一種艦隊(duì)供氧、供氮保障系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于船舶保障技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種艦隊(duì)用氧、用氮的保障系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，水面艦船主要依靠在港口、基地采用深冷空分技術(shù)制取氧氣、氮?dú)?，再以增壓機(jī)將氧氣、氮?dú)鈮嚎s充瓶后以氧氣/氮?dú)馄窟M(jìn)行補(bǔ)給的保障方法，水下潛艇則基本依賴港口、基地采用深冷空分技術(shù)制取的液態(tài)氧氣直接送至潛艇液氧儲(chǔ)槽進(jìn)行補(bǔ)給的保障方法。顯然，采用這些傳統(tǒng)的保障方法受制于氧氣、氮?dú)怃撈?、液氧?chǔ)槽的運(yùn)輸補(bǔ)給條件給遠(yuǎn)航艦船的供氧、供氮保障帶來(lái)了沉重的后勤負(fù)擔(dān)。
[0003]長(zhǎng)期以來(lái)，深冷空分設(shè)備因?yàn)槭苤朴谂灤M小的空間，尤其海上搖擺、振動(dòng)、沖擊的應(yīng)用環(huán)境，一直未能有直接艦載安裝制氧制氮的解決方案，這也使得現(xiàn)役艦船、潛艇只能以攜帶氧氣、氮?dú)獾难a(bǔ)給方法進(jìn)行補(bǔ)給。近年來(lái)，氧氣保障方面，有醫(yī)療船直接安裝變壓吸附工藝設(shè)備在船上直接制取純度約93%的氣態(tài)氧氣進(jìn)行氣態(tài)氧氣保障的方法，但是，受制于采用這種工藝設(shè)備制取的氣態(tài)氧氣純度低，僅能達(dá)到93%左右，不能滿足我國(guó)最新國(guó)標(biāo)《GB8982-2009醫(yī)用及航空呼吸用氧》的規(guī)定(航空呼吸用氧以及艦上醫(yī)療保障呼吸用氧的氧氣純度均要求2 99.5%)，而使得采用該方法的保障體系無(wú)法為艦船提供合格的航空呼吸用氧以及醫(yī)療呼吸用氧;氮?dú)獗Ｕ戏矫?，有直接安裝膜分離制氮在船上直接制取純度約99%的氣態(tài)氮?dú)膺M(jìn)行氣態(tài)氮?dú)獗Ｕ系姆椒ǎ牵苤朴诓捎眠@種工藝設(shè)備制取的氮?dú)饧兌鹊?，僅能達(dá)到99.99%以下，不能滿足部分導(dǎo)彈、飛機(jī)等用氣需求，而使得采用該方法的保障體系無(wú)法為艦船提供合格的高純度氮?dú)狻?br>[0004]隨著技術(shù)的發(fā)展，有采用常溫空分技術(shù)同時(shí)獲得高純度氧氣與高純度氮?dú)獾难醯惑w化制氣方法，采用這樣一套氧氮一體化制氣系統(tǒng)可同時(shí)制取氣態(tài)的高純度氧氣與高純度氮?dú)庖詽M足艦船上的氣態(tài)供氧、供氮保障，但即便如此，包括上述所列出的幾種直接在艦上制氧制氮的保障方法中均因產(chǎn)品氣體為單一形態(tài)(氣態(tài))，無(wú)法同時(shí)滿足一個(gè)艦隊(duì)同時(shí)需要的氣態(tài)氧、氮與液態(tài)氧的需求。比如，當(dāng)一個(gè)艦隊(duì)長(zhǎng)時(shí)間出航時(shí)，依托艦隊(duì)母艦、補(bǔ)給艦等水面戰(zhàn)艦自帶的氧氮一體化制氧制氮設(shè)備可以為艦隊(duì)提供所有氣態(tài)氧、氮的補(bǔ)給需求，但并未解決諸如潛艇所需的液態(tài)氧氣補(bǔ)給需求，另外一方面，氣態(tài)氧氣、氮?dú)鈨?chǔ)存量大，占用了寶貴的艦上空間，尤其在諸如短時(shí)間內(nèi)有可能需要消耗大量氣體(氧氣、氮?dú)?的應(yīng)用場(chǎng)合，采用液態(tài)儲(chǔ)存顯然可大量節(jié)約大量的儲(chǔ)存空間而使得整體補(bǔ)給方案顯得更加有優(yōu)勢(shì)，從而使得一個(gè)艦隊(duì)供氧、供氮整體解決方案在面臨資源條件、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝使用維護(hù)的復(fù)雜性所帶來(lái)的挑戰(zhàn)方面更加從容，即使遠(yuǎn)航數(shù)月、甚至整年等脫離基地時(shí)也可確保水面艦船與水下潛艇的醫(yī)療用氧、機(jī)載及艦載等設(shè)備用氧、用氮的保障能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于以上情況，針對(duì)現(xiàn)役艦隊(duì)供氧、供氮保障模式的缺陷，著眼于海軍未來(lái)可能面臨的復(fù)雜戰(zhàn)況條件，本實(shí)用新型提出一種針對(duì)脫離補(bǔ)給港口基地長(zhǎng)時(shí)間遠(yuǎn)航的整個(gè)艦隊(duì)的供氧、供氮保障的系統(tǒng)。
[0006]本實(shí)用新型提出的艦隊(duì)的供氧、供氮保障系統(tǒng)，采用一種基于常溫空分的裝置，直接自空氣中產(chǎn)生氧氣與氮?dú)庠?，為整個(gè)艦隊(duì)的提供氧氮保障。具體是，首先，在母艦或補(bǔ)給艦上空間資源不太緊張的艦船采用常溫空分技術(shù)，直接自空氣中制取純度為99.5%的氧氣與99.9997%的氮?dú)?，分別液化后儲(chǔ)存作為保障氣源;然后，再分別直接或經(jīng)汽化后輸送到用氣點(diǎn)，完成氧氮保障。該方法可有效克服傳統(tǒng)保障模式氧氮(氣態(tài)及液態(tài))不能全覆蓋的缺陷，并能節(jié)約整體資源、減少后勤保障負(fù)擔(dān)、提高艦船機(jī)動(dòng)能力、生存能力和戰(zhàn)斗力，為水面艦船與水下潛艇提供充足的、可持續(xù)的氧氣與氮?dú)夤?yīng)保障，符合新時(shí)期遠(yuǎn)洋海軍建設(shè)的要求。
[0007]本實(shí)用新型提供的供氧、供氮保障系統(tǒng)，其主要組成如下:
[0008](I)至少一臺(tái)常溫空分設(shè)備(如氧氮一體化分離設(shè)備)，用于從正常大氣可同時(shí)或分別制取純度99.5%的氧氣與99.9997%的氮?dú)猓?br>[0009](2)至少一臺(tái)氧氣液化設(shè)備，用于將來(lái)自前級(jí)制取的氣態(tài)氧氣液化成液氧;至少一臺(tái)氮?dú)庖夯O(shè)備，用于將來(lái)自前級(jí)制取的氣態(tài)氮?dú)庖夯梢旱?br>[0010](3 )至少一臺(tái)液氧儲(chǔ)存設(shè)備(如液氧儲(chǔ)槽、儲(chǔ)罐)，用于將前級(jí)液化的液氧收集儲(chǔ)存;至少一臺(tái)液氮儲(chǔ)存設(shè)備(如液氮儲(chǔ)槽、儲(chǔ)罐)，用于將前級(jí)液化的液氮收集儲(chǔ)存;前述液氧儲(chǔ)存設(shè)備、液氮儲(chǔ)存設(shè)備中均設(shè)計(jì)有如壓力傳感器與液位傳感器，分別用于檢測(cè)儲(chǔ)存設(shè)備的壓力和液位，當(dāng)壓力上升時(shí)釋放壓力以保證儲(chǔ)存安全，當(dāng)液位下降到不能滿足最低保障需求儲(chǔ)存量時(shí)啟動(dòng)前級(jí)制氣設(shè)備制氣；
[0011](4)至少一臺(tái)液氧壓縮設(shè)備(如液氧栗)，用于將前級(jí)經(jīng)液化收集儲(chǔ)存的液氧壓縮輸送至后級(jí)液氧用氣點(diǎn)(A)，也可用于將液氧經(jīng)液氧汽化器將液氧汽化后輸送至后級(jí)高壓氣態(tài)氧氣用戶(B)，或用于將液氧直接汽化或者高壓汽化后減壓供給低壓氣態(tài)氧氣用戶(C);至少一臺(tái)液氮壓縮設(shè)備(如液氮栗)，用于將前級(jí)經(jīng)液化收集儲(chǔ)存的液氮壓縮輸送至后級(jí)液氮用氣點(diǎn)(D)，也可用于將液氮經(jīng)液氮汽化器將液氮汽化后輸送至后級(jí)高壓氣態(tài)氮?dú)庥脩?E)，或用于將液氮直接汽化或者高壓汽化后減壓供給低壓氣態(tài)氮?dú)庥脩?F)。
[0012]按照以上描述的保障體系較為完善的解決了現(xiàn)有艦船編隊(duì)供氧、供氮保障體系的缺陷，節(jié)約了寶貴的船用資源。
[0013]本實(shí)用新型提出的是一種針對(duì)水面艦船與水下潛艇等整個(gè)艦隊(duì)供氧、供氮保障系統(tǒng)，其顯著的特點(diǎn)是:
[0014](I)采用常溫空分氧氮一體化分離技術(shù)直接自大氣中同時(shí)分離出純度達(dá)99.5%的氣態(tài)氧氣及純度達(dá)99.9997%的氣態(tài)氮?dú)獾确犀F(xiàn)行國(guó)標(biāo)、國(guó)軍標(biāo)要求的滿足艦船所有氧氣與氮?dú)饧夹g(shù)指標(biāo)的氣源，并分別液化儲(chǔ)存后作為整個(gè)艦隊(duì)保障的氣源，不僅較目前的氣態(tài)氧氣與氮?dú)鈨?chǔ)存方法可節(jié)約大量的寶貴船用空間，尤其在諸如短時(shí)間內(nèi)有可能需要消耗大量氣體(氧氣、氮?dú)?的應(yīng)用場(chǎng)合，采用這種液態(tài)儲(chǔ)存顯然可大量節(jié)約大量的儲(chǔ)存空間而使得整體補(bǔ)給方案顯得更加有優(yōu)勢(shì)；
[0015](2)本實(shí)用新型提出的供氧保障系統(tǒng)，可向水面艦船任何用氧點(diǎn)提供符合我國(guó)最新國(guó)標(biāo)《GB 8982-2009醫(yī)用及航空呼吸用氧》的規(guī)定的氧氣，如醫(yī)療用氧、艦載機(jī)用航空呼吸用氧、魚雷發(fā)射用氧等等，還可按照實(shí)際使用壓力需求優(yōu)選分別經(jīng)增壓、汽化、減壓等流體供給分配手段組成一個(gè)氧氣供應(yīng)保障體系以確保艦船各用氧單位的不同壓力的氧氣供應(yīng)保障，并且，無(wú)所謂壓力先高后低或先低后高可隨時(shí)分別向艦船各用氧單位提供高、中、低壓氧氣，因?yàn)橐貉踝鳛椴豢蓧嚎s流體壓縮它比較常規(guī)氣態(tài)氧氣的壓縮其消耗的能量極低，此外，本實(shí)用新型提出的供氧保障方法還能向艦隊(duì)如潛艇等其它用氣單位直接提供液氧保障；
[0016](3)本實(shí)用新型提出的供氮保障系統(tǒng)，可向水面艦船任何用氮點(diǎn)提供符合我國(guó)國(guó)標(biāo)《GB 8979-2008純氮、高純氮和超純氮》的規(guī)定的氮?dú)?，還可按照實(shí)際使用壓力需求優(yōu)選分別經(jīng)增壓、汽化、減壓等流體供給分配手段組成一個(gè)氮?dú)夤?yīng)保障體系以確保艦船各用氮單位的不同壓力的氮?dú)夤?yīng)保障，并且，無(wú)所謂壓力先高后低或先低后高可隨時(shí)分別向艦船各用氮單位提供高、中、低壓氮?dú)猓驗(yàn)橐旱鳛椴豢蓧嚎s流體壓縮它比較常規(guī)氣態(tài)氮?dú)獾膲嚎s其消耗的能量極低，此外，本實(shí)用新型提出的供氮保障方法還能向艦隊(duì)其它用氣單等直接提供液氣保障；
[0017](4)本實(shí)用新型提出的供氧、供氮保障系統(tǒng)，對(duì)液態(tài)儲(chǔ)存氣源設(shè)汽化補(bǔ)給報(bào)警裝置，當(dāng)長(zhǎng)期不用因正常汽化率汽化后可獲得及時(shí)補(bǔ)充，可在一定程度上減少對(duì)前段工序中的制氧制氮能力的選型依賴，進(jìn)一步減少制氧、制氮設(shè)備的體積、尺寸以及裝機(jī)容量，尤其是氧氣與氮?dú)鈮嚎s機(jī)等增壓設(shè)備，本實(shí)用新型提出的方法降低了其選型難度，從一定程度上提高了整體保障設(shè)備的可靠性。
[0018]本實(shí)用新型著眼于整個(gè)艦隊(duì)不同形態(tài)的氧氣、氮?dú)獾木C