LNG動力船供氣系統調試方案研究

潘兵兵 馬軍偉 饒建榮 陳健

摘 ? ?要：將液化天然氣（LNG）作為船舶燃料，可以達到節省燃油和降低排放污染物的雙重目的。本文通過對雙燃料支線集裝箱船LNG供氣系統的調試實踐，摸索出一套LNG供氣系統安全、高效的調試方案。

關鍵詞：雙燃料集裝箱船;LNG供氣系統;調試

中圖分類號：U677.6 ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

Abstract： The liquefied natural gas （LNG） is used as the ship fuel can achieve the dual purpose of saving fuel oil and reducing emissions of pollutants. In this paper， a safe and efficient commissioning scheme of the LNG supply system is proposed through the practice of the commissioning process of the LNG supply system for dual-fuel feeder container ships.

Key words： Dual-fuel container ship; LNG supply system; Commissioning

1 ? ? 前言

我司為NODIC建造的首批四艘LNG雙燃料動力船于2019年11月15日交付完畢。LNG供氣系統包含多個子系統：水乙二醇系統、滑油系統、壓縮空氣系統、氮氣系統、燃氣輸送系統、BOG壓縮系統、氧氣監測系統、氣體探測系統等。子系統越多各類型的傳感器也越多，包括：流量傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、液位傳感器、壓力開關、液位開關等;還有各種管路附件、液壓快關閥、液壓比例閥、氣動快關閥、氣動比例閥、氣動三通閥等;以及各種類型的按鈕、指示燈、氣體探測探頭等。

如何安全、高效、快速地開展LNG供氣系統的調試工作，直接影響LNG燃料船的碼頭周期。我司經過四艘系列LNG燃料船的調試摸索，其調試周期已接近常規船舶的調試周期。下面就雙燃料船的LNG供氣系統調試過程進行分析研究。

2 ? ?調試前的準備工作

LNG供氣系統調試前需要消化的技術資料很多，包括系統圖、原理圖的前期消化;LNG供氣系統專用調試工裝、工具的準備;LNG供氣系統調試流程圖的研討等。其關鍵是如何快速鑒別及判斷分散在LNG供氣系統各處的參數點。為此，前期準備工作應根據生產設計圖、廠家原理圖、設備安裝圖等，結合調試流程圖整理出一套適合調試查詢的表格。

2.1 ?調試完整性附件清單

根據生產設計提供的零件托盤表或系統供應商提供的設備清單表，編制調試前附件檢查完整性清單，用于指導施工者完成LNG供氣系統各設備及附件的安裝。通常，供氣系統數百個設備和附件均有統一編制的唯一性編碼，根據編碼可以方便地在清單里找到它屬于哪個系統，根據該系統的PID圖就可以查詢到該設備編號在系統的什么位置、有什么作用等。

2.2 ?調試模塊點圖

根據廠家資料編制調試模塊點圖，用于各傳感器通道的核對和檢查。由于有多種類型的傳感器，難免會出現錯誤的地方，如果逐一去檢查工作量太大，而使用模塊點圖可以快速查詢到錯誤點。模塊點圖中清楚列出了唯一編號的傳感器所在的模塊通道、傳感器類型、端子、端子號以及備注的說明情況。將所有的輸入、輸出信號全部制作成模塊點圖，貼在模塊旁以便于檢查傳感器的狀態，可以快速查詢到故障點，提高勞動效率，大大節約調試時間。

2.3 ?混合數據快速查詢表

調試工作由模塊監控到電腦監控，在電腦監控過程中若發現某個傳感器存在故障，按照傳統的方法是先去查詢圖紙，查出該傳感器所在的系統在那個模塊，然后才能找到接線通道在哪里;而使用混合數據快速查詢表（見表1），則可以根據唯一編號從混合數據快速查詢表快速查到該傳感器所在的通道、傳感器類型、端子號、以及備注里面說明的接線方式，大大節省了調試時間和提高了勞動效率。

2.4 ? 其他準備

主要是設計提供的外接線圖、廠家資料圖，以及自主準備的常規調試工具和其他專用調試工具。

3 ? ? 調試流程

3.1 ? 封艙封罐

（1）LNG儲罐封艙需要經專業的檢測公司檢測合格后才可以封艙，一旦封艙后沒有重大情況是不會打開的;

（2）封艙前有一些設置在罐艙內的傳感器，必須根據儲罐PID圖提前進行檢查，然后再安裝;

（3）溫度傳感器為PT100類型，依據PT100阻值對照表查詢當前溫度，或者直接接入綜合校驗儀查看當前溫度，判斷傳感器是否正常;使用迅速降溫劑對傳感器進行降溫，使用點溫計測溫與綜合校驗儀數據進行對比，判斷傳感器是否正常;

（4）傳感器正常后再將傳感器安裝在儲罐內，最后用綜合校驗儀監測溫度傳感器是否正常;

（5）雷達液位傳感器安裝在波導管里面，在車間無法校驗，需安裝上船后才能進行調試和設置;由綜合校驗儀提供DC24V測量回路電流，判斷雷達式液位傳感器是否正常。

3.2 ? 安全系統的調試

安全系統決定著整個系統是否能正常運行，如果安全系統不正常則整個系統無法正常使用。

（1）首先，安全系統需要完善的是緊急停止（ESD）系統。操作間急停按鈕、加氣站急停按鈕、左右舷加氣站各有一個快速接口，是一個總的ESD。上述任何一個ESD都會激活總的ESD，然后由總的ESD去執行和激活其他連鎖功能;

（2）其次，需要完善的是火警易熔塞系統。易熔塞的作用原理是在壓縮空氣的終端接一個易熔塞，易熔塞內部裝錫，當火災發生時易熔塞里面的錫會燒融，然后管路后面接有一個帶顯示的壓力開關來觸發火警;

（3）另外，安全系統還要完善的是液壓系統。液壓系統的壓力低報警也會激活ESD;

（4）最后，需要完善的是氣體探測系統。氣體探測關系著閥門是否可以操作、電機能否運轉等。氣體探測監測系統附近NG氣體濃度，設置兩級報警（20%/30%高濃度報警、40%/60%高高濃度報警）。一部分氣體探測報警輸出給供氣系統，一部分給AMS用于供氣邏輯的控制。

3.3 ?閥門的調試

首先要確認ESD正常，相應的電磁閥得電打開，然后單獨操作每個閥的電磁閥，在本地閥頭的快速接頭接上測壓軟管;緩慢打開進油閥，將管路的氣體全部排出;拆掉測壓軟管，將進油閥全部打開，確認模塊是否有反饋信號，若無信號則打開閥頭蓋子對限位進行調整。

3.4 ?溫度、壓力、液位傳感器的調試

針對眾多的溫度、壓力、液位傳感器，在安裝接線結束后采用地毯式的調試方法，逐一調試，針對各種傳感器進行通道的一一對應和數值檢測。

3.5 ?各類按鈕和指示燈的調試

按鈕主要有：位置選擇按鈕、啟動停止按鈕、復位按鈕、關閉按鈕、停止按鈕、請求按鈕，以及加注的位置指示燈、請求指示、閥門狀態指示、運行指示等。

4 ? ?系統的聯合調試

4.1 ?水乙二醇系統調試

見圖1。

（1）水和乙二醇按照1：1的比例加入到WG平衡罐，通過干燥空氣給系統進行增壓，啟動水乙二醇循環泵，在系統最高處將系統內空氣排出;

（2）通過對流量閥的調節，使系統各處所需要的流量達到設計要求;

（3）WG系統溫度的自動控制，是通過36 ℃中冷水的蒸汽加熱保證系統冷熱交換平衡。當WG系統的溫度低于32 ℃時，蒸汽加熱自動啟動對系統加熱;當WG系統的溫度高于36 ℃時，通過36 ℃中冷水進行降溫，維持系統的冷熱平衡。

4.2 ? BOG壓縮系統調試

見圖2。

（1）BOG壓縮機運行前，必須先啟動滑油泵，以保證壓縮機運行平穩;如果需要兩臺壓縮機同時運行，則需要啟動兩臺滑油泵保證滑油供給量，以滿足壓縮機的使用要求;

（2）三通閥可以根據檢測到的滑油溫度來控制閥的開度大小，維持滑油溫度始終在50 ?℃左右;另一個三通閥則是控制滑油在管路的方向。當BOG壓縮機未運行時滑油處于內循環的狀態，壓縮機運行后滑油方向改變進入壓縮機內部對壓縮機進行潤滑，保證其運行平穩;

（3）氣動閥則是根據壓縮機的負荷自動調整開度，保證壓縮機正常運行時供氣壓力維持在2 bar;

（4）壓縮后的NG和油的混合體，進入油氣分離罐進行油氣分離;進入油氣過濾器進行油分離;冷卻后再次進入油氣過濾器進行油分離;最后進入緩沖罐。

（5）如使用手動模式，首先將模式選擇為手動模式，然后確認BOG壓縮機啟動所需要的連鎖前置條件是否滿足，確認完畢后，點擊手動流程下的啟動，進油閥和進NG閥自動打開，BOG馬達啟動。由于是手動啟動，負荷控制需要手動調整。

（6）如使用自動模式，需確認系統是否都處于自動狀態（液壓閥和氣動閥是否處于自動模式等），或者確認壓縮機啟動前的前置條件是否滿足。

（7）確認完畢后，點擊右下角開始供氣的按鈕，等待內置的程序走完就可以了。

5 ? ?報驗工作

最后進行的聯合控制調試，模擬各種類型報警、確認系統各項連鎖功能是否正常。

（1）報警分為兩種級別：一種是警告;另一種是報警。警告是低程度的，往往只做報警指示;報警是高程度的，往往發生實際連鎖動作，比如關閥、停泵之類的動作;

（2）測試傳感器設定警告值，逐一檢查各傳感器的警告值設定是否精準;

（3）根據連鎖圖測試各報警值設定，驗證傳感器設定的報警值和系統運行的安保值。

當系統工作全面完成后，對每個系統進行測試報驗：

（1）首先是船檢最關心的關于ESD連鎖功能的測試。ESD激活后，每個儲罐出口的閥門和加氣站進出口的閥門會自動關閉;罐頭滴水盤的加熱和油管路的伴熱會關閉;潛液泵、油泵BOG壓縮機會停掉和鎖定;輸出給AMS一個ESD信號，一個系統故障信號;

（2）其次，是各個溫度、壓力、液位開關設置的報警引起的相關連鎖。在系統完成后通道一一對應全部完成，使用模擬器對各個傳感器開始進行模擬，查看相應的功能是否正常。

（3）最后，就是海上航行試驗，檢驗系統的耐久性。

6 ? ?總結

LNG供氣系統是一個復雜的系統，如何能安全、快速和高效的完成設備及系統的調試，是設備調試技術人員不斷追求的目標。本文對LNG供氣系統的調試方法、調試流程進行了研究，有助于今后LNG供氣系統調試向規范化發展，也能給其他復雜系統的調試工作提供一定的啟發。

參考文獻

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