
[0137]另一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)是可以非常顯著的節(jié)約燃料，與具有采用雙發(fā)動(dòng)機(jī)的柴電推進(jìn)系統(tǒng)的運(yùn)輸船一樣高，這在現(xiàn)在新建成的運(yùn)輸船中是占主導(dǎo)地位的。
[0138]重要的是指出它保持了蒸汽渦輪機(jī)安裝的非常高的可靠性。
[0139]另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是所得到的運(yùn)輸船具有雙推進(jìn)系統(tǒng)，結(jié)合了兩者的最好性能，具有三種可能的操作模式。
[0140]還必須提到通過新系統(tǒng)用液體燃料和氣體的試驗(yàn)正在完成時(shí)，能夠恢復(fù)運(yùn)輸船的商業(yè)操作所需要的優(yōu)點(diǎn)，減少了港口、海水和氣體試驗(yàn)的長(zhǎng)期和昂貴處理的影響。
[0141]同樣重要的是指出通過將要用于轉(zhuǎn)變的拆卸和報(bào)廢減少至最低限度所賦予的優(yōu)點(diǎn)，這使得轉(zhuǎn)變時(shí)間最小化。
[0142]采用已經(jīng)證明的技術(shù)解決方案，其中不能忘記以前的經(jīng)驗(yàn)和高度的可靠性，因?yàn)橹挥衅渲兴鼋鉀Q方案相結(jié)合的方式是完全新的。
[0143]另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它是一種轉(zhuǎn)變方法，其中對(duì)已投入服務(wù)的現(xiàn)有元件的干預(yù)最小化。
[0144]重要的是指出了對(duì)模塊化構(gòu)造的完美適應(yīng)性，其中不使用添加在定點(diǎn)的元件，將拆卸和修改減少到嚴(yán)格的最小值，允許非常高度的預(yù)制，并縮短轉(zhuǎn)變時(shí)間。
[0145]此外，該轉(zhuǎn)變是較便宜的。一方面，降低了原料成本，因?yàn)槭褂昧爽F(xiàn)有的齒輪箱，無須購買和安裝新的齒輪箱。也沒有必要購買或安裝氣體燃燒裝置。此外，該模塊式構(gòu)造較便宜，比報(bào)廢和安裝必須添加的大量元件更快。
[0146]最后必須指出的是，聲稱的新穎性在于它在轉(zhuǎn)變后的采用雙推進(jìn)的液化天然氣運(yùn)輸船上的應(yīng)用，其用于容納大部分的新柴油電力推進(jìn)，除了推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)之外，以及其在現(xiàn)有棚艙室中、附近或之上和/或主甲板上的另外模塊中的安裝，因?yàn)榈浆F(xiàn)在為止，像固定的電氣設(shè)備、雙發(fā)動(dòng)機(jī)一直安裝在甲板下，從來沒有安裝在具有柴電推進(jìn)的所有液化天然氣運(yùn)輸船的另外的室中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0147]為了更好地理解本發(fā)明的目的，已在附圖中示出了轉(zhuǎn)變蒸汽渦輪機(jī)動(dòng)力的液化天然氣運(yùn)輸船的方法的一些具體的實(shí)施方式。
[0148]在所述的附圖中，圖1示出了典型的液化天然氣運(yùn)輸船的推進(jìn)設(shè)備的通用框圖。
[0149]圖2示出了具有通過在齒輪箱中直接引入功率改進(jìn)的推進(jìn)設(shè)備的典型液化天然氣運(yùn)輸船的框圖。
[0150]圖3示出了具有通過在齒輪箱中引入功率改進(jìn)的推進(jìn)設(shè)備的典型液化天然氣運(yùn)輸船的框圖，通過新的輔助減速裝置引入功率，采用在船頭上的PTI。
[0151]圖4示出了具有通過在齒輪箱中引入功率改進(jìn)的推進(jìn)裝置的典型液化天然氣運(yùn)輸船的框圖，通過新的輔助減速裝置引入功率，采用在船尾上的ΡΤΙ。
[0152]圖5示出了具有通過在軸線中引入功率改進(jìn)的推進(jìn)裝置的典型液化天然氣運(yùn)輸船的框圖。
[0153]圖6示出了具有通過在軸線中引入功率改進(jìn)的推進(jìn)裝置的典型液化天然氣運(yùn)輸船的框圖，采用齒輪箱用于增加轉(zhuǎn)速(增速裝置)。
[0154]圖7示出了本發(fā)明的主要組成元件的框圖，其必須添加到該運(yùn)輸船上，具有模塊化的分布。
[0155]圖8示出了液化天然氣運(yùn)輸船的船尾簡(jiǎn)化縱斷面圖，其示出了原始推進(jìn)設(shè)備和新增設(shè)備的一些元件的位置。
[0156]圖9示出了液化天然氣運(yùn)輸船的船尾區(qū)域的下部、原始推進(jìn)設(shè)備和新增設(shè)備的一些元件位置的簡(jiǎn)化平面圖。
[0157]圖10示出了那些通常用于液化天然氣運(yùn)輸船的齒輪箱的主要組成元件的視圖。
[0158]圖11示出了第一減速輪和第二減速齒輪的軸的詳細(xì)視圖，其在那些通常用于液化天然氣運(yùn)輸船的齒輪箱的整體高壓側(cè)或整體低壓側(cè)。
[0159]圖12示出了所述方式的更詳細(xì)的圖示，其中改進(jìn)了高壓側(cè)上的元件(10)和(12)上的內(nèi)側(cè)，同樣適用于低壓側(cè)的元件(9)和(11)，用于吸收來自電動(dòng)推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸入。
[0160]在這些附圖中，可利用以下的附圖標(biāo)記看出本發(fā)明中最重要的元件:
[0161]控制閥(I)
[0162]高壓渦輪機(jī)HPT (2)
[0163]低壓渦輪機(jī)LPT (3)
[0164]位于LPT下的主冷凝器(3b)
[0165]彈性聯(lián)接器(4)
[0166]低壓側(cè)的第一減速齒輪(5)
[0167]高壓側(cè)的第一減速齒輪(6)
[0168]低壓側(cè)的第一減速輪(7)
[0169]高壓側(cè)的第一減速輪(8)
[0170]低壓側(cè)的圓錐形聯(lián)接器(9)
[0171]高壓側(cè)的圓錐形聯(lián)接器(10)
[0172]低壓側(cè)的彈性聯(lián)接器(11)
[0173]高壓側(cè)的彈性聯(lián)接器(12)
[0174]低壓側(cè)具有另一內(nèi)部軸(套筒軸)(13)的空心軸
[0175]高壓側(cè)具有另一內(nèi)部軸(套筒軸)(14)的空心軸
[0176]低壓側(cè)的第二減速齒輪(15)
[0177]高壓側(cè)的第二減速齒輪(16)
[0178]第二減速輪(17)
[0179]推力軸承(18)
[0180]中間船頭軸(19)
[0181]中間船尾軸(20)
[0182]船頭可解除軸承(21)
[0183]船尾可解除軸承(22)
[0184]推進(jìn)器軸(23)
[0185]推進(jìn)器(24)
[0186]齒輪箱(25)
[0187]低壓側(cè)的改進(jìn)的錐形聯(lián)軸器(26)
[0188]高壓側(cè)的改進(jìn)的錐形聯(lián)軸器(27)
[0189]低壓側(cè)的彈性聯(lián)軸器和/或離合器(28)
[0190]高壓側(cè)的彈性聯(lián)軸器和/或離合器(29)
[0191]低壓側(cè)的電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30)
[0192]高壓側(cè)的電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(31)
[0193]低壓側(cè)的附加齒輪箱(32)
[0194]高壓側(cè)的附加齒輪箱(33)
[0195]低壓側(cè)的附加彈性聯(lián)軸器(34)
[0196]高壓側(cè)的附加彈性聯(lián)軸器(35)
[0197]低壓側(cè)的可選額外液壓離合器(36)
[0198]高壓側(cè)的可選額外液壓離合器(37)
[0199]改進(jìn)的中間船頭軸(38)
[0200]改進(jìn)的軸承(42)
[0201]具有隧道升壓齒輪的中間軸的聯(lián)軸器(43)
[0202]隧道齒輪的主輪(44)
[0203]低壓側(cè)的升壓齒輪的附加離合齒輪(45)
[0204]高壓側(cè)的升壓齒輪的附加離合齒輪(46)
[0205]包括發(fā)動(dòng)機(jī)、熱發(fā)動(dòng)機(jī)和交流發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)組(47)
[0206]高壓配電板(48)
[0207]變壓器(49)
[0208]轉(zhuǎn)換器(50)
[0209]附加低壓配電版或配電板組(51)
[0210]天然氣壓縮機(jī)(52)
[0211]天然氣熱交換器(53)
[0212]泵(54)
[0213]凈化器(55)
[0214]發(fā)電機(jī)組的輔助熱交換器(56)
[0215]廢氣鍋爐(57)

【具體實(shí)施方式】
[0216]本發(fā)明目標(biāo)的轉(zhuǎn)變蒸汽渦輪機(jī)動(dòng)力的液化天然氣運(yùn)輸船的方法基本上包括，如在附圖中可以看出，增加了一個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)組(47)，連同其輔助組件(48、49、50、51、52、53、54、55、56、57) —起，向一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30、31)供電，通過與齒輪箱(25)和現(xiàn)有蒸汽渦輪機(jī)(2、3)推進(jìn)裝置的輸出軸線組件(19、20、23)的機(jī)械連接來發(fā)射功率。該機(jī)械功率通過特定的方法引入到齒輪箱(25)或現(xiàn)有的輸出軸線組件(19、20、23)中，保持證現(xiàn)有的蒸汽渦輪機(jī)(2、3)推進(jìn)設(shè)備完全運(yùn)轉(zhuǎn)，具有的特征是保持了現(xiàn)有蒸汽渦輪機(jī)推進(jìn)設(shè)備，使得轉(zhuǎn)變得到的運(yùn)輸船具有柴油電力或渦輪電力推進(jìn)裝置，結(jié)合有前述兩個(gè)的蒸汽渦輪推進(jìn)和混合推進(jìn)裝置。輸出軸線組件理解為主要由中間船頭軸(19)、中間船尾軸(20)(如果有兩個(gè)中間軸)以及操作推進(jìn)器(24)的推進(jìn)器軸(23)限定的組件。
[0217]發(fā)電機(jī)組(47)的輔助組件包括一個(gè)或多個(gè)高壓配電板(48)、變壓器(49)、轉(zhuǎn)換器
(50)、附加低壓配電板(51)、壓縮機(jī)(52)、熱交換器(53)、泵(54)、凈化器(55)、熱交換器
(56)和廢氣鍋爐(57)。
[0218]發(fā)電機(jī)組(47)和它們的輔助組件(48、49、50、51、52、53、54、57)的相當(dāng)一部分都分布安裝在位于主甲板上靠近、毗鄰或在所謂“棚”的室內(nèi)的幾個(gè)預(yù)制模塊中，“棚”存在于所有液化天然氣運(yùn)輸船的船尾區(qū)域的發(fā)動(dòng)機(jī)房上。
[0219]分布在模塊中的典型布置是:
[0220]?發(fā)電機(jī)組(47)的模塊。這些通常包括幾個(gè)發(fā)電機(jī)組以及它們的相當(dāng)一部分的輔助元件。它們可在較大的模塊中分組。這些模塊將機(jī)器與非常重的交替和旋轉(zhuǎn)元件整合。
[0221].固定式電氣元件模塊。將有幾個(gè)子模塊整合:
[0222]-高壓配電板(48)。
[0223]-變壓器(49)。
[0224]-轉(zhuǎn)換器(50)。
[0225]-附加低壓配電板或配電板組(51)。
[0226].在這種情況下，這些模塊將重且大容量的固定元件與相當(dāng)多的互連以及電線適度地整合。
[0227]?天然氣壓縮機(jī)(52)和熱交換器(53)的模塊/多個(gè)模塊，用于將氣體供給到所述發(fā)電機(jī)組(47)。這些模塊將安裝在罐區(qū)的主甲板上，接近或鄰近存在于所有液化天然氣運(yùn)輸船的天然氣壓縮機(jī)的外殼。
[0228].泵(54)、凈化器(55)和熱交換器(56)的模塊或子模塊，包含所有的輔助服務(wù)，特別是柴油發(fā)電機(jī)需要的。這些元件可部分地安裝在上述模塊中或發(fā)動(dòng)機(jī)室的內(nèi)部。
[0229].廢氣鍋爐(57)模塊。這些通常設(shè)置在發(fā)電機(jī)組(47)的模塊上。
[0230]發(fā)電機(jī)組(47)優(yōu)選是雙燃料柴油機(jī)型，賦予柴油電力推進(jìn)，雖然可以設(shè)想它們也可以是燃?xì)鉁u輪機(jī)類型，賦予渦輪電力推進(jìn)，或是柴油和燃?xì)鉁u輪機(jī)結(jié)合，賦予復(fù)合柴油渦輪電力推進(jìn)，在所有的情況下都結(jié)合了現(xiàn)有的蒸汽渦輪機(jī)(2、3)推進(jìn)。
[0231]引入電動(dòng)推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30、31)的機(jī)械功率(動(dòng)力輸入或PTI)的方式允許各種實(shí)施方式的變型，其分享了緊挨著輸出軸線組件(19、20、23)和在蒸汽渦輪機(jī)(2、3)推進(jìn)裝置中的現(xiàn)有齒輪箱(25)的電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30、31)的位置:
[0232]在現(xiàn)有的齒輪箱(25)中引入功率:
[0233]根據(jù)圖2，在齒輪箱(25)中的直接引入功率，包括通過分別改進(jìn)或替換低壓側(cè)上的錐形聯(lián)軸器(9)和高壓側(cè)上的另一錐形聯(lián)軸器(10)而改進(jìn)現(xiàn)有齒輪箱(25)的稱為套筒軸的具有低壓側(cè)另一內(nèi)部軸(13)的空心軸和具有高壓側(cè)另一內(nèi)部軸(14)的空心軸的船尾端件的第一階段，使得所述改進(jìn)的聯(lián)軸器包括在其船尾端的軸，用于從各電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)
(30.31)的功率輸入，還包括相應(yīng)的彈性聯(lián)軸器和/或離合器(28、29)，所有這些在圖12中示出。
[0234]改進(jìn)的圓錐聯(lián)軸器(26、27)是現(xiàn)有齒輪箱(25)的一部分，從而允許引入位于齒輪箱(25)尾部的電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30、31)的功率。
[0235]根據(jù)圖3和圖4，通過在齒輪箱(25)中的附加齒輪箱(32、33)引入功率，通過分別改進(jìn)或替換低壓側(cè)上的錐形聯(lián)軸器(9)和高壓側(cè)上的另一錐形聯(lián)軸器(10)而改進(jìn)現(xiàn)有齒輪箱(25)的稱為套筒軸的具有低壓側(cè)另一內(nèi)部軸(13)的空心軸和具有高壓側(cè)另一內(nèi)部軸(14)的空心軸的船尾端件的第一階段，使得所述修改后的聯(lián)軸器包括在其船尾端的軸，用于從各電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30、31)通過附加齒輪箱(32、33)的功率輸入，任選地設(shè)置有相應(yīng)的液壓式離合器(36、37)，并通過彈性聯(lián)軸器和/或離合器(28、29)連接到現(xiàn)有的齒輪箱
(25)中，對(duì)于修改后的錐形聯(lián)軸器(26、27)，電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30、31)通過附加彈性聯(lián)軸器(34,35)連接到附加齒輪箱(32、33)上，附加彈性聯(lián)軸器(34、35)將所述電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)
(30.31)定位在前面，或者在可選擇的實(shí)施方式中定位在船尾。
[0236]在軸線(19、20)中引入功率:
[0237]根據(jù)圖5，通過電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30、31)引入功率，其軸是輸出軸線組件(19、20)，通過改進(jìn)中間船頭軸(19)和/或中間船尾軸(20)的第一階段允許容納電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)，使得電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30)具有作為軸的實(shí)際中間船頭軸(19)，并且第二電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)
(31)具有作為軸的實(shí)際中間船尾軸(20)，其軸與所述具有的實(shí)際中間艉軸(20)為一軸，以安放改進(jìn)的軸承(42)的階段結(jié)束。
[0238]根據(jù)圖6，通過電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30、31)引入功率，其在輸出軸線組件(19、20)中通過一個(gè)或兩個(gè)隧道齒輪減速器引入功率，通過改進(jìn)中間船頭軸(19)的第一階段來將其轉(zhuǎn)變成改進(jìn)的中間船頭軸(38)，其上耦合有一個(gè)或若干個(gè)隧道齒輪減速器，在第二階段中采用內(nèi)部軸的聯(lián)軸器(43)、主輪(44)和離合齒輪(45、46)，繼續(xù)通過附加彈性聯(lián)軸器(34、35)來連接電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30、31)到離合齒輪(45、46)的階段。
[0239]由轉(zhuǎn)變所產(chǎn)生的運(yùn)輸船具有雙重推進(jìn)設(shè)備:前蒸汽渦輪機(jī)(2、3)推進(jìn)設(shè)備和新電力推進(jìn)設(shè)備，能夠根據(jù)需要使用一個(gè)、另一個(gè)或兩個(gè)，所有這一切同時(shí)保持了輸出軸線組件(19,20,23)和所述齒輪箱(25)最初存在于所述運(yùn)輸船中并具有所示的改進(jìn)。
[0240]這種方法具有對(duì)運(yùn)輸船特定的應(yīng)用，具有以下特性:
[0241]運(yùn)輸船在120，000 至 170，OOOm3 之間。
[0242]典型的壽命是10年。這個(gè)范圍可在5至25年之間。
[0243]蒸汽渦輪機(jī)推進(jìn)。
[0244]功率在20MW至30MW之間。
[0245]單一固定螺距的推進(jìn)器約為80/90rpm。
[0246]渦輪設(shè)備包括:高壓渦輪、低壓渦輪、真空冷凝器、雙級(jí)減速、開方式齒輪箱，在軸線處約3000/4000rpm的輸入和80/90rpm的輸出。
[0247]兩個(gè)蒸汽鍋爐約為60/70bar，再加熱蒸汽為525/500°C。
[0248]兩臺(tái)約3000/3500KW的渦輪發(fā)電機(jī)。
[0249]具有類似功率的柴油發(fā)電機(jī)。
[0250]用于從所述冷凝器中除去過量蒸汽以消除過量汽化的裝置(傾卸系統(tǒng))。
[0251]航海速度:19.5海里/小時(shí)。
[0252]以所需的比例燃燒重油和/或天然氣的可能性。它可在某些特殊情況下燃燒MG0(在港口 )。
[0253]根據(jù)可與上述實(shí)施例進(jìn)行組合的本發(fā)明的實(shí)施方式，本發(fā)明包括轉(zhuǎn)變液化天然氣運(yùn)輸船的蒸汽渦輪機(jī)動(dòng)力的方法，特別是用于運(yùn)輸液化天然氣的類型，其特征在于它包括添加一個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)組(47)和定位一個(gè)或幾個(gè)電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30、31)緊挨著存在于蒸汽渦輪機(jī)(2、3)推進(jìn)裝置中的軸線組件(19、20、23)和齒輪箱(25)。
【權(quán)利要求】
1.一種轉(zhuǎn)變蒸汽渦輪動(dòng)力液化天然氣運(yùn)輸船的方法，尤其是用于運(yùn)輸液化天然氣的運(yùn)輸船，其特征在于它改變了推進(jìn)，通過添加一個(gè)或幾個(gè)發(fā)電機(jī)組(47)，通過配電板(48)和轉(zhuǎn)換器(50)，向一個(gè)或多個(gè)電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30，31)供電，由存在于蒸汽渦輪機(jī)(2，3)推進(jìn)裝置的齒輪箱(25)或輸出軸線組件的機(jī)械連接發(fā)射功率，輸出軸線組件理解為主要由中間船頭軸(19)、在適當(dāng)情況下的中間船尾軸(20)以及操作所述推進(jìn)器(24)的推進(jìn)器軸(23)所限定，保持了蒸汽渦輪機(jī)推進(jìn)設(shè)備，使得轉(zhuǎn)變后的運(yùn)輸船還具有柴油電力推進(jìn)器和結(jié)合前述兩者的混合推進(jìn)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)變蒸汽渦輪動(dòng)力液化天然氣運(yùn)輸船的方法，其特征在于它包括增加發(fā)電機(jī)組(47)的輔助組件，其選自由高壓配電板(48)、變壓器(49)、轉(zhuǎn)換器(50)、附加低電壓配電板(51)、天然氣壓縮機(jī)(52)，天然氣熱交換器(53)、泵(54)、凈化器(55)、電動(dòng)發(fā)電機(jī)的輔助熱交換器(56)和廢氣鍋爐(57)組成的組。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)變蒸汽渦輪動(dòng)力液化天然氣運(yùn)輸船的方法，其特征在于電動(dòng)發(fā)電機(jī)(47)和它們的輔助組件(48、49、50、51、54、55、56、57)的相當(dāng)一部分都分布安裝在位于主甲板上接近或鄰近發(fā)動(dòng)機(jī)艙棚室的幾個(gè)預(yù)制模塊中，除了天然氣壓縮機(jī)和熱交換器(52、53)，天然氣壓縮機(jī)和熱交換器(52、53)將安裝在存在于所有液化天然氣運(yùn)輸船的壓縮機(jī)室的新模塊中，該新模塊鄰近或在所述室的附近。
4.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)變蒸汽渦輪動(dòng)力液化天然氣運(yùn)輸船的方法，其特征在于該電動(dòng)發(fā)電機(jī)(47 )是雙燃料柴油發(fā)電機(jī)，導(dǎo)致結(jié)合燃?xì)鉁u輪機(jī)類型的現(xiàn)有蒸汽渦輪機(jī)(2、3)推進(jìn)的柴油電力推進(jìn)，導(dǎo)致結(jié)合現(xiàn)有蒸汽渦輪機(jī)(2、3)推進(jìn)的渦輪電力推進(jìn)，或者是柴油和燃?xì)鉁u輪機(jī)結(jié)合，導(dǎo)致結(jié)合現(xiàn)有蒸汽渦輪機(jī)(2、3)推進(jìn)的復(fù)合柴油渦輪電力推進(jìn)。
5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)變蒸汽渦輪動(dòng)力液化天然氣運(yùn)輸船的方法，其特征在于在現(xiàn)有齒輪箱(25)中直接引入電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30、31)的機(jī)械功率，通過改進(jìn)或替換低壓側(cè)上的錐形聯(lián)軸器(9)和高壓側(cè)上的具有改進(jìn)的錐形聯(lián)軸器(26、27)的另一錐形聯(lián)軸器(10)而改進(jìn)現(xiàn)有齒輪箱(25)的稱為套筒軸的具有低壓側(cè)另一內(nèi)部軸(13)的空心軸和具有高壓側(cè)另一內(nèi)部軸(14)的空心軸的船尾端件的第一階段，以繼續(xù)通過連接到預(yù)先安裝在齒輪箱(25 )中的改進(jìn)的錐形聯(lián)軸器(26、27 )的彈性聯(lián)軸器和/或離合器(28、29 )連接相應(yīng)電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30、31)的階段，將電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30、31)定位在船尾的齒輪箱(25)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述的轉(zhuǎn)變蒸汽渦輪動(dòng)力液化天然氣運(yùn)輸船的方法，其特征在于所述電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30、31)的機(jī)械功率引入到現(xiàn)有的齒輪箱(25)中，通過改進(jìn)或替換低壓側(cè)上的錐形聯(lián)軸器(9)和高壓側(cè)上的另一錐形聯(lián)軸器(10)而改進(jìn)或替換現(xiàn)有齒輪箱(25)的稱為套筒軸的具有低壓側(cè)另一內(nèi)部軸(13)的空心軸和具有高壓側(cè)另一內(nèi)部軸(14)的空心軸的船尾端件的第一階段，以繼續(xù)連接相應(yīng)的電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30、31)到附加齒輪箱(32、33)的階段，任選地設(shè)置有相應(yīng)的液壓式離合器(36、37)，并通過預(yù)先形成在齒輪箱(25)中的改進(jìn)的錐形聯(lián)軸器(26、27)由彈性聯(lián)軸器和/或離合器(28、29)連接到現(xiàn)有的齒輪箱(25)上，電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30、31)通過附加彈性聯(lián)軸器(34、35)連接到附加齒輪箱(32、33)上，將電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30、31)朝向船頭定位。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述的轉(zhuǎn)變蒸汽渦輪動(dòng)力液化天然氣運(yùn)輸船的方法，其特征在于所述電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30、31)的機(jī)械功率引入到現(xiàn)有的齒輪箱(25)中，通過改進(jìn)或替換低壓側(cè)上的錐形聯(lián)軸器(9)和高壓側(cè)上的另一錐形聯(lián)軸器(10)而改進(jìn)或替換現(xiàn)有齒輪箱(25)的稱為套筒軸的具有低壓側(cè)另一內(nèi)部軸(13)的空心軸和具有高壓側(cè)另一內(nèi)部軸(14)的空心軸的船尾端件的第一階段，以繼續(xù)連接相應(yīng)的電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30、31)到附加齒輪箱(32、33)的階段，任選地設(shè)置有相應(yīng)的液壓式離合器(36、37)，并通過預(yù)先形成在齒輪箱(25)中的改進(jìn)的錐形聯(lián)軸器(26、27)由彈性聯(lián)軸器和/或離合器(28、29)連接到現(xiàn)有的齒輪箱(25)上，電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30、31)通過附加彈性聯(lián)軸器(34、35)連接到附加齒輪箱(32、33)上，將電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30、31)定位在船尾。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述的轉(zhuǎn)變蒸汽渦輪動(dòng)力液化天然氣運(yùn)輸船的方法，其特征在于所述電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30、31)的機(jī)械功率直接引入在輸出軸線組件中，通過改進(jìn)中間船頭軸(19)和/或中間船尾軸(20)以允許容納電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的第一階段，以繼續(xù)在適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)或替換的中間船頭軸(19)中連接電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30)的階段，繼續(xù)在適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)或替換中間船尾軸(20)中連接另一電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(31)的階段，并以安放改進(jìn)的軸承(42)的階段結(jié)束。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述的轉(zhuǎn)變蒸汽渦輪動(dòng)力液化天然氣運(yùn)輸船的方法，其特征在于所述電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30、31)的機(jī)械功率直接引入在輸出軸線組件中，通過改進(jìn)中間船頭軸(19)以將其轉(zhuǎn)變成改進(jìn)后的中間船頭軸(38)的第一階段，在第二階段中，在修改后的中間船頭軸(38)上耦合有一個(gè)或若干個(gè)隧道升壓齒輪減速器，通過具有隧道升壓齒輪、主輪(44)和離合齒輪(45、46)的中間軸的聯(lián)軸器(43)，繼續(xù)通過附加彈性聯(lián)軸器(34、35)連接電力推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(30、31)到離合齒輪(45、46)的階段。
【文檔編號(hào)】B63H21/20GK104334449SQ201380010531
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2013年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月13日
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