船舶l(fā)ng燃料系統(tǒng)控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種船舶LNG燃料系統(tǒng)控制裝置，解決了同有船舶LNG燃料系統(tǒng)沒有專業(yè)的控制，運行可靠性差的問題。技術(shù)方案包括依次連接的LNG儲罐、LNG汽化器、緩沖器和船舶熱機，所述船舶熱機與熱機燃燒控制器的輸出端連接，還包括控制主機，所述控制主機分別與所述熱機燃燒控制器和現(xiàn)場檢測控制單元連接。本實用新型夠?qū)Υ癓NG燃料汽化自動控制、安全可靠性高，能夠?qū)崿F(xiàn)安全監(jiān)測及聯(lián)動控制。
【專利說明】船舶LNG燃料系統(tǒng)控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種船舶控制系統(tǒng)，具體的說是一種船舶LNG燃料系統(tǒng)控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]船舶LNG燃料采用液態(tài)存儲，LNG燃料置于LNG儲罐中，送入LNG汽化器汽化后經(jīng)緩沖器供給船舶熱機使用，船舶熱機由熱機燃燒控制器(ECU )控制運行，上述各設備中若有任一設備故障則會嚴重影響整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，因此對各設備汽化過程的安全監(jiān)測與聯(lián)動是目前技術(shù)人員急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種夠?qū)Υ癓NG燃料汽化自動控制、安全可靠性高，能夠?qū)崿F(xiàn)安全監(jiān)測及聯(lián)動控制的船舶LNG燃料系統(tǒng)控制裝置。
[0004]技術(shù)方案包括包括依次連接的LNG儲罐、LNG汽化器、緩沖器和船舶熱機，所述船舶熱機與熱機燃燒控制器的輸出端連接，還包括控制主機，所述控制主機分別與所述熱機燃燒控制器和現(xiàn)場檢測控制單元連接，
[0005]所述控制主機包括用于對檢測的數(shù)據(jù)進計算、比較并發(fā)出控制信號的主控單元，以及與主控單元連接的擴展單元和電源單元，所述擴展單元用于將主控單元的控制信號轉(zhuǎn)換及輸出給現(xiàn)場檢測控制單元和熱機燃燒控制器，以及將現(xiàn)場檢測控制單元采集的信號轉(zhuǎn)換及輸入給主控單元的，所述電源單元用于為控制主機供電；
[0006]所述現(xiàn)場檢測控制單元包括檢測單元及控制單元,所述檢測單元包括LNG儲罐的壓力傳感器、溫度傳感器以及液位傳感器，LNG汽化器的壓力傳感器及溫度傳感器，緩沖器的壓力傳感器和溫度傳感器；所述控制單元包括LNG儲罐進、出口處的電磁閥、LNG汽化器的熱水泵以及緩沖器與船舶熱機連接管道上的電磁閥。
[0007]所述控制主機內(nèi)還包括有與主控單元信號連接的觸摸屏。
[0008]所述現(xiàn)場檢測控制單元中的檢測單元還包括有用于檢測LNG儲罐、LNG汽化器和緩沖器所處艙室中溫度、煙霧和可燃氣體的感溫探測器、感煙探測器以及可燃氣體探測器，和用于檢測船舶熱機所處艙室中溫度、煙霧和可燃氣體的感溫探測器、感煙探測器以及可燃氣體探測器；所述控制主機內(nèi)還包括有與主控單元連接的聲光報警器。
[0009]所述控制主機內(nèi)還包括有與主控單元連接的緊停按鈕。
[0010]所述控制主機上還設有與上位機通訊的通訊接口、3G無線通信單元的接口、外部顯示器接口和以太網(wǎng)的接口中的至少一個接口。
[0011]還包括有燃油系統(tǒng)，所述燃油系統(tǒng)經(jīng)燃油電磁閥與船舶熱機連接，所述熱機燃燒控制器與燃油電磁閥連接。
[0012]有益效果
[0013]本實用新型能夠?qū)Υ癓NG燃料汽化過程自動控制，能夠?qū)崿F(xiàn)安全監(jiān)測及聯(lián)動控 制，安全可靠性高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型系統(tǒng)原理圖。
[0015]其中，1-控制主機、2-現(xiàn)場檢測控制單元、3-燃油系統(tǒng)、4-船舶熱機、5-LNG儲罐、6-LNG汽化器、7-緩沖器、8-ECU ;
[0016]41-電磁閥、51-壓力傳器、52-溫度傳感器、53-液位傳感器、54-電磁閥、55-電磁閥、56-電磁閥、61-壓力傳感器、62-溫度傳感器、63-溫度傳感器、64-溫度傳感器、65-熱水泵、71-壓力傳感器、72-溫度傳感器、73-電磁閥；
[0017]101-感溫探測器、102-感煙探測器、103-可燃氣體探測器、104-感溫探測器、105-感煙探測器、106-可燃氣體探測器、
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步解釋說明:
[0019]參見圖1，LNG儲罐5、LNG汽化器6、緩沖器7、船舶熱機4和燃油系統(tǒng)均過管道連接，船舶熱機4與E⑶8 (熱機燃燒控制器)的輸出端連接，控制主機I分別與E⑶8和現(xiàn)場檢測控制單元2連接，
[0020]所述控制主機I包括主控單元，以及與主控單元連接的擴展單元、聲光報警器、觸摸屏、緊停按鈕和電源單元。所述主控單元用于對采集的信號進行轉(zhuǎn)換、對得到的數(shù)據(jù)進計算、比較并發(fā)出控制信號，本實施例中，主控單元采用西門子S7-300系統(tǒng)，CPU選用CPU313C-2DP，帶集成數(shù)字量輸入接口，集成16路數(shù)字量1/0，I個RS422/RS485接口 ；所述擴展單元用于將主控單元的控制信號轉(zhuǎn)換及輸出給現(xiàn)場檢測控制單元和熱機燃燒控制器，以及將現(xiàn)場檢測控制單元采集的信號轉(zhuǎn)換及輸入給主控單元的，本實施例中，所述擴展單元可實驗12/44路以上數(shù)字量輸入/輸出，12路以上模擬量輸入。所述聲光報警器用于接收主控單元發(fā)出的報警信號并發(fā)出聲光報警；所述觸摸屏用于顯示主控單元傳來數(shù)據(jù)，還可通過觸摸屏輸入控制信息并傳給主控單元，本實施例中，觸摸屏采用昆侖通態(tài)TPC1062KS觸摸屏顯示器，組態(tài)控制軟件，交互式操作界面。所述緊停按鈕是在緊急情況下的手動操作按鈕，用于控制主控單元向系統(tǒng)各設備發(fā)出緊急信止信號。所述電源單元用于為控制主機(包括聲光報警器、緊停按鈕、觸摸屏和主控單元等)供電，本實施例中電源單元采用專用電源模塊，容量不小于200VA。外部輸入電源2路，DC 24V, AC 220V。；
[0021]所述現(xiàn)場檢測控制單元包括檢測單元及控制單元,所述檢測單元包括設于LNG儲罐5的壓力傳器51、溫度傳感器52以及液位傳感器53，設于LNG汽化器6 (出口處)的壓力傳感器61及溫度傳感器62以及LNG汽化器6進、回水處的溫度傳感器63、64，設于緩沖器7的壓力傳感器71和溫度傳感器72，還包括有設于LNG儲罐5、LNG汽化器6和緩沖器7所在艙室中的用于檢測艙室內(nèi)溫度、煙霧和可燃氣體的感溫探測器101、感煙探測器102以及可燃氣體探測器103，和設于船舶熱機4所處艙室中的用于檢測艙室內(nèi)溫度、煙霧和可燃氣體的感溫探測器104、感煙探測器105以及可燃氣體探測器106 ;上述傳感器及控測器采集的信號均送入控制主機I的擴展單元；所述控制單元包括LNG儲罐5進口的電磁閥(包括上加注口處的電磁閥54和下加注口處的電磁閥55)和出口的電磁閥56、LNG汽化器6進水處的熱水泵65、緩沖器7與船舶熱機4連接管道上的電磁閥73，上述電磁閥及熱水泵也均與控制主機I的擴展單元連接。
[0022]所述控制主機I上還設有與上位機SWJ通訊用的通訊接口，可與上位機進行電子數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)控制；設有3G無線通信單元的接口，可實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)無線遠程傳輸，實現(xiàn)船舶LNG燃料管理遠程監(jiān)控與管理；設有外部顯示器CMP (如外接觸摸屏)接口，用戶可根據(jù)需要連接外部顯示器；設有以太網(wǎng)的接口，可方便的接入局域網(wǎng)用于與PC機通訊。
[0023]所述燃油系統(tǒng)3與船舶熱機4連接的管道上也設有的電磁閥41，所述E⑶8與所述電磁閥41信號連接，ECU8可控制船舶熱機4的運行以及所述電磁閥41的開閉。根據(jù)需要E⑶8還可控制緩沖器7與船舶熱機4連接管道上的電磁閥73的開閉。
[0024]工作原理:
[0025]船舶LNG燃料液態(tài)存儲，需汽化后才能供船舶內(nèi)燃機使用。由于船舶一般有多臺內(nèi)燃機(即多臺船舶熱機4)，需根據(jù)動力需要啟動相應的內(nèi)燃機，其在不同的工況下，對燃氣的需要量也不同。本實用新型船舶LNG燃料系統(tǒng)控制裝置可根據(jù)船舶內(nèi)燃機在不同的組合臺數(shù)、各種運行狀態(tài)息，通過現(xiàn)場檢測控制單元2中的控制單元提供對應的LNG燃氣供應量。
[0026]船舶LNG燃料系統(tǒng)控制裝置中的控制主機I根據(jù)ECU8的傳來的指令(即船舶熱機4的不同的組合臺數(shù)、各種運行狀態(tài))，按照預先設定的船舶LNG汽化控制模型按優(yōu)化的時序、邏輯控制現(xiàn)場檢測控制單元2中的控制單元的各相關(guān)閥門，保障船舶熱機在各種工況下的LNG燃氣供應。
[0027]主要的工作狀態(tài)有:
[0028]啟動準備:控制主機I通電后，發(fā)出啟動指令后，經(jīng)擴展單元接收現(xiàn)場檢測控制單元2中的檢測單元中各傳感器采集的LNG儲罐5、LNG汽化器6及緩沖器7的溫度、壓力、液位等信號，以及各探測器對各設備所在艙室的探測信號，自動對系統(tǒng)的各參數(shù)進行檢測對t匕，當一切正常時，按設定控制程序經(jīng)擴展單元將控制信號傳送給接收現(xiàn)場檢測控制單元2的控制單元啟動各磁閥和熱水泵，儲氣參數(shù)達到設定標準后，向熱機燃燒控制器ECU8發(fā)允許使用信號，啟動船舶熱機4。
[0029]正常供氣:控制主機I根據(jù)E⑶8傳輸?shù)墓庵噶睢⒂脷鈪?shù)、同時開機的臺數(shù)以及檢測的LNG儲氣罐5、LNG汽化器6和緩沖器7的各項參數(shù)(壓力、溫度、液位等參數(shù))、使用環(huán)境參數(shù)，根據(jù)預先裝入主控單元(CPU)的LNG汽化控制模型自動控制與調(diào)整現(xiàn)場檢測控制單元2的檢測單元中各電磁閥、熱水泵等的工作狀態(tài)，保障在各種工況下均能合理滿足熱機LNG燃料供應。
[0030]故障狀態(tài):當現(xiàn)場檢測控制單元2中的檢測單元采集的艙室內(nèi)的信號(即溫度、煙霧和可燃氣體的檢測信號)發(fā)送給控制主機I分析比較后超出設計的標準值時，判定為系統(tǒng)故障，則向ECU8發(fā)出停止供氣的控制信號，同時發(fā)出控制信號給現(xiàn)場檢測控制單元2的控制單元自動關(guān)閉LNG儲罐5液體的出口電磁閥56和緩沖器7與船舶熱機4連接管道上的電磁閥71，同時發(fā)出警報的控制信號給聲光報警器發(fā)出報警信號提示故障。發(fā)出控制信號控制ECU8開啟燃油系統(tǒng)3與船舶熱機4連接的管道上設置的電磁閥41，接入備用的燃油系統(tǒng)3，自動控制船舶熱機4轉(zhuǎn)為純柴油運行模式。
[0031]LNG燃料系統(tǒng)故障停機后，將自鎖，保持關(guān)閉狀態(tài)；在確定供氣停止的原因，并采取必要的預防措施并確定排除故障之后，方可通過工人操作經(jīng)觸摸屏重新起動，開啟電磁閥71和電磁閥56，關(guān)閉電磁閥41，回到正常啟動狀態(tài)。
[0032]遇到緊急情況時，也可人工通過緊停按鈕控制整個系統(tǒng)緊急停止即關(guān)閉LNG儲罐5液體的出口電磁閥56、緩沖器7與船舶熱機4連接管道上的電磁閥71、和燃油系統(tǒng)3與船舶熱機4連接的管道上設置的電磁閥41。
【權(quán)利要求】
1.一種船舶LNG燃料系統(tǒng)控制裝置，包括依次連接的LNG儲罐、LNG汽化器、緩沖器和船舶熱機，所述船舶熱機與熱機燃燒控制器的輸出端連接，其特征在于，還包括控制主機，所述控制主機分別與所述熱機燃燒控制器和現(xiàn)場檢測控制單元連接， 所述控制主機包括用于對檢測的數(shù)據(jù)進計算、比較并發(fā)出控制信號的主控單元，以及與主控單元連接的擴展單元和電源單元，所述擴展單元用于將主控單元的控制信號轉(zhuǎn)換及輸出給現(xiàn)場檢測控制單元和熱機燃燒控制器，以及將現(xiàn)場檢測控制單元采集的信號轉(zhuǎn)換及輸入給主控單元，所述電源單元用于為控制主機供電； 所述現(xiàn)場檢測控制單元包括檢測單元及控制單元，所述檢測單元包括LNG儲罐的壓力傳感器、溫度傳感器以及液位傳感器，LNG汽化器的壓力傳感器及溫度傳感器，緩沖器的壓力傳感器和溫度傳感器；所述控制單元包括LNG儲罐進、出口的電磁閥、LNG汽化器的熱水泵以及緩沖器與船舶熱機連接管道上的電磁閥。
2.如權(quán)利要求1所述的船舶LNG燃料系統(tǒng)控制裝置，其特征在于，所述控制主機內(nèi)還包括有與主控單元連接的觸摸屏。
3.如權(quán)利要求1所述的船舶LNG燃料系統(tǒng)控制裝置，其特征在于，所述現(xiàn)場檢測控制單元中的檢測單元還包括設在LNG儲罐、LNG汽化器和緩沖器所處艙室內(nèi)的用于檢測所述艙室內(nèi)溫度、煙霧和可燃氣體的感溫探測器、感煙探測器以及可燃氣體探測器，和設在船舶熱機所處艙室中的用于檢測艙室內(nèi)溫度、煙霧和可燃氣體的感溫探測器、感煙探測器以及可燃氣體探測器；所述控制主機內(nèi)還包括有與主控單元連接的聲光報警器。
4.如權(quán)利要求1所述的船舶LNG燃料系統(tǒng)控制裝置，其特征在于，所述控制主機內(nèi)還包括有與主控單元連接的緊停按鈕。
5.如權(quán)利要求1所述的船舶LNG燃料系統(tǒng)控制裝置，其特征在于，所述控制主機上還設有與上位機通訊的通訊接口、3G無線通信單元的接口、外部顯示器接口和以太網(wǎng)的接口中的至少一個接口。
6.如權(quán)利要求1-5任一項所述的船舶LNG燃料系統(tǒng)控制裝置，其特征在于，還包括有與船舶熱機連接的燃油系統(tǒng)，所述燃油系統(tǒng)與船舶熱機連接的管道上也設有的電磁閥，所述熱機燃燒控制器的輸出端與所述電磁閥連接。
【文檔編號】F02D19/06GK203383910SQ201320463572
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】唐流芳, 江武玖, 付祥勝, 蔡金萍, 熊利祥, 廖進 申請人:武漢交發(fā)船舶設計有限公司