本發(fā)明涉及一種用于控制到用于輪船的發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供應(yīng)的系統(tǒng)和方法，且更確切地說(shuō)，涉及一種用于控制到用于輪船的發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供應(yīng)的系統(tǒng)，其包含液化天然氣由泵抽吸且被氣化的系統(tǒng)操作地帶，和從所述系統(tǒng)操作地帶接收所述被抽吸和氣化的lng且將所述lng供應(yīng)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的供應(yīng)器操作地帶，其中所述系統(tǒng)操作地帶被設(shè)定以具有比所述供應(yīng)器操作地帶高的預(yù)設(shè)定壓力且獨(dú)立于所述供應(yīng)器操作地帶加以控制，和一種燃料供應(yīng)控制方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，液化天然氣(liquefiednaturalgas；lng)或液化石油氣(liquefiedpetroleumgas；lpg)的使用已迅速地在全世界擴(kuò)展開(kāi)來(lái)。

明確地說(shuō)，液化天然氣(liquefiednaturalgas；lng)歸因于在燃燒后較少的污染物排出，是環(huán)保的，且日益用于各種領(lǐng)域中。

液化天然氣(liquefiednaturalgas；lng)為通過(guò)將主要由甲烷(methane)組成的天然氣冷卻到約-162℃而獲得的無(wú)色透明液體，且具有天然氣的體積的約1/600的體積。因此，天然氣被液化成lng以用于高效運(yùn)輸，且lng運(yùn)輸船用于lng的海上運(yùn)輸。

伴隨著關(guān)于輪船的加強(qiáng)的國(guó)際和國(guó)家法規(guī)，對(duì)用于輪船的環(huán)保高效率燃料的興趣也已增加。在此類(lèi)燃料當(dāng)中，能夠使用通過(guò)lng的天然或強(qiáng)迫氣化獲得的蒸發(fā)氣體的雙燃料(dualfuel；df)發(fā)動(dòng)機(jī)被開(kāi)發(fā)且用于輪船。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

[技術(shù)問(wèn)題]

在將lng作為用于輪船的燃料的使用中，在低溫狀態(tài)中的lng在壓力上必須增大，且接著取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的壓力和溫度條件而氣化。

在輪船發(fā)動(dòng)機(jī)，例如推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)中，由于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷(load)可取決于輪船的航行速度而變化，因此有必要取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷而變化燃料的供應(yīng)壓力。

為此目的，可提供到在燃料供應(yīng)管線(xiàn)中的發(fā)動(dòng)機(jī)的前端的閥以改變打開(kāi)的程度。然而，當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)的操作取決于此閥時(shí)，可存在問(wèn)題，例如，歸因于閥的薄層的損壞和閥的使用壽命的減少，對(duì)閥的頻繁修理和替換。

另外，可迅速地關(guān)閉閥，以便阻擋到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供應(yīng)，由此造成系統(tǒng)的壓力的突然增大。

本發(fā)明的實(shí)施例解決此類(lèi)問(wèn)題，且提供可通過(guò)允許取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷的變化的可變?nèi)剂瞎?yīng)來(lái)保證到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料的穩(wěn)定供應(yīng)的燃料供應(yīng)控制系統(tǒng)。

[技術(shù)解決方案]

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種用于控制到用于輪船的發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供應(yīng)的系統(tǒng)包含：lng由泵抽吸且被氣化的系統(tǒng)操作地帶；和從所述系統(tǒng)操作地帶接收所述被抽吸和氣化的lng且將所述lng供應(yīng)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的供應(yīng)器操作地帶，其中所述系統(tǒng)操作地帶的預(yù)設(shè)定壓力被設(shè)定以高于所述供應(yīng)器操作地帶的預(yù)設(shè)定壓力。

所述系統(tǒng)操作地帶可包含：高壓泵，其抽吸lng；氣化器，其使由所述高壓泵抽吸的所述lng氣化；和回流管線(xiàn)，引入到所述氣化器的所述抽汲的lng通過(guò)所述回流管線(xiàn)從所述高壓泵的下游返回到存儲(chǔ)槽或所述高壓泵的上游。

所述系統(tǒng)操作地帶可包含：再循環(huán)閥，其被提供到所述回流管線(xiàn)；第一壓力檢測(cè)單元，其檢測(cè)在所述氣化器的下游側(cè)的所述系統(tǒng)操作地帶的壓力；和第一控制器，其接收由所述第一壓力檢測(cè)單元檢測(cè)到的壓力值，且取決于所述系統(tǒng)操作地帶的所述預(yù)設(shè)定壓力來(lái)控制所述再循環(huán)閥的打開(kāi)的程度和所述高壓泵的速度以控制所述系統(tǒng)操作地帶的所述壓力。

所述系統(tǒng)可進(jìn)一步包含：熱媒循環(huán)管線(xiàn)，使用于使所述氣化器中的所述lng氣化的熱媒循環(huán)通過(guò)所述熱媒循環(huán)管線(xiàn)；熱媒泵，其被提供到所述熱媒循環(huán)管線(xiàn)且抽吸待引入到所述氣化器的所述熱媒；和熱媒加熱器，其加熱在所述熱媒泵的下游側(cè)的所述熱媒。

所述供應(yīng)器操作地帶可包含：供應(yīng)管線(xiàn)，通過(guò)所述供應(yīng)管線(xiàn)將由所述氣化器氣化的所述lng供應(yīng)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)；主氣體閥，其被提供到所述供應(yīng)管線(xiàn)；和排氣管線(xiàn)，其在所述主氣體閥的上游側(cè)從所述供應(yīng)管線(xiàn)分支，且當(dāng)所述供應(yīng)管線(xiàn)的所述壓力增大超過(guò)所述供應(yīng)器操作地帶的所述預(yù)設(shè)定壓力時(shí)，關(guān)閉所述主氣體閥且通過(guò)所述排氣管線(xiàn)排放所述被氣化的lng。

所述供應(yīng)器操作地帶可包含：壓力調(diào)節(jié)閥，其被提供到所述排氣管線(xiàn)；第二壓力檢測(cè)單元，其檢測(cè)在所述主氣體閥的下游側(cè)的所述供應(yīng)器操作地帶的所述壓力；和第二控制器，其接收由所述第二壓力檢測(cè)單元檢測(cè)到的壓力值，且取決于所述供應(yīng)器操作地帶的所述預(yù)設(shè)定壓力來(lái)控制所述主氣體閥和所述壓力調(diào)節(jié)閥的打開(kāi)或關(guān)閉以控制所述供應(yīng)器操作地帶的所述壓力。

所述系統(tǒng)可進(jìn)一步包含：第一斷流閥，其安置于所述氣化器的下游；和第二斷流閥，其安置于所述排氣管線(xiàn)從所述供應(yīng)管線(xiàn)分支的點(diǎn)的上游。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種控制到用于輪船的發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供應(yīng)的方法包含：1)使用泵抽吸lng，接著為使所述lng氣化；和2)將所述被抽吸和氣化的lng供應(yīng)到用于輪船的所述發(fā)動(dòng)機(jī)，其中通過(guò)將執(zhí)行步驟1的地帶的預(yù)設(shè)定壓力設(shè)定為高于執(zhí)行步驟2)的地帶的預(yù)設(shè)定壓力來(lái)進(jìn)行操作。

可基于被抽吸和氣化的lng的檢測(cè)到的壓力值通過(guò)控制泵的速度或通過(guò)使被抽吸的lng返回到存儲(chǔ)槽或泵的上游側(cè)來(lái)控制執(zhí)行步驟1)的地帶的壓力。

基于引入到用于輪船的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的被抽吸和氣化的lng的檢測(cè)到的壓力值，當(dāng)引入到用于輪船的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的被抽吸和氣化的lng的壓力高于執(zhí)行步驟2)的地帶的預(yù)設(shè)定壓力時(shí)，可通過(guò)關(guān)閉閥以阻擋所述被抽吸和氣化的lng到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的供應(yīng)同時(shí)從執(zhí)行步驟2)的地帶排放被氣化的lng來(lái)控制執(zhí)行步驟2)的地帶的壓力。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種用于控制到用于輪船的發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供應(yīng)的系統(tǒng)包含：lng由泵抽吸且被氣化的系統(tǒng)操作地帶；和從所述系統(tǒng)操作地帶接收所述被抽吸和氣化的lng且將所述lng供應(yīng)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的供應(yīng)器操作地帶，其中所述系統(tǒng)操作地帶的壓力是獨(dú)立于所述供應(yīng)器操作地帶的所述壓力控制。

根據(jù)本發(fā)明的再一方面，一種控制到用于輪船的發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供應(yīng)的方法包含：1)使用泵抽吸lng，接著為使所述lng氣化；和2)將所述被抽吸和氣化的lng供應(yīng)到用于輪船的所述發(fā)動(dòng)機(jī)，其中獨(dú)立于執(zhí)行步驟2)的地帶的壓力控制執(zhí)行步驟1)的地帶的壓力。

[有利效應(yīng)]

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種用于控制到用于輪船的發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供應(yīng)的系統(tǒng)，其包含lng由泵抽吸且被氣化的系統(tǒng)操作地帶，和從系統(tǒng)操作地帶接收被抽吸和氣化的lng且將lng供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)的供應(yīng)器操作地帶，其中系統(tǒng)操作地帶被設(shè)定以具有比供應(yīng)器操作地帶高的預(yù)設(shè)定壓力且獨(dú)立于供應(yīng)器操作地帶控制，和一種燃料供應(yīng)控制方法。

因而，在將燃料直接供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)前，強(qiáng)迫燃料通過(guò)系統(tǒng)操作地帶，且獨(dú)立于供應(yīng)器操作地帶控制系統(tǒng)操作地帶，借以可穩(wěn)定地達(dá)成可變?nèi)剂瞎?yīng)。

此外，由于供應(yīng)壓力的控制不僅僅由主氣體閥執(zhí)行，因此可延長(zhǎng)閥的使用壽命以減少用于閥的維修和替換的成本，同時(shí)防止系統(tǒng)的操作中斷。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示范性實(shí)施例的用于控制到用于輪船的發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供應(yīng)的系統(tǒng)的示意圖。

具體實(shí)施方式

[最佳模式]

本發(fā)明的上述和其它方面、優(yōu)點(diǎn)和目標(biāo)將從附圖和本發(fā)明的以下示范性實(shí)施例的描述變得顯而易見(jiàn)。

下文將參看附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。將由相似參考數(shù)字表示相似組件。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示范性實(shí)施例的用于控制到用于輪船的發(fā)動(dòng)機(jī)(e)的燃料供應(yīng)的系統(tǒng)的示意圖。

參看圖1，根據(jù)此示范性實(shí)施例的燃料供應(yīng)控制系統(tǒng)是一種用于控制到用于輪船的發(fā)動(dòng)機(jī)(e)的燃料供應(yīng)的系統(tǒng)，且包含lng由泵抽吸且被氣化的系統(tǒng)操作地帶(100)，和從系統(tǒng)操作地帶(100)接收被抽吸和氣化的lng且將lng供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)(e)的供應(yīng)器操作地帶(200)，其中系統(tǒng)操作地帶(100)的預(yù)設(shè)定壓力被設(shè)定以高于供應(yīng)器操作地帶(200)的預(yù)設(shè)定壓力。

如本文所使用，術(shù)語(yǔ)“輪船”不僅指例如lng運(yùn)輸船或lng燃料船(lngfueledship；lfs)的輪船，而且還指例如lng-fspp(浮動(dòng)存儲(chǔ)電廠(chǎng))的海上工廠(chǎng)，且包含具有接收l(shuí)ng作為用于推進(jìn)或發(fā)電的燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)的所有種類(lèi)的輪船或海上結(jié)構(gòu)。

用于此類(lèi)輪船的發(fā)動(dòng)機(jī)(e)可包含例如df發(fā)動(dòng)機(jī)或me-gi發(fā)動(dòng)機(jī)。在此實(shí)施例中，用于輪船的發(fā)動(dòng)機(jī)(e)可為高壓氣體噴射發(fā)動(dòng)機(jī)，或接收150到400巴的高壓氣體作為燃料的me-gi(man電氣噴射)發(fā)動(dòng)機(jī)。

me-gi發(fā)動(dòng)機(jī)可在輪船中使用，且為lng運(yùn)輸船的高壓天然氣噴射發(fā)動(dòng)機(jī)，其被開(kāi)發(fā)以減少氮氧化物(nox)和硫氧化物(sox)的排出。me-gi發(fā)動(dòng)機(jī)可裝備于輪船或海上結(jié)構(gòu)，例如lng運(yùn)輸船和類(lèi)似者中，所述輪船或海上結(jié)構(gòu)將lng存儲(chǔ)于能夠耐受在lng的運(yùn)輸期間的低溫條件的存儲(chǔ)槽中，且可使用天然氣和柴油作為燃料。me-gi發(fā)動(dòng)機(jī)取決于其負(fù)荷需要約150到400絕對(duì)巴(絕對(duì)壓力)的高氣體供應(yīng)壓力，且通過(guò)減少污染物的排出，例如，如與輸出相同功率電平的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)相比，將二氧化碳減少23％，將氮化合物減少80％，和將含硫化合物減少95％或更多，而聚焦為對(duì)生態(tài)環(huán)境友好的下一代發(fā)動(dòng)機(jī)。為了lng到me-gi發(fā)動(dòng)機(jī)的供應(yīng)，燃料供給系統(tǒng)被配置以供應(yīng)在存儲(chǔ)槽中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體bog或以在lng于高壓力下壓縮后供應(yīng)通過(guò)lng的氣化獲得的被氣化的lng。

對(duì)于此燃料供應(yīng)，根據(jù)此實(shí)施例的系統(tǒng)操作地帶(100)具備被配置以抽吸lng的高壓泵(110)和使由高壓泵(110)抽吸的lng氣化的氣化器(120)，且構(gòu)成熱媒供應(yīng)地帶(300)以供應(yīng)執(zhí)行與氣化器(120)中的lng的熱交換的熱媒。

熱媒供應(yīng)地帶(300)可具備：熱媒循環(huán)管線(xiàn)(hl)，使用于氣化器(120)中的lng的氣化的熱媒循環(huán)通過(guò)所述熱媒循環(huán)管線(xiàn)；熱媒泵(310)，其被提供到熱媒循環(huán)管線(xiàn)(hl)且抽吸待引入到氣化器(120)內(nèi)的熱媒；熱媒加熱器(320)，其安置于熱媒泵(310)的下游且加熱熱媒；熱媒槽(330)，其安置于氣化器(120)的下游且存儲(chǔ)已經(jīng)受在氣化器(120)中的熱交換的熱媒；和類(lèi)似者。舉例來(lái)說(shuō)，作為將熱量供應(yīng)到氣化器(120)的熱媒，可使用乙二醇水(glycolwater)，且熱媒加熱器(320)可使用由在輪船的內(nèi)燃機(jī)中產(chǎn)生的廢熱產(chǎn)生的蒸汽加熱熱媒。

為了系統(tǒng)操作地帶(100)中的壓力控制，系統(tǒng)操作地帶(100)包含回流管線(xiàn)(rl)，通過(guò)所述回流管線(xiàn)使引入到氣化器(120)內(nèi)的抽吸的lng從高壓泵(110)的下游側(cè)返回到存儲(chǔ)槽(未圖示)或高壓泵(110)的上游側(cè)，且回流管線(xiàn)(rl)具備再循環(huán)閥(130)。

此外，系統(tǒng)操作地帶(100)具備第一壓力檢測(cè)單元(140)，其檢測(cè)在所述氣化器(120)的下游側(cè)的系統(tǒng)操作地帶(100)的壓力；和第一控制器(150)，其接收由第一壓力檢測(cè)單元(140)檢測(cè)到的壓力值，且通過(guò)根據(jù)系統(tǒng)操作地帶(100)的預(yù)設(shè)定壓力調(diào)節(jié)再循環(huán)閥(130)的打開(kāi)的程度和高壓泵(110)的速度(rpm)來(lái)控制系統(tǒng)操作地帶(100)的壓力。

供應(yīng)器操作地帶(200)具備：供應(yīng)管線(xiàn)(sl)，其用于將由氣化器(120)氣化的lng供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)(e)；和主氣體閥(210)，其被提供到供應(yīng)管線(xiàn)(sl)以打開(kāi)或關(guān)閉供應(yīng)管線(xiàn)(sl)。

為了供應(yīng)器操作地帶(200)中的壓力控制，供應(yīng)器操作地帶(200)包含在主氣體閥(210)的上游側(cè)從供應(yīng)管線(xiàn)(sl)分支的排氣管線(xiàn)(vl)、提供到排氣管線(xiàn)(vl)的壓力調(diào)節(jié)閥(220)和檢測(cè)在主氣體閥(210)的下游側(cè)的供應(yīng)器操作地帶(200)的壓力的第二壓力檢測(cè)單元(230)。

由第二壓力檢測(cè)單元(230)檢測(cè)到壓力值被發(fā)送到第二控制器(240)，第二控制器通過(guò)關(guān)閉主氣體閥(210)同時(shí)允許當(dāng)供應(yīng)管線(xiàn)(sl)的壓力高于供應(yīng)器操作地帶(200)的預(yù)設(shè)定壓力時(shí)將被氣化的lng排放到排氣管線(xiàn)(vl)來(lái)控制供應(yīng)器操作地帶(200)的壓力。根據(jù)用于輪船的發(fā)動(dòng)機(jī)(e)的負(fù)荷，將供應(yīng)器操作地帶(200)的預(yù)設(shè)定壓力設(shè)定到所需的供應(yīng)器壓力，且當(dāng)確定供應(yīng)器操作地帶的壓力超過(guò)此壓力值時(shí)，通過(guò)關(guān)閉主氣體閥(210)同時(shí)打開(kāi)壓力調(diào)節(jié)閥(220)使得按對(duì)應(yīng)于過(guò)剩壓力的量將氣體排放到通風(fēng)口桅桿來(lái)調(diào)節(jié)供應(yīng)器操作地帶(200)的壓力。

以此方式，第二控制器(240)通過(guò)取決于供應(yīng)器操作地帶(200)的預(yù)設(shè)定壓力控制主氣體閥(210)和壓力調(diào)節(jié)閥(220)的打開(kāi)/關(guān)閉來(lái)控制供應(yīng)器操作地帶(200)的壓力。

因而，在根據(jù)此實(shí)施例的系統(tǒng)中，將系統(tǒng)操作地帶(100)的預(yù)設(shè)定壓力設(shè)定為高于供應(yīng)器操作地帶(200)的預(yù)設(shè)定壓力，且獨(dú)立地控制每一操作地帶，由此實(shí)現(xiàn)取決于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷(load)進(jìn)行燃料供給系統(tǒng)的可變操作。

在此實(shí)施例中，允許在將燃料直接供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)前燃料穿過(guò)系統(tǒng)操作地帶(100)，由此減小供應(yīng)壓力的偏差。另外，由于將系統(tǒng)操作地帶(100)的預(yù)設(shè)定壓力設(shè)定為高于供應(yīng)器操作地帶(200)的預(yù)設(shè)定壓力，因此可保證過(guò)剩部分，甚至在發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出迅速增大后，由此提供減少跟隨時(shí)間的優(yōu)勢(shì)。

在燃料供給系統(tǒng)的操作中，可取決于發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料供給系統(tǒng)的安裝位置，通過(guò)實(shí)際調(diào)試程序來(lái)確定設(shè)定為高于供應(yīng)器操作地帶(100)的預(yù)設(shè)定壓力的系統(tǒng)操作地帶(100)的預(yù)設(shè)定壓力。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)使用me-gi發(fā)動(dòng)機(jī)且供應(yīng)器操作地帶的壓力為230巴時(shí)，可將系統(tǒng)操作地帶的預(yù)設(shè)定壓力設(shè)定為比供應(yīng)器操作地帶的預(yù)設(shè)定壓力高約20巴，且當(dāng)供應(yīng)器操作地帶為300巴時(shí)，可將系統(tǒng)操作地帶的預(yù)設(shè)定壓力設(shè)定為比供應(yīng)器操作地帶的預(yù)設(shè)定壓力高約5巴。

在根據(jù)此實(shí)施例的系統(tǒng)中，可將第一斷流閥(160)安置于氣化器(120)的下游，且可將第二斷流閥(250)安置于排氣管線(xiàn)(vl)從供應(yīng)管線(xiàn)(sl)分支的點(diǎn)的上游。通過(guò)將操作地帶相互劃分的截流閥的此配置，可控制所述系統(tǒng)使得可設(shè)定操作地帶中的每一個(gè)以具有不同預(yù)設(shè)定壓力。

在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中，如下執(zhí)行燃料供應(yīng)。

通過(guò)包含以下步驟的方法來(lái)達(dá)成到用于輪船的發(fā)動(dòng)機(jī)(e)的燃料供應(yīng)：1)使用泵抽吸lng，接著使lng氣化；和2)將被抽吸和氣化的lng供應(yīng)到用于輪船的發(fā)動(dòng)機(jī)(e)。

在本發(fā)明中，通過(guò)將執(zhí)行步驟1的地帶的預(yù)設(shè)定壓力，即，系統(tǒng)操作地帶(100)的預(yù)設(shè)定壓力，設(shè)定為高于執(zhí)行步驟2)的地帶的預(yù)設(shè)定壓力即，供應(yīng)器操作地帶(200)的預(yù)設(shè)定壓力，來(lái)操作系統(tǒng)。

如上所述，可基于被抽吸和氣化的lng的檢測(cè)到的壓力值通過(guò)控制泵的速度(rpm)或通過(guò)使被抽吸的lng返回到存儲(chǔ)槽或泵的上游側(cè)(rl)來(lái)控制系統(tǒng)操作地帶(100)的壓力。

此外，如上所述，基于引入到用于輪船的發(fā)動(dòng)機(jī)的被抽吸和氣化的lng的檢測(cè)到的壓力值，當(dāng)引入到發(fā)動(dòng)機(jī)(e)的被抽吸和氣化的lng的壓力高于供應(yīng)器操作地帶(200)的預(yù)設(shè)定壓力時(shí)，可通過(guò)關(guān)閉閥以阻擋被抽吸和氣化的lng到發(fā)動(dòng)機(jī)(e)內(nèi)的供應(yīng)同時(shí)通過(guò)從供應(yīng)管線(xiàn)(sl)分支的排氣管線(xiàn)(vl)將被氣化的lng排放到通風(fēng)口桅桿(ventmast)來(lái)控制供應(yīng)器操作地帶的壓力。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，并且可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下作出各種修改或變化。