本實用新型涉及液貨自動控制系統(tǒng)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種LNG加注船的液貨自動控制裝置及LNG加注船。

背景技術(shù)：

隨著液化天然氣LNG在船舶應(yīng)用方面的發(fā)展，LNG動力船舶逐漸增加，然而LNG動力船舶在燃料補(bǔ)給方面存在補(bǔ)給能力缺乏、補(bǔ)給點少，補(bǔ)給困難等問題。因此，LNG燃料補(bǔ)給困難成為制約LNG動力船舶發(fā)展的主要阻力。為拓寬新能源LNG目前的應(yīng)用領(lǐng)域，開發(fā)船用LNG及其關(guān)鍵技術(shù)是主要方向。LNG動力船舶的快速發(fā)展，必然會帶動LNG船舶燃料補(bǔ)給產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在船用LNG燃料加注模式方面，LNG移動加注船以其加注的靈活性、快速性的優(yōu)勢必然會成為船舶LNG燃料補(bǔ)給的主要模式，在未來將會快速發(fā)展。但到目前為止，我國LNG移動加注船還處于開發(fā)設(shè)計階段，實際的LNG加注船的液貨自動控制裝置還未成熟。此外，隨著船舶數(shù)字化、自動化程度的提到，對船用LNG加注過程的自動化和精確性提出了更高的要求。

在運輸LNG的運輸船舶方面，在裝卸LNG階段(加注階段)發(fā)生泄漏的概率占整個泄漏事故的56.5％以上，航行過程中發(fā)生的泄漏事故只占8.7％。由此可見，裝卸LNG過程是導(dǎo)致泄漏發(fā)生的重大風(fēng)險源，使用LNG移動加注船對LNG運輸船進(jìn)行加注作業(yè)則可以降低泄露的風(fēng)險。為了提高LNG移動加注船的液貨加注能力及避免泄漏風(fēng)險的發(fā)生，必須確保液貨能快速、可靠地進(jìn)行加注作業(yè)。因而，加注作業(yè)自動控制的實現(xiàn)，更加亟待解決。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種LNG加注船的液貨自動控制裝置及LNG加注船，以解決現(xiàn)階段船用LNG加注自動化和精確性低的問題。

本實用新型提供了一種LNG加注船的液貨自動控制裝置，其包括：

設(shè)置在貨控室的電源裝置、操作面板和工控機(jī)，所述電源裝置、操作面板、工控機(jī)依次連接；

還包括與液貨系統(tǒng)連接的液貨控制模塊，所述液貨控制模塊包括依次連接的充裝控制器、緊急切斷控制器、儲罐高位報警裝置和一個以上測量組件，所述充裝控制器、緊急切斷控制器、儲罐高位報警裝置和測量組件通過雙冗余CAN網(wǎng)與所述工控機(jī)和全船監(jiān)測報警器連接，所述全船監(jiān)測報警器設(shè)置在駕駛室內(nèi)，所述充裝控制器、緊急切斷控制器和儲罐高位報警裝置通過硬線連接所述操作面板。

在一些實施例中，優(yōu)選為，還包括一個以上用于監(jiān)測儲罐充裝時高位報警監(jiān)測的儲罐高位報警板，所述儲罐高位報警板設(shè)置在貨控室和/或駕駛室，所有儲罐高位報警板與所述儲罐高位報警裝置連接。

在一些實施例中，優(yōu)選為，還包括與儲罐出液閥連接的泵池預(yù)冷模塊，所述泵池預(yù)冷模塊與所述工控機(jī)、操作面板連接。

在一些實施例中，優(yōu)選為，所述測量組件包括一個以上傳感器，所述傳感器設(shè)置在儲罐、燃料罐和/或低溫泵進(jìn)出口上。

在一些實施例中，優(yōu)選為，在貨控室和駕駛室分別設(shè)置有一個以上所述工控機(jī)。

針對上述LNG加注船的液貨自動控制裝置，公開了一種LNG加注船，其特征在于，包括上述的LNG加注船的液貨自動控制裝置。

本實用新型實施例提供的LNG加注船的液貨自動控制裝置及LNG移動加注船，與現(xiàn)有技術(shù)相比，該裝置包括與液貨系統(tǒng)連接的液貨控制模塊，其中液貨控制模塊又包括了互聯(lián)的充裝控制器、緊急切斷控制器、儲罐高位報警裝置和測量組件。充裝控制器、緊急切斷控制器、儲罐高位報警裝置和測量組件通過雙冗余CAN網(wǎng)將液貨系統(tǒng)的加注信息傳輸給工控機(jī)和全船監(jiān)測報警器，工控機(jī)設(shè)置在貨控室內(nèi)，并與貨控室內(nèi)的操作面板連接，進(jìn)而，充裝控制器可通過操作面板或工控機(jī)的操作實現(xiàn)對液貨系統(tǒng)的控制，即包括對LNG動力船進(jìn)行加注的控制、岸基LNG加注站對本LNG移動加注船的充裝控制、本船LNG液貨罐對本船LNG燃料罐的充裝控制。并且，全船監(jiān)控報警器設(shè)置在駕駛室，工作人員可通過全船監(jiān)控報警器對整個液貨系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。從而可知，該裝置實現(xiàn)了對液貨系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制，并且可提供監(jiān)測報警信息，緊急情況下還可以自動緊急切斷和手動緊急切斷，使得加注過程在任何情況下都可以有條不紊的進(jìn)行，從而有效的解決了船用LNG加注過程自動化和精確性低的問題。

附圖說明

圖1為本實用新型一個實施例中LNG加注船的液貨自動控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型一個實施例中LNG加注船的液貨自動控制裝置原理示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。

針對現(xiàn)階段的船用LNG加注過程自動化和精確性低的問題，本實用新型提出了一種LNG加注船的液貨自動控制裝置及LNG加注船。如圖1所示，LNG加注船的液貨自動控制裝置具體包括：

與液貨系統(tǒng)連接的液貨控制模塊3，其中，液貨控制模塊3包括依次連接的充裝控制器10、緊急切斷控制器11、儲罐高位報警裝置12和測量組件13，充裝控制器10、緊急切斷控制器11、儲罐高位報警裝置12和測量組件13通過雙冗余CAN網(wǎng)與工控機(jī)4、全船監(jiān)測報警器8連接。如圖2所示，對于加注控制系統(tǒng)，工控機(jī)4設(shè)置在貨控室1內(nèi)，貨控室1內(nèi)還安裝有操作面板5和電源裝置6，并且電源裝置6、操作面板5、工控機(jī)在貨控室1內(nèi)通過硬線依次連接，充裝控制器10、緊急切斷控制器11和儲罐高位報警裝置12通過硬線連接操作面板5。全船監(jiān)測報警器8設(shè)置在駕駛室內(nèi)，充裝控制器10、緊急切斷控制器11、儲罐高位報警裝置12和測量組件13通過CAN網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)至駕駛臺的全船監(jiān)測系統(tǒng)8，不僅可以實現(xiàn)該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享，還能確保數(shù)據(jù)安全可靠傳輸。

對于該自動控制裝置，在貨控室和駕駛室可分別設(shè)置有一個以上的上述工控機(jī)，方便貨控室和駕駛室內(nèi)的人員操作。并且，該自動控制裝置的所有工控機(jī)都安裝有計算機(jī)軟件系統(tǒng)，進(jìn)而可通過工控機(jī)對該小皇子進(jìn)行軟件安裝、更新和維護(hù)，實現(xiàn)對充裝控制器的控制，并且可通過工控機(jī)的顯示器完成對該自動控制裝置運行狀態(tài)、各監(jiān)測點的監(jiān)測，也可以通過在顯示器界面上的操作對液貨系統(tǒng)進(jìn)行操作控制。

還包括與儲罐出液閥連接的泵池預(yù)冷模塊，所述泵池預(yù)冷模塊與所述工控機(jī)、操作面板連接。泵池預(yù)冷模塊的工作是指在儲罐對外供液或燃料罐充裝之前首先要對系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)冷。預(yù)冷時通過開啟儲罐的底部出液閥，儲罐內(nèi)部分LNG液體流入泵池，經(jīng)泵池溢流口處的管道回至儲罐。當(dāng)泵入口與溢流口溫度均低于-100℃，且兩者相差小于3℃，再延時15分鐘完成預(yù)冷。

并且，該控制裝置的主電源為AC220V，應(yīng)急電源為DC24V，當(dāng)主電源失效時，應(yīng)急電源可自動供電，并在駕駛室和電氣控制室發(fā)出主電源失效聲光報警。

該裝置還包括一個以上用于監(jiān)測儲罐充裝時高位報警監(jiān)測的儲罐高位報警板，其中，設(shè)置在貨控室的是儲罐高位報警板7，設(shè)置在駕駛室的是儲罐高位報警板9。所有儲罐高位報警板與儲罐高位報警裝置12連接，加注過程中，液貨LNG的容量超過儲罐設(shè)定的某一高度的話，儲罐高位報警裝置12會發(fā)出報警信息，實現(xiàn)對儲罐充裝極限的報警監(jiān)測。

對于液貨控制模塊，因為工控機(jī)4安裝有計算機(jī)軟件系統(tǒng)，在儲罐LNG液貨超過上下限報警時，工控機(jī)4的顯示器上彈出一個報警窗口，發(fā)出聲和光報警信號，消聲后，閃光信號保存，應(yīng)答按鈕按下后，閃光變平光。實測值會在屏幕上動態(tài)刷新，實時顯示，當(dāng)檢測到傳感器故障時，屏幕有傳感器故障指示，具有報警閉鎖和報警延時等功能。每個具有通信狀態(tài)指示、電源指示元件的信息，在顯示器上對系統(tǒng)的電源失電、傳感器斷線、通訊故障進(jìn)行自檢與報警。工控機(jī)4和全船檢測報警器8具有測量參數(shù)定時自動記錄(定時時間可以設(shè)定)、報警/消警即時記錄等功能，而且隨時可將當(dāng)前測量參數(shù)存盤，能夠查詢某一時間保存的測點狀態(tài)及測量值，某一測點的報警歷史。

通過選擇操作面板5的功能按鈕也可實現(xiàn)對液貨系統(tǒng)的一系列操作，其中包括充裝過程中各對于遙控閥的開關(guān)，以及緊急切斷操作等。電源裝置6為設(shè)備提供電力保證，在貨控室和駕駛室分別設(shè)置儲罐高位報警板7和儲罐高位報警板9，在儲罐中液貨LNG超出預(yù)警線時，儲罐高位報警板會發(fā)出警報信息，比如發(fā)出警鈴聲、閃爍警燈等，以便提醒操作人員進(jìn)行停止充裝，實現(xiàn)了監(jiān)測儲罐充裝時的高位報警功能。駕駛室內(nèi)的全船監(jiān)測報警8通過與液貨控制模塊的各個部件的連接，可收到對液貨系統(tǒng)操作的所有信息，實現(xiàn)駕駛室對全船各系統(tǒng)的監(jiān)控。緊急切斷控制器11與工控機(jī)4連接，在發(fā)生緊急情況下，可自動緊急切斷和手動緊急切斷液貨系統(tǒng)的運行及故障停泵功能。手動緊急切斷是通過按下操作面板5上的緊急切斷或其他部位的緊急切斷按鈕后，切斷管路上的緊急切斷閥并關(guān)停LNG輸送泵。自動緊急切斷，即當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重故障時，裝置系統(tǒng)將自動關(guān)閉相應(yīng)的緊急切斷閥和停止LNG輸送泵，操作面板5上對應(yīng)故障原因的指示燈亮。手動或自動緊停后，當(dāng)故障已排除，需按下操作面板5上的手動復(fù)位方可進(jìn)行正常操作。測量組件13和測量組件14可檢測到液貨罐壓和溫度、燃料罐壓力和溫度、低溫泵進(jìn)出口壓力和溫度，及液貨罐液位、燃料罐液位等的數(shù)據(jù)測量，并將測量數(shù)據(jù)傳輸給工控機(jī)4和全船檢測報警器8。

充裝控制器10通過充裝操作面板5的操作實現(xiàn)對液貨系統(tǒng)的控制，包括對LNG動力船進(jìn)行加注的控制、岸基LNG加注站對本LNG移動加注船的充裝控制、本船LNG液貨罐對本船LNG燃料罐的充裝控制。對LNG動力船進(jìn)行加注的控制是指完成LNG移動加注船對LNG動力船舶進(jìn)行燃料補(bǔ)給操作的控制系統(tǒng)，通過充裝操作面板來完成對外加注的一系列操作，包括在加注前對液貨系統(tǒng)的預(yù)冷、單泵或雙泵運行模式的選擇，當(dāng)需要對外加注時，加注信號保持常閉，斷開后停止對外加注，相關(guān)的泵和閥自動關(guān)閉。岸基LNG加注站對本LNG移動加注船的充裝控制是指通過岸基LNG加注站對本船進(jìn)行補(bǔ)液時，在充裝操作面板上通過選擇執(zhí)行充裝和結(jié)束充裝來實現(xiàn)充裝操作時各閥門的開啟與閉合，當(dāng)儲罐液位≥85％時(按照儲罐容量液位可不同)，自動結(jié)束充裝。本船LNG液貨罐對本船LNG燃料罐的充裝控制是指通過充裝控制面板完成本船LNG液貨罐對本船LNG燃料罐的補(bǔ)液,包括補(bǔ)液前對液貨系統(tǒng)的預(yù)冷、單泵或雙泵運行模式的選擇。LNG液體流過流量計并且自動打開止回閥讓LNG液體輸送至燃料罐，通過選擇緊急切斷閥動作來選擇頂部充裝還是底部充裝。充裝在燃料罐液位≥85％后自動停止，也可以在操作面板上按下結(jié)束充裝停止。燃料罐充裝的優(yōu)先級高于對外供液，當(dāng)燃料罐需要充裝時，對外供液需停止。

對于該液貨自動控制裝置控制液貨系統(tǒng)的原理，如圖2所示，LNG移動加注船液貨控制系統(tǒng)控制圖，控制系統(tǒng)分別是岸基LNG加注站對本LNG移動加注船的充裝控制、對LNG動力船進(jìn)行加注的控制、本船LNG液貨罐對本船LNG燃料罐的充裝控制。

岸基LNG加注站對本LNG移動加注船的充裝控制：本控制部分是實現(xiàn)岸基加注碼頭對LNG移動加注船的補(bǔ)液，岸基加注站加注口和回氣口分別連接本LNG移動加注船的補(bǔ)液充裝口和補(bǔ)液回氣口，通過充裝操作面板5控制補(bǔ)液充裝控制閥45開起,，根據(jù)實際需求，選擇LNG液貨罐底部進(jìn)液控制閥46或者LNG液貨罐頂部進(jìn)液控制閥47的開起，實現(xiàn)LNG由LNG液貨罐41上進(jìn)液或下進(jìn)液，從而達(dá)到岸基加注碼頭對LNG液貨罐41的補(bǔ)液；此外，控制開啟預(yù)冷回液控制閥48和LNG燃料罐補(bǔ)液控制閥73，根據(jù)實際需求，選擇LNG燃料罐底部進(jìn)液控制閥49或者LNG燃料罐頂部進(jìn)液控制閥50的開起，實現(xiàn)LNG由LNG液貨罐41上進(jìn)液或下進(jìn)液，從而達(dá)到岸基加注碼頭對LNG燃料罐42的補(bǔ)液；岸基LNG加注站對LNG移動加注船LNG液貨罐41和LNG燃料罐42補(bǔ)液時，通過控制開起LNG液貨罐回氣控制閥68、LNG燃料罐補(bǔ)液回氣控制閥69和補(bǔ)液回氣總控制閥70，實現(xiàn)LNG移動加注船LNG液貨罐41、LNG燃料罐42同時與岸基加注站LNG儲罐的氣相空間的連通。當(dāng)儲罐液位≥85％時，自動結(jié)束充裝。充裝完成后，手動完成氮氣吹掃。

泵池預(yù)冷控制：未預(yù)冷時，在操作面板上手動按下泵預(yù)冷按鈕，打開LNG液貨罐出液控制閥51開始預(yù)冷，在預(yù)冷過程中，預(yù)冷指示燈閃爍；當(dāng)預(yù)冷完成條件滿足后，預(yù)冷指示燈常亮。預(yù)冷完成或預(yù)冷過程中，在操作面板上手動按下泵預(yù)冷按鈕，關(guān)閉LNG液貨罐出液控制閥51，結(jié)束泵預(yù)冷，預(yù)冷指示燈滅。預(yù)冷時，泵池回氣控制閥63(泵池回氣)需手動打開至常開狀態(tài)。

對LNG動力船進(jìn)行加注的控制：本控制部分是LNG移動加注船對LNG動力船的加注控制，泵預(yù)冷完成，收到對外加液信號后，操作面板對外加液指示燈閃爍，通過操作面板5控制LNG液貨罐出液控制閥51的開起，控制開起泵后控制閥54或55，LNG液貨罐中的LNG通過管路進(jìn)入到低溫泵52、53，通過操作面板5實現(xiàn)低溫泵52或53或52+53的啟動，通過開起左舷加注控制閥57或者右舷加注控制閥58，使得LNG流入到左舷加注口59或右舷加注口60，加注口連接LNG動力船舶的受注口，分別實現(xiàn)在?？吭贚NG移動加注船左、右舷的LNG動力船的加注，管路中設(shè)置流量計56，實現(xiàn)對LNG動力船加注LNG的計量。LNG移動加注船左、右舷分別設(shè)置加注回氣口64、65，加注回氣口與LNG動力船的補(bǔ)液回氣口相連，通過操作面板打開左舷回氣控制閥66或右舷回氣控制閥67，以及LNG液貨罐回氣控制閥68，實現(xiàn)LNG動力船燃料罐的氣相空間與LNG移動加注船LNG液貨罐41氣相空間的連通，使得LNG動力船燃料罐中的氣態(tài)天然氣通過回氣管路流到LNG移動加注船LNG液貨罐41中，管路中設(shè)置流量計62，實現(xiàn)對LNG動力船的氣態(tài)天然氣流向LNG移動加注船的計量。當(dāng)對外加液信號撤銷時，自動關(guān)閉對外充裝時打開的潛液泵和閥。供液過程中，也可以手動停止?jié)撘罕谩?/p>

本船LNG液貨罐對本船LNG燃料罐的充裝控制：本控制部分是實現(xiàn)LNG液貨罐41對本船LNG燃料罐42的補(bǔ)液控制，泵預(yù)冷完成后，收到對LNG燃料罐充裝信號后，通過操作面板5控制LNG液貨罐出液控制閥51的開起，LNG液貨罐中的LNG通過管路進(jìn)入到低溫泵52、53，通過操作面板5實現(xiàn)低溫泵52或53的啟動，控制開起泵后控制閥54或55和LNG燃料罐補(bǔ)液控制閥73，控制開起LNG燃料罐底部進(jìn)液控制閥49或LNG燃料罐頂部進(jìn)液控制閥50，實現(xiàn)LNG由LNG燃料罐42上進(jìn)液或下進(jìn)液，從而達(dá)到LNG液貨罐41對LNG燃料罐42的補(bǔ)液,；通過開起LNG燃料罐補(bǔ)液回氣控制閥69和LNG液貨罐回氣控制閥68，實現(xiàn)LNG燃料罐42的氣相空間與LNG液貨罐41氣相空間連通。當(dāng)燃料罐液位≥85％或?qū)?nèi)加液信號撤銷時，自動關(guān)閉對內(nèi)充裝時打開的潛液泵和閥。在充裝過程中，也可以手動停止?jié)撘罕谩?/p>

上述的測量組件分別包括一個以上傳感器，傳感器設(shè)置在儲罐、燃料罐或低溫泵進(jìn)出口上。

針對上述LNG加注船的液貨自動控制裝置，本實用新型公開了一種LNG加注船，該LNG加注船包括上述液貨自動控制裝置系統(tǒng)。

上述LNG移動加注船具有控制液貨系統(tǒng)的功能，其中，控制液貨系統(tǒng)的功能主要通過液貨控制模塊來實現(xiàn)，液貨控制模塊按系列化、模塊化的設(shè)計，主要由充裝控制器、充裝緊急切斷控制器、充裝操作面板，工控機(jī)、顯示器、儲罐高高位報警裝置、測量模塊等模塊化的設(shè)備組成。加注控制裝置主要包括三部分功能，分別是對LNG動力船進(jìn)行加注的控制、岸基LNG加注站對本LNG移動加注船的充裝控制、本船LNG液貨罐對本船LNG燃料罐的充裝控制。主電源為AC220V，應(yīng)急電源為DC24V，當(dāng)主電源失效時，應(yīng)急電源可自動供電，并在駕駛室和電氣控制室發(fā)出主電源失效聲光報警。

以上僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。