一種用于lng船液艙預(yù)冷的運(yùn)動式噴淋系統(tǒng)及其噴淋方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于LNG船液艙預(yù)冷的噴淋系統(tǒng)，尤其涉及一種用于LNG船液艙預(yù)冷的運(yùn)動式噴淋系統(tǒng)及其噴淋方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，天然氣資源的利用率劇增，我國的天然氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也進(jìn)入了一個新的階段。液化天然氣(LNG)在常壓下的溫度約為-163°C，大型的LNG儲運(yùn)設(shè)備不可能承受很高的壓力，只能是在常壓或低壓的條件下運(yùn)輸。
[0003]液化天然氣從生產(chǎn)到使用大致可以分為以下的五個部分:LNG的生產(chǎn)、運(yùn)輸、接收、分配、用戶，每個環(huán)節(jié)都存在著一定的儲運(yùn)問題。
[0004]LNG船是指將LNG從液化廠運(yùn)往接收站的專用船舶。由于天然氣是一種易燃的物質(zhì)，所以儲存LNG的液艙中不允許存在氧氣。LNG船在首次充裝液貨時應(yīng)首先進(jìn)行惰化和純化。LNG船充裝液體的主要步驟為:液貨艙的惰化與純化、液貨艙的預(yù)冷、液體的充裝，其中液貨艙的預(yù)冷:經(jīng)過惰化和純化的液貨艙還不能直接將LNG灌入，還必須進(jìn)行一個預(yù)冷的過程，特別是首次充灌的時間。由于惰化完的液貨艙處于一個比較高的溫度，距離LNG的儲藏溫度(_163°C )還有一個很大的溫差。液貨艙要從一個接近常溫的溫度冷卻到如此低的溫度，冷卻的速度和冷卻的均勻性很重要，而液貨艙冷卻的方法是通過LNG的輸送系統(tǒng)，將部分LNG向液貨艙內(nèi)進(jìn)行噴淋，LNG吸收壁面的熱量而蒸發(fā)，艙壁和絕熱材料被冷卻，直到整個液貨艙被冷卻完整。
[0005]目前用于LNG船液艙預(yù)冷的噴淋裝置，多采用固定安裝在液艙天花板中央的技術(shù)，通過液艙氣穹結(jié)構(gòu)中的預(yù)冷劑管道經(jīng)此噴淋裝置霧化實(shí)現(xiàn)對液艙內(nèi)部流體及液艙貨物維護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的預(yù)冷。此類噴淋方法大多受噴淋執(zhí)行裝置的固定安裝的位置所限，難以使預(yù)冷劑在液艙空間中分布均勻，液體的預(yù)冷劑霧化不良，與液艙貨物維護(hù)系統(tǒng)和液艙內(nèi)流體的換熱面積較小，預(yù)冷劑吸熱效果不好，因此存在兩個問題:一是，在LNG船卸貨后再次裝貨前，在到達(dá)港口裝貨之前的液艙預(yù)冷時，預(yù)冷劑經(jīng)過固定安裝在液艙天花板中央的液艙噴淋裝置，其軌跡局限在一定的角度內(nèi)的圓錐體內(nèi)，使液體預(yù)冷劑霧化不良，必然降低預(yù)冷劑的冷卻效果；二是，由于在這種噴淋裝置下預(yù)冷劑不會達(dá)到很好的霧化效果，進(jìn)而使得預(yù)冷劑的冷卻速率降低，使得對LNG全船液艙的預(yù)冷卻時間加長，降低了 LNG運(yùn)輸船的經(jīng)濟(jì)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種用于LNG船液艙預(yù)冷的運(yùn)動式噴淋系統(tǒng)及其噴淋方法，其解決了 LNG運(yùn)輸船預(yù)冷操作耗費(fèi)過長的技術(shù)問題，提高了預(yù)冷劑的霧化效果和液艙的冷卻效率，為LNG船液艙的預(yù)冷操作提供安全高效的噴淋裝置。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0008]—種用于LNG船液艙預(yù)冷的運(yùn)動式噴淋系統(tǒng)，其包括運(yùn)動系統(tǒng)和噴淋執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述運(yùn)動系統(tǒng)用來控制噴淋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的噴淋工作，所述噴淋執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝在所述運(yùn)動系統(tǒng)的下部，用于噴淋作業(yè)；該系統(tǒng)還包括控制裝置，所述控制裝置用于監(jiān)測和控制所述運(yùn)動系統(tǒng)的執(zhí)行。
[0009]優(yōu)選地，所述控制裝置包括防撞多參數(shù)監(jiān)測裝置和伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)安裝在液艙貨物維護(hù)系統(tǒng)的外側(cè)，所述防撞多參數(shù)監(jiān)測裝置安裝在液艙貨物維護(hù)系統(tǒng)的下部，所述伺服電機(jī)的作業(yè)動作受控于防撞多參數(shù)監(jiān)測裝置，其中防撞多參數(shù)監(jiān)測裝置主要由布置在液艙不同位置的傳感器及參數(shù)顯示裝置構(gòu)成，主要完成對液艙預(yù)冷時液艙的溫度、壓力、液位的監(jiān)測功能。
[0010]優(yōu)選地，所述運(yùn)動系統(tǒng)由貫穿液艙貨物維護(hù)系統(tǒng)的柔性預(yù)冷劑管道與嵌在液艙艙壁的特殊滾珠軸承組成，所述柔性預(yù)冷劑管道的運(yùn)動受控于安裝在液艙貨物維護(hù)系統(tǒng)上的控制裝置，其中所述特殊滾珠軸承指能在低溫(-163Γ )下工作的滾珠軸承。
[0011]優(yōu)選地，所述特殊滾珠軸承的上下端處分別安裝有外密封塞和內(nèi)密封塞，所述外密封塞和內(nèi)密封塞均與液艙艙壁過盈配合。
[0012]優(yōu)選地，所述柔性預(yù)冷劑管道靠近外密封塞和液艙貨物維護(hù)系統(tǒng)的外側(cè)安裝有帶輪，所述帶輪與柔性預(yù)冷劑管道的外壁為過盈配合。
[0013]優(yōu)選地，所述帶輪與所述伺服電機(jī)位于同一水平線上，且通過傳動皮帶連接，所述的伺服電機(jī)通過傳動皮帶將動力傳遞到帶輪摩擦層，該摩擦層安裝在柔性預(yù)冷劑管道出艙口與其緊密貼合，以實(shí)現(xiàn)柔性預(yù)冷劑管道的受控運(yùn)動。
[0014]優(yōu)選地，所述噴淋執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括液體腔室、噴嘴組、噴嘴和安裝在噴淋執(zhí)行裝置及柔性預(yù)冷劑管道之間的單向閥，所述噴嘴組有序地布置在噴淋執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，且與所述液體腔室相通，所述噴嘴設(shè)置在噴淋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的下端面與所述液體腔室相通，以實(shí)現(xiàn)預(yù)冷劑從柔性預(yù)冷劑管道經(jīng)單向閥到達(dá)液體腔室的的噴淋作業(yè)功能。
[0015]優(yōu)選地，所述噴嘴組包括斜上噴嘴組、斜下噴嘴組和水平噴嘴組，所述斜上噴嘴組與噴淋執(zhí)行機(jī)構(gòu)軸向呈45度角，所述斜下噴嘴組與噴淋執(zhí)行機(jī)構(gòu)軸向呈135度角，所述水平噴嘴組與噴淋執(zhí)行機(jī)構(gòu)軸向呈90度角。
[0016]本發(fā)明還提供了一種基于LNG船液艙預(yù)冷運(yùn)動式噴淋系統(tǒng)的噴淋方法:在LNG船到達(dá)裝貨港口之前，作業(yè)人員收到對LNG船進(jìn)行預(yù)冷的操作指令，首先要啟動對柔性預(yù)冷管道的運(yùn)動起控制作用伺服電機(jī)，伺服電機(jī)根據(jù)防撞多參數(shù)監(jiān)測裝置監(jiān)測到的能代表液艙內(nèi)和液艙貨物維護(hù)系統(tǒng)的環(huán)境的典型參數(shù)來做出柔性預(yù)冷管道將要做何種運(yùn)動或者到達(dá)液艙內(nèi)的具體位置的判斷，動力經(jīng)過帶輪和帶輪表面的摩擦層傳遞到柔性預(yù)冷劑管道使其運(yùn)動，噴淋執(zhí)行機(jī)構(gòu)在柔性預(yù)冷劑管道的帶動下延伸到液艙內(nèi)的特定位置，或者根據(jù)伺服電機(jī)的特定運(yùn)動來控制噴淋執(zhí)行機(jī)構(gòu)特定運(yùn)動；然后接通預(yù)冷劑，預(yù)冷劑通過柔性預(yù)冷劑管道和單向閥達(dá)到噴淋執(zhí)行機(jī)構(gòu)液體腔室，在正壓的作用下由噴嘴組噴出，最后根據(jù)防撞多參數(shù)監(jiān)測裝置的反饋，伺服電機(jī)自動控制柔性預(yù)冷劑管道的運(yùn)動，決定其是否停止預(yù)冷作業(yè)。
[0017]優(yōu)選地，根據(jù)液艙開始預(yù)冷前的液艙狀態(tài)的具體情況，可以選擇是在噴淋執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作完畢之后開始接通預(yù)冷劑的供應(yīng)，或者同時接通預(yù)冷劑的供應(yīng)。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
[0019]本發(fā)明的運(yùn)動系統(tǒng)使用于液艙預(yù)冷的噴淋執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以在液艙空間內(nèi)合適位置、甚至以合適的運(yùn)動方式釋放預(yù)冷劑，使預(yù)冷劑在液艙內(nèi)的運(yùn)動軌跡趨于均勻，流場不易形成死角，提高了預(yù)冷劑的霧化效果，有效提高了預(yù)冷劑的冷卻效率；同時由于預(yù)冷劑的霧化效果得以明顯提高，其與液艙貨物維護(hù)系統(tǒng)和液艙內(nèi)流體的換熱面積大大增加，提高了預(yù)冷劑的吸熱速率，進(jìn)而節(jié)省了 LNG船預(yù)冷操作的時間，提高了營運(yùn)的經(jīng)濟(jì)性。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明用于LNG船液艙預(yù)冷的運(yùn)動式噴淋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]其中，1為運(yùn)動系統(tǒng)，11為柔性預(yù)冷劑管道，12為特殊滾珠軸承，13為外密封塞，14為內(nèi)密封塞，2為噴淋執(zhí)行機(jī)構(gòu)，21為液體腔室，22為噴嘴組，23為單向閥，3為控制裝置，31為防撞多參數(shù)監(jiān)測裝置，32為伺服電機(jī)，4為液艙貨物維護(hù)系統(tǒng)，5為帶輪，6為傳動皮帶，7為制動塊。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0023]如圖1所示，一種用于LNG船液艙預(yù)冷的運(yùn)動式噴淋系統(tǒng)，其包括運(yùn)動系統(tǒng)1和噴淋執(zhí)行機(jī)構(gòu)2，所述運(yùn)動系統(tǒng)1用來控制噴淋執(zhí)行機(jī)構(gòu)2的噴淋工作，所述噴淋執(zhí)行機(jī)構(gòu)2安裝在所述運(yùn)動系統(tǒng)1的下部，用于噴淋作業(yè)；該系統(tǒng)還包括控制裝置3，所述控制裝置3用于監(jiān)測和控制所述運(yùn)動系統(tǒng)1的執(zhí)行，所述控制裝置3包括防撞多參數(shù)監(jiān)測裝置31和伺服電機(jī)32，所述伺服電機(jī)32安裝在液艙貨物維護(hù)系統(tǒng)4的外側(cè)，所述防撞多參數(shù)監(jiān)測裝置31安裝在液艙貨物維護(hù)系統(tǒng)4的下部，所述伺服電機(jī)32的作業(yè)動作受控于防撞多參數(shù)監(jiān)測裝置31，其中防撞多參數(shù)監(jiān)測裝置31主要由布置在液艙不同位置的傳感器及參數(shù)顯示裝置構(gòu)成，主要完成對液艙預(yù)冷時液艙的溫度、壓力、液位的監(jiān)測功能。
[0024]所述運(yùn)動系統(tǒng)1由貫穿液艙貨物維護(hù)系統(tǒng)的柔性預(yù)冷劑管道11