本發(fā)明適用于由蒸汽渦輪機驅(qū)動的貨泵系統(tǒng)，該系統(tǒng)由具有公共貨泵系統(tǒng)的三個和/或更多個分離等級的油罐、礦砂船/油船和成品油罐組成，對于商船而言，節(jié)省了現(xiàn)有成本極高市場下的燃油消耗并且減少了整體二氧化碳，以防空氣污染。

背景技術(shù)：

貨泵的牽引車已經(jīng)在考慮到兩個原因的情況下在長時間段內(nèi)應(yīng)用了蒸汽渦輪機驅(qū)動方法。一個是牽引車動力要求，另一個是零至最大值之間的整個范圍條件下的貨泵的便利旋轉(zhuǎn)控制方法和按規(guī)則所需的惰性氣體要求條件。

為了應(yīng)對這些需要，傳統(tǒng)系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用了具有貨泵和輔助鍋爐系統(tǒng)一起的全套蒸汽渦輪來涵蓋以上要求的蒸汽條件和惰性氣體。因為貨油泵的牽引車的蒸汽渦輪機由于蒸汽條件和蒸汽渦輪構(gòu)造條件而消耗了巨量蒸汽，并且用輔助鍋爐產(chǎn)生其蒸汽，以涵蓋全套蒸汽渦輪機的整體要求。在輔助鍋爐進行操作時，能夠使用該輔助鍋爐的排氣來形成惰性氣體，并且該惰性氣體按規(guī)則需要被供應(yīng)到貨物罐區(qū)域，以保持在貨油操縱和其他(如加油)期間貨油罐的貨物管道的安全條件并且涵蓋貨物罐清潔中的處理。這可節(jié)省燃料消耗，以本身產(chǎn)生惰性氣體。如果通過另一個獨立系統(tǒng)來產(chǎn)生惰性氣體時，則它消耗燃油。

ptl1公開了制造用于貨泵牽引車系統(tǒng)的蒸汽產(chǎn)生的岸上輔助鍋爐設(shè)置的系統(tǒng)，貨泵牽引車系統(tǒng)包括用于制造供應(yīng)到油罐的惰性氣體產(chǎn)生的岸上清潔器。ptl1中公開的發(fā)明采用了受限制的方法來節(jié)省燃料的運行消耗，從而不需要輔助鍋爐和清潔器，使油罐重量減輕。這種重量減輕的罐應(yīng)當(dāng)在本質(zhì)上使用是受限制的。因此，我們沒有采取這種方法。

引文列表

專利文獻

ptl1：專利公開1993-229600

技術(shù)實現(xiàn)要素：

問題的解決方案

為了節(jié)省燃料并且由此使二氧化碳隨之減少，考慮到輔助鍋爐的惰性氣體供應(yīng)量的平衡，應(yīng)當(dāng)使用更好的效率方式將三種或四種等級的公共驅(qū)動貨泵系統(tǒng)的一組貨泵驅(qū)動系統(tǒng)從蒸汽渦輪驅(qū)動系統(tǒng)變成電動機驅(qū)動系統(tǒng)。

另外，電動機驅(qū)動系統(tǒng)必須具有根據(jù)貨油操縱需要在貨泵的整個操作跨度范圍內(nèi)的驅(qū)動貨泵的任何旋轉(zhuǎn)。為了清楚該基本內(nèi)容，電動機是必要的旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)。然而，考慮到系統(tǒng)的電動機旋轉(zhuǎn)控制和效率，該旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)是任何可用的一個，可變的應(yīng)用是用通向電源線的功率晶閘管(二極管)進行的頻率控制方法是最合適的方式。

發(fā)明內(nèi)容

[本發(fā)明的條目]

本發(fā)明適用于由蒸汽渦輪機驅(qū)動的貨泵系統(tǒng)，該系統(tǒng)由具有公共貨泵系統(tǒng)的三個和/或更多個分離等級油罐、礦砂船/油船和成品油罐組成。

要求條目1

一組由蒸汽渦輪機驅(qū)動的貨泵變成由電動機驅(qū)動的貨泵。由蒸汽渦輪機來驅(qū)動其它貨泵。

本發(fā)明的有利效果

貨泵牽引車系統(tǒng)的總體熱效率急劇改變，其帶來的結(jié)果是每次將貨物從罐卸載到岸時有大約10-15％燃油節(jié)省。這意味著，燃料的成本節(jié)省和二氧化碳排放到大氣的量少于傳統(tǒng)系統(tǒng)。作為產(chǎn)生動力的標(biāo)準(zhǔn)常識，相比于其他，蒸汽具有關(guān)鍵的薄弱點。蒸汽系統(tǒng)由作為鍋爐的蒸汽產(chǎn)生件構(gòu)成，蒸汽機使用蒸汽作為一級或兩級蒸汽渦輪機，來自蒸汽渦輪機的排放蒸汽應(yīng)當(dāng)伴隨著潛在的熱損失。

這些使整個系統(tǒng)的損失大。

動力源是兩種，蒸汽和電力。這意味著，貨物操縱的冗余變得更好。如果蒸汽系統(tǒng)有問題，則電子貨泵是可用的。

由電動機驅(qū)動的貨泵可不費力地用在零至整轉(zhuǎn)范圍之間，容易僅僅由貨物控制方進行停止和開始。不需要牽引車方工作。

此外，該系統(tǒng)具有以下兩個優(yōu)點。

1.該系統(tǒng)改變造成的附加成本可幾乎為零。因為電動機系統(tǒng)可減小輔助鍋爐容量，所以刪除一組蒸汽渦輪機。包括冷凝器的所有輔助鍋爐水系統(tǒng)變成較小大小和較小容量。

2.在具有側(cè)推器的油船和/或礦砂船的情況下，可得到更容易的系統(tǒng)改變。因為考慮到船操作的電力平衡，電力要求條件是足夠的。

附圖說明

圖1是蒸汽渦輪機的牽引車和由電動機驅(qū)動的貨泵系統(tǒng)二者的組合應(yīng)用的概念圖的側(cè)視圖。

圖2是蒸汽渦輪機的牽引車和由電動機驅(qū)動的貨泵系統(tǒng)二者的組合應(yīng)用的概念圖的平面圖。

圖3例示了蒸汽渦輪機的牽引車和由電動機驅(qū)動的貨泵系統(tǒng)二者的另一個示例性系統(tǒng)組合應(yīng)用的概念圖的側(cè)視圖。

圖4例示了蒸汽渦輪機的牽引車和由電動機驅(qū)動的貨泵系統(tǒng)二者的另一個示例性系統(tǒng)組合應(yīng)用的概念圖的平面圖。

圖5例示了在操作時處于開始模式的示例性系統(tǒng)的方法的步驟。

具體實施方式

實例1

用附圖2示出本發(fā)明的實施方式。

圖2示出了發(fā)動機室區(qū)域、作為油罐的一部分的貨泵室。貨泵室的前側(cè)是貨油罐1和壓載箱13。在發(fā)動機室側(cè)面之后的是船的尾側(cè)。發(fā)動機室的上側(cè)是容納和漏斗區(qū)域。

關(guān)于本發(fā)明，在圖2中的三種貨油級和三個貨油泵的情況下，示出由電動機11驅(qū)動的貨泵7-a的一組和由蒸汽渦輪10驅(qū)動的貨泵7-b的兩組。電動機系統(tǒng)需要具有電導(dǎo)或電抗的功率晶閘管逆變器系統(tǒng)12，用于使得可以進行整個范圍的貨泵旋轉(zhuǎn)控制，并且由蒸汽驅(qū)動的系統(tǒng)具有輔助鍋爐9系統(tǒng)，輔助鍋爐9系統(tǒng)具有燃油燃燒系統(tǒng)和強制風(fēng)扇系統(tǒng)，強制風(fēng)扇系統(tǒng)由冷凝器、冷凝泵、供水泵和用于冷凝水、供給水和鍋爐水附加供應(yīng)器等的所有控制系統(tǒng)(如同cwc和fwc)組成。

貨泵牽引車用穿過如圖1中所示的安裝在分離隔離壁上的密封箱的長傳動軸來驅(qū)動貨泵。因為牽引車應(yīng)當(dāng)被組裝在發(fā)動機室中而貨泵處于貨泵室中，以保持安全。

實例2

在圖3和圖4中示出本發(fā)明的另一個實施方式。圖3例示了蒸汽渦輪機101、102驅(qū)動的貨泵系統(tǒng)104、105的牽引車和由電動機系統(tǒng)103驅(qū)動的貨泵系統(tǒng)106二者的另一個示例性系統(tǒng)100的概念模型圖的側(cè)視圖。圖4例示了蒸汽渦輪機101、102驅(qū)動的貨泵系統(tǒng)104、105的牽引車和由電動機103驅(qū)動的貨泵系統(tǒng)106二者的另一個示例性系統(tǒng)100的概念模型圖的側(cè)視圖。圖3和圖4的部分被示出是透明的，顯露上甲板110下方的布置元件。

圖3和圖4示出混合貨泵牽引車系統(tǒng)100的另一個實施方式中的發(fā)動機室120區(qū)域、作為油罐1000的一部分的貨泵室121。靠近貨泵室121，存在貨油罐130、131、132和壓載箱133。在發(fā)動機室120后側(cè)的是船的尾側(cè)。發(fā)動機室120上方是容納區(qū)域122和漏斗區(qū)域123。

關(guān)于本發(fā)明，在圖4中的三種貨油級和三個貨油泵104、105、106的情況下，示出由電動機系統(tǒng)103驅(qū)動的貨泵系統(tǒng)106的一組和由蒸汽渦輪系統(tǒng)101、102驅(qū)動的貨泵系統(tǒng)104、105的兩組。電動機系統(tǒng)103需要具有電導(dǎo)或電抗的功率晶閘管逆變器系統(tǒng)107，用于使得可以進行整個范圍的貨泵旋轉(zhuǎn)控制，并且由蒸汽驅(qū)動的系統(tǒng)具有輔助鍋爐系統(tǒng)160，輔助鍋爐系統(tǒng)160具有燃油燃燒系統(tǒng)和強制風(fēng)扇系統(tǒng)，強制風(fēng)扇系統(tǒng)由冷凝器、冷凝泵、供水泵和用于冷凝水、供給水和鍋爐水附加供應(yīng)件等的所有控制系統(tǒng)(如同cwc和fwc)組成。

貨泵牽引車用穿過如圖3中所示的安裝在分離隔離壁上的密封箱的長傳動軸來驅(qū)動貨泵104、105、106。因為牽引車101、102、103應(yīng)當(dāng)被組裝在發(fā)動機室(120)中而貨泵104、105、106處于貨泵室121中，以保持安全。

公開了一種用于具有三種或四種等級貨油分離的油罐和礦砂船/油船公共貨油泵系統(tǒng)100的本發(fā)明的一個示例性實施方式，作為具有三種或四種等級貨油分離(例如，如圖3至圖4中所示，被分離成例如三個，油罐130、131、132)的油罐1000和/或礦砂船/油船公共貨油泵系統(tǒng)104、105、106，其包括通過可變頻率控制方法的由電動機系統(tǒng)103用速度控制驅(qū)動的一組貨油泵106以及由蒸汽渦輪驅(qū)動的系統(tǒng)101、102驅(qū)動的貨油泵104、105的剩余部分。

這里公開的用于具有三種或四種等級貨油分離的油罐和礦砂船/油船公共貨油泵系統(tǒng)的本發(fā)明的一個示例性實施方式100可具有如下所述的變型：

如圖3和圖4中所示的具有三種或四種等級貨油分離130、131、132的油罐1000和/或礦砂船/油船公共貨油泵系統(tǒng)104、105、106，其包括由電動機系統(tǒng)103驅(qū)動的一組貨油泵的106，還包括：

由蒸汽渦輪系統(tǒng)101、102驅(qū)動的具有相等容量的貨油泵104、105的剩余部分；以及

輔助鍋爐160，其用于在所有種類的等級貨油分離罐130、131、132的清潔器302的上部部分中產(chǎn)生用于所述蒸汽渦輪機101、102的蒸汽和被凈化成惰性氣體163的廢氣161；其中，所述電動機系統(tǒng)103包括可變頻率控制裝置108，用于控制與剩余惰性氣體余量等同的泵容量，從而在分配給通過通道(圖3中的147、148、150和圖4中的299、303、311、312、313)與輔助鍋爐160處于氣體連通的貨物罐中的排空之后實現(xiàn)貨物排空(例如，131)。

在本發(fā)明的另一個表達形式中，用于具有三種或四種分級的貨油分離的油罐和/或礦砂船/油船公共貨油泵系統(tǒng)的根據(jù)以上提到的系統(tǒng)100的系統(tǒng)包括：

輔助鍋爐160，其產(chǎn)生用于蒸汽渦輪機101、102的蒸汽；

清潔器302，其用于從由所述輔助鍋爐160排出的排放氣體中凈化惰性氣體；

氣體通道161，其將輔助鍋爐160布置成與漏斗空間123處于氣體連通；

氣體通道147、148，其將漏斗空間123布置成與清潔器302處于氣體連通；以及

氣體通道130、131、132，其將清潔器302布置成與貨物罐130、131、132處于氣體連通；

其中，所述輔助鍋爐160的容量小于與將被在泵性能上都等同的所述蒸汽渦輪系統(tǒng)101、102驅(qū)動的所有泵104、105、106關(guān)聯(lián)的容量。

在清潔器302中用由噴射器噴嘴303和海水w供應(yīng)源306制成的水噴灑器304來凈化惰性氣體，然后，惰性氣體從清潔器302的上部部分離開，進入油罐130、131、132的上部部分中，而清潔器302的下部部分中捕獲的排水將離開，到達冷凝器。

在使用該方法的如以上提到的系統(tǒng)中，除了實現(xiàn)與用于蒸汽渦輪系統(tǒng)101、102的泵104、105處于氣體連通的罐(例如，130、132)的排空之外，輔助鍋爐160具有足夠在全性能操作模式下通過可變頻率控制方法用速度控制來實現(xiàn)與用于電動機系統(tǒng)103的泵106處于氣體連通的罐(例如，130)的排空的能力，而如圖5中所示的方法步驟圖(s1)中示出了該方法。

實例3

在本發(fā)明的另一方面，示出了用于油罐1000和/或礦砂船/油船公共貨油泵系統(tǒng)104、105、106和三種或四種等級貨油分離(例如，它被示出為罐分離130、131、132)，其中，由控制裝置108中使用的可變頻率控制方法由電動機系統(tǒng)103用速度控制來驅(qū)動一組貨油泵106，并且其中通過由蒸汽渦輪機驅(qū)動的系統(tǒng)101、102來驅(qū)動其余的貨油泵104、105。

這里在方法中公開的本發(fā)明是用于油罐和/或礦砂船/油船、公共貨油泵系統(tǒng)和三種或四種等級貨油分離的混合貨物操縱方法，圖5中示出的方法步驟流程圖s1包括2個步驟，分別是：

第一，步驟1：蒸汽渦輪系統(tǒng)抽吸初始化步驟(s100)；以及

第二，步驟2：電動機系統(tǒng)抽吸操作步驟(s200)。

在本發(fā)明的這個方面，詳細地，結(jié)合使用以上提到的元件，方法s1包括以下步驟：

(i)s100，啟動由蒸汽渦輪系統(tǒng)101、102驅(qū)動的貨油泵104、105，以排出在所述輔助鍋爐160的最小負載的情況下產(chǎn)生的蒸汽；以及

(ii)s200，在從排放氣體中凈化的惰性氣體超過用于實現(xiàn)貨物罐(例如，130、132)中的排空的最小要求閾值之后，操作由電動機系統(tǒng)103驅(qū)動的油泵106，貨物罐與由蒸汽渦輪驅(qū)動的系統(tǒng)101、102驅(qū)動的貨油泵104、105處于氣體連通，其中，電動機系統(tǒng)103驅(qū)動的油泵106將通過可變頻率控制方法來控制速度，使其不超過與消耗分配給使與蒸汽渦輪系統(tǒng)101、102處于氣體連通的貨物罐(例如，130、132)排空的過剩惰性氣體殘余量等同的負載。

以上提到的本發(fā)明的實施方式提供了用于實現(xiàn)貨泵牽引車系統(tǒng)的效率的急劇提高的顯著總熱節(jié)省，并且?guī)淼慕Y(jié)果是每次將貨物從罐卸載到岸時有大約10-15％以上的燃油節(jié)省。這意味著，節(jié)省了燃料成本并且二氧化碳排放到大氣中的量小于傳統(tǒng)系統(tǒng)。

同時，確保用于實現(xiàn)通過由電動機驅(qū)動的油泵甚至為排空要求的油抽吸操作導(dǎo)致的排空的惰性氣體供應(yīng)，以設(shè)置方法，從而通過用電動機系統(tǒng)103通過可變頻率控制方法控制速度來驅(qū)動油泵106，使其不超過與消耗分配給與蒸汽渦輪系統(tǒng)101、102處于氣體連通的貨物罐(例如，130、132)中的排空的剩余惰性氣體殘留余量等同的負載。這是因為，電動機沒有消耗蒸汽并且不需要為了牽引車性能而本身進行輔助鍋爐操作。電動機需要僅僅用于罐排空的惰性氣體的輔助鍋爐。因此，通過電動機性能的排放氣體所產(chǎn)生的熱，利用蒸汽渦輪機的熱是有益的。電動機和蒸汽渦輪機的組合憑借指定總抽吸性能和輔助鍋爐進行的惰性氣體形成(與輔助鍋爐能力/最小負載閾值關(guān)聯(lián))，使用電動機旋轉(zhuǎn)速度的可變頻率控制方法，通過解算機(solver)使得用于正確平衡蒸汽渦輪系統(tǒng)/電動機的負載的系統(tǒng)性能被最大化。

雖然已經(jīng)通過描述本發(fā)明的實施方式例示了本發(fā)明并且雖然已經(jīng)相當(dāng)詳細地描述了實施方式，申請人的意圖不是將隨附權(quán)利要求書的范圍約束或以任何方式限制于此細節(jié)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易清楚附加的優(yōu)點和修改形式。此外，用一個實施方式描述的元件可不容易適用于其他實施方式。因此從，本發(fā)明的較廣方面不限于所示出和描述的特定細節(jié)、代表性設(shè)備和/或例示示例。因此，可在不脫離申請人的總體發(fā)明構(gòu)思的精神或范圍的情況下，對這些細節(jié)進行修改。

工業(yè)應(yīng)用性

本發(fā)明適用于由造船業(yè)和運輸行業(yè)中的具有公共貨泵系統(tǒng)的三個和/或更多個分離等級的油罐、礦砂船/油船和成品油罐組成的由蒸汽渦輪驅(qū)動的貨泵系統(tǒng)。

參考符號列表

1貨油罐

7-a貨泵

7-b貨泵

9輔助鍋爐

10蒸汽渦輪機

11電動機

12功率晶閘管逆變器系統(tǒng)

15底部殼體

99貨物罐中的礦砂/油

100混合貨泵牽引車系統(tǒng)

101蒸汽渦輪機的牽引車

102蒸汽渦輪機的牽引車

103電動機系統(tǒng)

104與蒸汽渦輪機接合的貨泵系統(tǒng)

105與蒸汽渦輪機接合的貨泵系統(tǒng)

106與電動機接合的貨泵系統(tǒng)

107功率晶閘管逆變器系統(tǒng)

108電動機功率控制裝置

110上甲板

120發(fā)動機室

121貨泵室

122容納區(qū)域

123漏斗空間

130油分離罐

131油分離罐

132油分離罐

133壓載箱

141外殼

147氣體通道

148氣體通道

150氣體通道

160輔助鍋爐

161氣體通道

162通向漏斗

163惰性氣體

299氣體通道

302清潔器

303氣體通道

304噴灑器噴嘴

305排水出口

306海水供應(yīng)源

311氣體通道

312氣體通道

313氣體通道

1000油罐

s1方法步驟流程圖

s100蒸汽渦輪系統(tǒng)初始化步驟

s200電動機系統(tǒng)泵操作步驟

s蒸汽從鍋爐流出

s'蒸汽流入蒸汽渦輪機中

g惰性氣體從清潔器流出

g'惰性氣體流入貨物罐中

w海水流入

p電源

p'電動機驅(qū)動功率