船舶、氣體燃料供給裝置及氣體燃料供給方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種兼顧C(jī)NG的脈動(dòng)的吸收與向柴油機(jī)供給的壓力的高響應(yīng)性的船舶、氣體燃料供給裝置及氣體燃料供給方法。本發(fā)明的船舶具備：主配管(7)，將由LNG泵進(jìn)行升壓的CNG導(dǎo)入引擎；壓力傳感器(32)，測量向引擎供給的CNG的壓力；壓力調(diào)整閥(10)，將所述CNG的壓力調(diào)整為與引擎負(fù)荷對應(yīng)的設(shè)定壓力；壓差傳感器(36)，測量該壓力調(diào)整閥(10)的前后的壓差；及緩沖罐(14)，吸收在所述主配管(7)中的所述CNG的變動(dòng)壓力，并且如下控制LNG泵的排出壓力，即在由所述壓力傳感器(32)得到的壓力較低時(shí)，使由所述壓差傳感器(36)得到的壓差變大，并且在由所述壓力傳感器(32)得到的壓力較高時(shí)，使由所述壓差傳感器(36)得到的壓差變小。
【專利說明】船舶、氣體燃料供給裝置及氣體燃料供給方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具備天然氣柴油機(jī)的船舶、氣體燃料供給裝置及氣體燃料供給方法。

【背景技術(shù)】
[0002]將對LNG(液化天然氣)進(jìn)行氣化而升壓的CNG(壓縮天然氣)等高壓氣體燃料向缸體噴射的柴油機(jī)眾所周知有例如天燃?xì)獾退俨裼蜋C(jī)(SSD-GI ；Slow-Speed Diesel-GasInject1n)，被認(rèn)為是很有前途的新一代LNG船及LNG/LPG燃料船的推進(jìn)用主機(jī)。高壓氣體燃料的壓力需要在常溫(30?50°C )且根據(jù)柴油機(jī)的負(fù)荷被調(diào)整為150?250bar左右(最大為300bar)的范圍。
[0003]制造高壓氣體燃料的方式大概有兩種。一種為通過液泵將LNG升壓后升溫至常溫，并導(dǎo)入柴油機(jī)的液體壓縮方式(例如參考專利文獻(xiàn)I)，另一種為將LNG氣化后的氣體通過壓縮機(jī)高壓化，使用清水等冷卻至常溫并導(dǎo)入柴油機(jī)的氣體壓縮方式。
[0004]以往技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-80361號公報(bào)發(fā)明概要
[0007]發(fā)明要解決的技術(shù)課題
[0008]液體壓縮方式與氣體壓縮方式相比壓縮效率優(yōu)異，但關(guān)于LNG船，另行需要處理來自LNG儲(chǔ)罐的蒸發(fā)氣體的方法。
[0009]另一方面，氣體壓縮方式對蒸發(fā)氣體(不足時(shí)為與強(qiáng)制蒸發(fā)氣體的混合氣體)進(jìn)行升壓，因此具有能夠?qū)⑹Ｓ嗟恼舭l(fā)氣體利用于推進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)，但是盡管如此還有蒸發(fā)氣體剩下時(shí)，另行需要?dú)怏w燃燒爐/鍋爐等的處理方法。
[0010]上述的任一方式中，在將高壓氣體燃料導(dǎo)入柴油機(jī)時(shí)，其溫度及壓力必須調(diào)整為柴油機(jī)所要求的溫度及壓力。即，高壓氣體燃料的溫度為常溫，使其壓力必須與柴油機(jī)的輸出成比例地增加。
[0011]采用液體壓縮方式時(shí)，一般使用往復(fù)活塞式作為LNG液泵，因此在高壓氣體燃料中產(chǎn)生氣體壓力脈沖變動(dòng)(脈動(dòng))，但優(yōu)選吸收該氣體壓力脈沖變動(dòng)。這在使用氣體壓縮方式時(shí)和使用往復(fù)活塞方式等產(chǎn)生氣體壓力脈沖變動(dòng)的氣體壓縮機(jī)時(shí)也一樣。
[0012]因此，可以考慮設(shè)置氣瓶等緩沖罐，并加大氣體配管容積來吸收氣體壓力脈沖變動(dòng)。
[0013]然而，緩沖罐的容積具有在柴油機(jī)的負(fù)荷變動(dòng)時(shí)使調(diào)整為所希望的壓力的調(diào)整能力緩慢的效果。
[0014]因此，存在難以兼顧高壓氣體燃料的氣體壓力脈沖變動(dòng)的吸收及向柴油機(jī)供給的壓力的高響應(yīng)性的問題。
[0015]本發(fā)明是鑒于這種情況而完成的，其目的在于提供一種能夠兼顧高壓氣體燃料的氣體壓力脈沖變動(dòng)的吸收及向柴油機(jī)供給的壓力的高響應(yīng)性的船舶、氣體燃料供給裝置及氣體燃料供給方法。
[0016]用于解決技術(shù)課題的手段
[0017]為了解決上述課題，本發(fā)明的船舶、氣體燃料供給裝置及氣體燃料供給方法采用以下機(jī)構(gòu)。
[0018]本發(fā)明的船舶具備:天然氣柴油機(jī)；升壓機(jī)構(gòu)，對向該天然氣柴油機(jī)供給的氣體燃料的壓力進(jìn)行升壓；升壓機(jī)構(gòu)控制部，對該升壓機(jī)構(gòu)的排出壓力進(jìn)行控制；主配管，將由所述升壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行升壓的氣體燃料導(dǎo)入所述天然氣柴油機(jī)；壓力測量機(jī)構(gòu)，設(shè)置于該主配管并測量向所述天然氣柴油機(jī)供給的氣體燃料的壓力；壓力調(diào)整閥，設(shè)置于所述主配管的所述壓力測量機(jī)構(gòu)的上游側(cè)，并將由所述升壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行升壓的氣體燃料的壓力調(diào)整為與所述天然氣柴油機(jī)的負(fù)荷對應(yīng)的設(shè)定壓力；壓差測量機(jī)構(gòu)，測量所述壓力調(diào)整閥的前后的壓差；分支配管，在所述壓力調(diào)整閥的上游側(cè)位置，自所述主配管分出；及緩沖罐，連接于該分支配管并吸收由所述升壓機(jī)構(gòu)導(dǎo)致的所述主配管中的氣體燃料的變動(dòng)壓力。所述升壓機(jī)構(gòu)控制部控制所述升壓機(jī)構(gòu)的排出壓力，以便在由所述壓力測量機(jī)構(gòu)得到的壓力或者所述設(shè)定壓力較低時(shí)，使由所述壓差測量機(jī)構(gòu)得到的壓差變大，并且在由所述壓力測量機(jī)構(gòu)得到的壓力或者所述設(shè)定壓力較高時(shí)，使由所述壓差測量機(jī)構(gòu)得到的壓差變小。
[0019]由升壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行升壓的氣體燃料通過壓力調(diào)整閥調(diào)整壓力后供給到天然氣柴油機(jī)。此時(shí)，與天然氣柴油機(jī)的負(fù)荷對應(yīng)地控制壓力調(diào)整閥的開度。即，以如下方式控制壓力調(diào)整閥:天然氣柴油機(jī)為高負(fù)荷時(shí)，使氣體燃料的壓力變高，天然氣柴油機(jī)為低負(fù)荷時(shí)，使氣體燃料的壓力變低。
[0020]本發(fā)明的船舶中，根據(jù)由壓力測量機(jī)構(gòu)得到的壓力(或者與柴油機(jī)的負(fù)荷對應(yīng)的設(shè)定壓力)及由壓差測量機(jī)構(gòu)得到的壓差，通過升壓機(jī)構(gòu)控制部控制升壓機(jī)構(gòu)的排出壓力。所述壓力測量機(jī)構(gòu)測量供給到天然氣柴油機(jī)的氣體燃料的壓力，所述壓差測量機(jī)構(gòu)測量壓力調(diào)整閥的前后的壓差。
[0021]S卩，控制升壓機(jī)構(gòu)的排出壓力，以便在由壓力測量機(jī)構(gòu)得到的壓力較低時(shí)，使由壓差測量機(jī)構(gòu)得到的壓差變大，由此能夠較高地保持壓力調(diào)整閥的上游側(cè)壓力。由此，即使天然氣柴油機(jī)為低負(fù)荷且壓力較低時(shí)，也能夠應(yīng)付負(fù)荷急劇上升即壓力急劇上升。尤其在如本發(fā)明設(shè)置有吸收主配管中的氣體燃料的變動(dòng)壓力的緩沖罐時(shí)有效，因?yàn)榫彌_罐的體積有可能使壓力響應(yīng)變得緩慢。
[0022]并且，控制升壓機(jī)構(gòu)的排出壓力，以便在由壓力測量機(jī)構(gòu)得到的壓力(或者與柴油機(jī)的負(fù)荷對應(yīng)的設(shè)定壓力)較高時(shí)，使由壓差測量機(jī)構(gòu)得到的壓差變小，由此能夠確保與天然氣柴油機(jī)的高負(fù)荷對應(yīng)的必要且充分的壓力調(diào)整閥的上游側(cè)壓力。由此，能夠避免壓力調(diào)整閥的上游側(cè)壓力變得過高。
[0023]另外，作為“氣體燃料”，典型的可以舉出將LNG氣化而壓縮的CNG。
[0024]并且，作為“升壓機(jī)構(gòu)”，典型的可以舉出例如對液體的LNG進(jìn)行升壓的液泵和對氣化的NG(天然氣)進(jìn)行壓縮的氣體壓縮機(jī)。液泵和氣體壓縮機(jī)為往復(fù)活塞式時(shí)，在氣體燃料中容易產(chǎn)生變動(dòng)壓力(脈動(dòng))，因此具備緩沖罐的本發(fā)明尤其有效。
[0025]并且，作為“壓差測量機(jī)構(gòu)”，可設(shè)置測量壓力調(diào)整閥的前后的壓差的壓差傳感器，或者也可在壓力調(diào)整閥的上游側(cè)設(shè)置壓力傳感器，并使用與設(shè)置在壓力調(diào)整閥的下游側(cè)的壓力測量機(jī)構(gòu)之間的壓差。
[0026]本發(fā)明的氣體燃料供給裝置具備:升壓機(jī)構(gòu)控制部，控制對向天然氣柴油機(jī)供給的氣體燃料的壓力進(jìn)行升壓的升壓機(jī)構(gòu)的排出壓力；主配管，將由所述升壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行升壓的氣體燃料導(dǎo)入所述天然氣柴油機(jī)；壓力測量機(jī)構(gòu)，設(shè)置于該主配管并測量向所述天然氣柴油機(jī)供給的氣體燃料的壓力；壓力調(diào)整閥，設(shè)置于所述主配管的所述壓力測量機(jī)構(gòu)的上游側(cè)，并將由所述升壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行升壓的氣體燃料的壓力調(diào)整為與所述天然氣柴油機(jī)的負(fù)荷對應(yīng)的設(shè)定壓力；壓差測量機(jī)構(gòu)，測量所述壓力調(diào)整閥的前后的壓差；分支配管，在所述壓力調(diào)整閥的上游側(cè)位置，自所述主配管分出；及緩沖罐，連接于該分支配管并吸收由所述升壓機(jī)構(gòu)導(dǎo)致的所述主配管中的氣體燃料的變動(dòng)壓力。所述升壓機(jī)構(gòu)控制部控制所述升壓機(jī)構(gòu)的排出壓力，以便在由所述壓力測量機(jī)構(gòu)得到的壓力或者所述設(shè)定壓力較低時(shí)，使由所述壓差測量機(jī)構(gòu)得到的壓差變大，并且在由所述壓力測量機(jī)構(gòu)得到的壓力或者所述設(shè)定壓力較高時(shí)，使由所述壓差測量機(jī)構(gòu)得到的壓差變小。
[0027]由升壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行升壓的氣體燃料通過壓力調(diào)整閥調(diào)整壓力后供給到天然氣柴油機(jī)。此時(shí)，與天然氣柴油機(jī)的負(fù)荷對應(yīng)地控制壓力調(diào)整閥的開度。即，以如下方式控制壓力調(diào)整閥:天然氣柴油機(jī)為高負(fù)荷時(shí)，使氣體燃料的壓力變高，天然氣柴油機(jī)為低負(fù)荷時(shí)，使氣體燃料的壓力變低。
[0028]本發(fā)明的氣體燃料供給裝置中，根據(jù)由壓力測量機(jī)構(gòu)得到的壓力(或者與柴油機(jī)的負(fù)荷對應(yīng)的設(shè)定壓力)及由壓差測量機(jī)構(gòu)得到的壓差，通過升壓機(jī)構(gòu)控制部控制升壓機(jī)構(gòu)的排出壓力。所述壓力測量機(jī)構(gòu)測量供給到天然氣柴油機(jī)的氣體燃料的壓力，所述壓差測量機(jī)構(gòu)測量壓力調(diào)整閥的前后的壓差。
[0029]S卩，控制升壓機(jī)構(gòu)的排出壓力，以便在由壓力測量機(jī)構(gòu)得到的壓力較低時(shí)，使由壓差測量機(jī)構(gòu)得到的壓差變大，由此能夠較高地保持壓力調(diào)整閥的上游側(cè)壓力。由此，即使天然氣柴油機(jī)為低負(fù)荷且壓力較低時(shí)，也能夠應(yīng)付負(fù)荷急劇上升即壓力急劇上升。尤其在如本發(fā)明設(shè)置有吸收主配管中的氣體燃料的變動(dòng)壓力的緩沖罐時(shí)有效，因?yàn)榫彌_罐的體積有可能使壓力響應(yīng)變得緩慢。
[0030]并且，控制升壓機(jī)構(gòu)的排出壓力，以便在由壓力測量機(jī)構(gòu)得到的壓力(或者與柴油機(jī)的負(fù)荷對應(yīng)的設(shè)定壓力)較高時(shí)，使由壓差測量機(jī)構(gòu)得到的壓差變小，由此能夠確保與天然氣柴油機(jī)的高負(fù)荷對應(yīng)的必要且充分的壓力調(diào)整閥的上游側(cè)壓力。由此，能夠避免壓力調(diào)整閥的上游側(cè)壓力變得過高。
[0031]在所述分支配管的所述緩沖罐的上游側(cè)設(shè)置有壓差控制閥，該壓差控制閥可進(jìn)行如下控制:在所述分支配管的所述主配管側(cè)位置的第I壓力與在比該主配管側(cè)位置更靠所述緩沖罐側(cè)位置的第2壓力之間的壓差較小時(shí)，向打開方向進(jìn)行控制，并且所述壓差較大時(shí)向關(guān)閉方向進(jìn)行控制。
[0032]在分支配管的主配管側(cè)位置的第I壓力與在比主配管側(cè)位置更靠緩沖罐側(cè)位置的第2壓力之間的壓差較小時(shí)，壓差控制閥向打開方向進(jìn)行控制，由此允許氣體燃料在分支管內(nèi)流動(dòng)，并由緩沖罐進(jìn)行變動(dòng)壓力的吸收。另一方面，第I壓力與第2壓力之間的壓差較大時(shí)，壓差控制閥向關(guān)閉方向進(jìn)行控制，由此限制氣體燃料在到達(dá)緩沖罐的分支配管內(nèi)流動(dòng)，并能夠提高主配管內(nèi)的氣體燃料的壓力響應(yīng)。
[0033]并且，如此通過壓差控制閥控制壓差，由此能夠使緩沖罐內(nèi)的壓力的減小速度變小。由此，能夠避免由焦耳湯姆遜膨脹引起的緩沖罐或者分支配管的過分冷卻。
[0034]另外，優(yōu)選即使在壓差控制閥向關(guān)閉方向進(jìn)行控制時(shí)，也不完全關(guān)閉，而是事先設(shè)定下限值并稍微打開。
[0035]而且，所述第I壓力及所述第2壓力優(yōu)選為所述壓差控制閥的前后位置的壓力。
[0036]或者，優(yōu)選在所述分支配管上設(shè)置有節(jié)流孔，所述第I壓力及所述第2壓力為所述節(jié)流孔的前后位置的壓力。此時(shí)，節(jié)流孔可設(shè)置在壓差控制閥的上游側(cè)也可設(shè)置在下游側(cè)。
[0037]而且，本發(fā)明的氣體燃料供給裝置中設(shè)置有氣體燃料供給輔助配管，該氣體燃料供給輔助配管從所述主配管的所述壓力調(diào)整閥的下游側(cè)向所述緩沖罐供給氣體燃料，在該氣體燃料供給輔助配管上設(shè)置有單向閥，該單向閥允許規(guī)定壓差以上的氣體燃料從所述主配管向所述緩沖罐側(cè)流動(dòng)。
[0038]即使在由于某種原因而導(dǎo)致緩沖罐內(nèi)的壓力下降的情況下，若緩沖罐內(nèi)的壓力下降而單向閥的前后的壓差成為規(guī)定值以上，則單向閥開啟，通過氣體燃料供給輔助配管從主配管向緩沖罐供給氣體燃料。由此，能夠保持緩沖罐內(nèi)的壓力始終在規(guī)定值以上。
[0039]本發(fā)明的氣體燃料的供給方法使用氣體燃料供給裝置，所述氣體燃料供給裝置具備:升壓機(jī)構(gòu)控制部，控制對向天然氣柴油機(jī)供給的氣體燃料的壓力進(jìn)行升壓的升壓機(jī)構(gòu)的排出壓力；主配管，將由所述升壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行升壓的氣體燃料導(dǎo)入所述天然氣柴油機(jī)；壓力測量機(jī)構(gòu)，設(shè)置于該主配管并測量向所述天然氣柴油機(jī)供給的氣體燃料的壓力；壓力調(diào)整閥，設(shè)置于所述主配管的所述壓力測量機(jī)構(gòu)的上游側(cè)，并將由所述升壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行升壓的氣體燃料的壓力調(diào)整為與所述天然氣柴油機(jī)的負(fù)荷對應(yīng)的設(shè)定壓力；壓差測量機(jī)構(gòu)，測量所述壓力調(diào)整閥的前后的壓差；分支配管，在所述壓力調(diào)整閥的上游側(cè)位置，自所述主配管被分出；及緩沖罐，連接于該分支配管并吸收由所述升壓機(jī)構(gòu)導(dǎo)致的所述主配管中的氣體燃料的變動(dòng)壓力。所述氣體燃料供給方法通過所述升壓機(jī)構(gòu)控制部控制所述升壓機(jī)構(gòu)的排出壓力，以便在由所述壓力測量機(jī)構(gòu)得到的壓力或者所述設(shè)定壓力較低時(shí)，使由所述壓差測量機(jī)構(gòu)得到的壓差變大，并且在由所述壓力測量機(jī)構(gòu)得到的壓力或者所述設(shè)定壓力較高時(shí)，使由所述壓差測量機(jī)構(gòu)得到的壓差變小。
[0040]發(fā)明效果
[0041]控制升壓機(jī)構(gòu)的排出壓力，以便在由壓力測量機(jī)構(gòu)得到的壓力(或者與柴油機(jī)的負(fù)荷對應(yīng)的設(shè)定壓力)較低時(shí)，使由壓差測量機(jī)構(gòu)得到的壓差變大，由此能夠較高地保持壓力調(diào)整閥的上游側(cè)壓力。由此，即使天然氣柴油機(jī)為低負(fù)荷且壓力較低時(shí)，也能夠應(yīng)付負(fù)荷急劇上升即壓力急劇上升。尤其在如本發(fā)明設(shè)置有吸收主配管中的氣體燃料的變動(dòng)壓力的緩沖罐時(shí)有效，因?yàn)榫彌_罐的體積有可能使壓力響應(yīng)變得緩慢。
[0042]并且，控制升壓機(jī)構(gòu)的排出壓力，以便在由壓力測量機(jī)構(gòu)得到的壓力(或者與柴油機(jī)的負(fù)荷對應(yīng)的設(shè)定壓力)較高時(shí)，使由壓差測量機(jī)構(gòu)得到的壓差變小，由此能夠確保與天然氣柴油機(jī)的高負(fù)荷對應(yīng)的必要且充分的壓力調(diào)整閥的上游側(cè)壓力。由此，能夠避免壓力調(diào)整閥的上游側(cè)壓力變得過高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0043][圖1]是表示向LNG船的天然氣柴油機(jī)供給氣體燃料的LNG供給系統(tǒng)的示意結(jié)構(gòu)圖。
[0044][圖2]是表示第I實(shí)施方式所涉及的氣體燃料供給裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。
[0045][圖3]是表示決定LNG泵的轉(zhuǎn)速時(shí)所使用的設(shè)定壓差與測量壓力之間的關(guān)系的曲線。
[0046][圖4]是表示壓差控制閥的開度與測量壓差之間的關(guān)系的曲線。
[0047][圖5]是表示第2實(shí)施方式所涉及的氣體燃料供給裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0048]以下，參考附圖對本發(fā)明所涉及的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0049][第I實(shí)施方式]
[0050]以下，利用圖1至圖4對本發(fā)明的第I實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0051]圖1中示出有對作為LNG船(船舶)的推進(jìn)用主機(jī)來使用的天然氣柴油機(jī)(以下稱為“引擎”。)供給作為氣體燃料的CNG(壓縮天然氣)的LNG供給系統(tǒng)。
[0052]LNG供給系統(tǒng)具備:LNG儲(chǔ)罐I，存儲(chǔ)LNG的貨油艙等；LNG泵3，對從LNG儲(chǔ)罐I弓丨導(dǎo)過來的LNG進(jìn)行升壓；氣化裝置5，對從LNG泵3引導(dǎo)過來的高壓LNG進(jìn)行氣化；及主配管7，將在氣化裝置5被氣化的CNG(壓縮天然氣)導(dǎo)入引擎。
[0053]在LNG儲(chǔ)罐I的下方連接有LNG取出配管16，LNG儲(chǔ)罐I內(nèi)的LNG經(jīng)由該LNG取出配管16被引導(dǎo)至吸入筒18。在LNG取出配管16上設(shè)置有液面控制閥17，由該液面控制閥17控制吸入筒18內(nèi)的LNG的液面位置。
[0054]在吸入筒18的下方連接有LNG供給配管20，吸入筒18內(nèi)的LNG經(jīng)由該LNG供給配管20被引導(dǎo)至LNG泵3。另外，在吸入筒18內(nèi)生成的蒸發(fā)氣體被引導(dǎo)至氣體燃燒裝置24的燃燒爐25。在該燃燒爐25與吸入筒18之間設(shè)置有空氣熱交換器31，通過該空氣熱交換器31將蒸發(fā)氣體升溫后在燃燒爐25進(jìn)行燃燒處理。
[0055]LNG泵3為通過液壓馬達(dá)21驅(qū)動(dòng)缸體內(nèi)的活塞的往復(fù)活塞方式。液壓馬達(dá)21通過從液壓產(chǎn)生單元22供給的液壓被驅(qū)動(dòng)。通過未圖示的LNG泵控制部對LNG泵3的排出壓力即轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。
[0056]由LNG泵3進(jìn)行升壓的高壓LNG送入氣化裝置5并被氣化。在氣化裝置5中，經(jīng)由蒸汽導(dǎo)入配管26引導(dǎo)由氣體燃燒裝置24的燃燒氣體加熱生成的蒸汽，并通過由該蒸汽導(dǎo)入配管26引導(dǎo)的蒸汽對高壓LNG進(jìn)行氣化。對高壓LNG進(jìn)行加熱的蒸汽冷凝液化，經(jīng)由清水返送配管30通過清水泵28作為清水再次被返送至氣體燃燒裝置24。
[0057]在氣化裝置5被氣化的CNG導(dǎo)入主配管7。
[0058]在主配管7上設(shè)置有壓力調(diào)整閥10，通過該壓力調(diào)整閥10調(diào)整為與引擎負(fù)荷對應(yīng)的氣體壓力。
[0059]在主配管7的中途位置即壓力調(diào)整閥10的上游側(cè)連接有分支配管12，該分支配管12連接有氣瓶(緩沖罐)14。在分支配管12上且在氣瓶14的上游側(cè)設(shè)置后述的壓差控制閥40。另外，圖1所示的實(shí)施方式中，分支配管12并列設(shè)置有2根，分別連接有氣瓶14，但是并不限定于該結(jié)構(gòu)，可相對于I根分支配管連接有I個(gè)或多個(gè)氣瓶，也可相對于3根以上的分支配管分別設(shè)置氣瓶。
[0060]接著，利用圖2對本實(shí)施方式所涉及的氣體燃料供給裝置進(jìn)行說明。圖2中示出利用圖1進(jìn)行了說明的主配管7、分支配管12、壓力調(diào)整閥10及氣瓶14。
[0061]在主配管7的中途位置即壓力調(diào)整閥10的下游側(cè)設(shè)置有壓力傳感器(壓力測量機(jī)構(gòu))32。通過該壓力傳感器32測量供給于引擎的CNG的壓力。將由壓力傳感器32得到的測量壓力Pl送到壓力傳感器控制部34。在壓力傳感器控制部34的存儲(chǔ)區(qū)域保存有與引擎負(fù)荷對應(yīng)的設(shè)定壓力Plset，從而計(jì)算與負(fù)荷對應(yīng)的設(shè)定壓力Plset。所述負(fù)荷與來自引擎控制部(未圖示)的命令對應(yīng)。壓力傳感器控制部34根據(jù)已計(jì)算的設(shè)定壓力Plset與來自壓力傳感器32的測量壓力Pl之間的偏差來控制壓力調(diào)整閥10的開度。
[0062]在主配管7上設(shè)置有測量壓力調(diào)整閥10的前后的壓差的壓差傳感器(壓差測量機(jī)構(gòu))36。在決定LNG泵3(參考圖1)的轉(zhuǎn)速即排出壓力時(shí)使用由壓差傳感器36得到的測量壓差dPl。另外，也可在壓力調(diào)整閥10的上游側(cè)設(shè)置第2壓力傳感器，并使用與壓力傳感器32的測量壓力Pl之差而得到壓差來代替壓差傳感器36。
[0063]圖3中示出通過LNG泵控制部來決定LNG泵3的轉(zhuǎn)速時(shí)所使用的設(shè)定壓差dPlset與測量壓力Pi之間的關(guān)系。如該圖所示，具有如下關(guān)系，即測量壓力Pi較低時(shí)設(shè)定壓差dPlset變大，并且測量壓力Pl較高時(shí)設(shè)定壓差dPlset變小。測量壓力Pl與引擎的負(fù)荷成正比，因此測量壓力Pl較低的情況表示引擎的負(fù)荷較小的情況，測量壓力Pl較高的情況表示引擎的負(fù)荷較大的情況。因此，如圖3所示，這意味著以與測量壓力Pl即引擎的負(fù)荷成反比地設(shè)定設(shè)定壓差dPlset。由此，引擎負(fù)荷較小時(shí)測量壓力Pl較低，因此較大地設(shè)定設(shè)定壓差dPlset，從而較高地保持壓力調(diào)整閥10的上游側(cè)壓力。
[0064]另一方面，引擎負(fù)荷較大時(shí)測量壓力Pl較高，因此較小地設(shè)定設(shè)定壓差dPlset，從而確保與引擎的高負(fù)荷對應(yīng)的必要且充分的壓力調(diào)整閥10的上游側(cè)壓力。
[0065]另外，圖3中根據(jù)測量壓力Pl來決定設(shè)定差壓dPlset，但也可根據(jù)與引擎負(fù)荷對應(yīng)地設(shè)定的上述設(shè)定壓力Plset決定設(shè)定壓差dPlset來代替測量壓力Pl。
[0066]如圖2所示，在分支配管12上設(shè)置有壓差控制閥40。壓差控制閥40根據(jù)分支配管壓差傳感器42的測量壓差dP2進(jìn)行開度控制。分支配管壓差傳感器42測量壓差控制閥40的前后的壓差，具體而言，測量壓差控制閥40的主配管側(cè)位置12a的第I壓力與壓差控制閥40的氣瓶14側(cè)位置12b的第2壓力之間的壓差。
[0067]圖4中示出壓差控制閥40的開度命令值0dP2與測量壓差dP2之間的關(guān)系。在該圖中，橫軸表示測量壓差dP2，縱軸表示開度命令值0dP2。如該圖所示，測量壓差dP2為O (零)時(shí)成為最大開度，并確定為如示意正態(tài)分布的形狀，以使隨著從測量壓差dP2為O (零)的偏差變大而開度命令值0dP2變小。最低開度0dP2_min不設(shè)定為0(零)而是設(shè)定為稍微打開以維持規(guī)定開度。
[0068]接著，對上述結(jié)構(gòu)的氣體燃料供給裝置的作用及效果進(jìn)行說明。
[0069]引擎負(fù)荷較小時(shí)，按照引擎控制部的命令，根據(jù)壓力傳感器32的測量壓力Pl來控制壓力調(diào)整閥10的開度，以使壓力調(diào)整閥10的下游側(cè)壓力變低。此時(shí)，如圖3所示，測量壓力Pl較低，因此設(shè)定壓差dPlset設(shè)定為較大的值。在LNG泵控制部一邊參考壓差傳感器36的測量壓差，一邊對LNG泵3的轉(zhuǎn)速進(jìn)行增減，以滿足設(shè)定的較大的設(shè)定壓差dPlset。此時(shí)產(chǎn)生的從LNG泵3傳遞過來的氣體壓力脈沖變動(dòng)(脈動(dòng))被經(jīng)由分支配管12與主配管7連接的氣瓶14吸收。即，根據(jù)氣瓶14的容積來吸收脈動(dòng)。此時(shí)由脈動(dòng)產(chǎn)生的在分支配管12內(nèi)流動(dòng)的CNG的流量變動(dòng)較小，因此在分支配管壓差傳感器42中未測量到較大壓差，如圖4所示，壓差控制閥40的開度命令值OdP2設(shè)定為較大的值，并允許流出/流入氣瓶14的CNG的流動(dòng)，且不會(huì)妨礙脈動(dòng)吸收。
[0070]并且，若引擎負(fù)荷從低負(fù)荷急劇上升到高負(fù)荷，則壓力調(diào)整閥10的開度快速地控制為朝向打開方向，以使壓力調(diào)整閥10的下游側(cè)壓力急劇上升。此時(shí)，如上述，較高地設(shè)定了壓力調(diào)整閥10的上游側(cè)壓力，因此能夠以高響應(yīng)性來應(yīng)付對壓力急劇上升的要求。
[0071]另一方面，如圖3所示，引擎負(fù)荷較大時(shí)，測量壓力Pl較高，因此較小地設(shè)定設(shè)定壓差dPlset。由此，確保與引擎的高負(fù)荷對應(yīng)的必要且充分的壓力調(diào)整閥10的上游側(cè)壓力，由此能夠避免壓力調(diào)整閥10的上游側(cè)壓力變得過高。
[0072]并且，主配管7內(nèi)的壓力隨著引擎負(fù)荷的急劇上升和急劇下降而變動(dòng)較大時(shí)，在分支配管12內(nèi)流動(dòng)的CNG的流量變動(dòng)變大，因此在分支配管壓差傳感器42測量到較大壓差。如此，如圖4所示，壓差控制閥40的開度控制為朝向關(guān)閉方向，從而限制氣體燃料在到達(dá)氣瓶14的分支配管12內(nèi)流動(dòng)。由此，能夠防止由于氣瓶14的容積而使主配管7內(nèi)的壓力響應(yīng)變得緩慢。而且，能夠防止氣瓶14內(nèi)的壓力急劇下降，因此能夠避免由焦耳湯姆遜膨脹引起的氣瓶14以及分支配管12的過分冷卻。
[0073]另外，即使對壓差控制閥40的開度向關(guān)閉方向進(jìn)行控制時(shí)，也不完全關(guān)閉，而是稍微打開規(guī)定的最低開度0dP2_min。由此，即使測量壓差dP2較大時(shí)，也能夠吸收一定程度的脈動(dòng)。
[0074]如上，根據(jù)本實(shí)施方式能夠兼顧C(jī)NG的氣體壓力脈沖變動(dòng)的吸收及向引擎供給的壓力的高響應(yīng)性。
[0075][第2實(shí)施方式]
[0076]接著，利用圖5對本發(fā)明的第2實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0077]本實(shí)施方式中，關(guān)于與第I實(shí)施方式的相同的結(jié)構(gòu)，賦予相同符號并省略其說明。
[0078]本實(shí)施方式中，相對于第I實(shí)施方式在分支配管12的壓差的測量上有所不同。第I實(shí)施方式中，設(shè)置分支配管壓差傳感器來測量壓差控制閥40 (參考圖2)的前后的壓差，但是本實(shí)施方式中，將作為固定節(jié)流閥的節(jié)流孔44設(shè)置于分支配管12，并通過分支配管壓差傳感器42測量該節(jié)流孔44的前后的壓差。本實(shí)施方式中，分支配管壓差傳感器42測量節(jié)流孔44的主配管側(cè)位置12c的第I壓力與節(jié)流孔44的氣瓶14側(cè)位置12d的第2壓力之間的壓差。對于使用通過分支配管壓差傳感器42測量的壓差來進(jìn)行的控制與第I實(shí)施方式相同，因此省略其說明。
[0079]另外，圖5所示的實(shí)施方式中，將節(jié)流孔44設(shè)置于壓差控制閥40的上游側(cè)，但是也可設(shè)置于壓差控制閥40的下游側(cè)。
[0080]并且，本實(shí)施方式在設(shè)置有從主配管7上的壓力調(diào)整閥10的下游側(cè)向氣瓶14供給CNG的CNG供給輔助配管(氣體燃料供給輔助配管)46這一點(diǎn)與第I實(shí)施方式相異。在CNG供給輔助配管46上設(shè)置有允許規(guī)定壓差以上的CNG從主配管7向氣瓶14流動(dòng)的單向閥47。另一方面，小于規(guī)定壓差時(shí)，單向閥47為完全關(guān)閉，CNG不會(huì)在CNG供給輔助配管46內(nèi)流動(dòng)。
[0081]如此，即使由于某種原因氣瓶14內(nèi)的壓力下降時(shí)，若氣瓶14內(nèi)的壓力下降而單向閥47前后的壓差成為規(guī)定值以上時(shí)，單向閥47開啟，能夠通過CNG供給輔助配管46從主配管7向氣瓶14供給CNG。由此，能夠始終使氣瓶14內(nèi)的壓力保持在規(guī)定值以上。
[0082]另外，本實(shí)施方式的CNG供給輔助配管46當(dāng)然也可以在第I實(shí)施方式中設(shè)置。
[0083]另外，上述各實(shí)施方式中，采用使用作為液泵的LNG泵3來使LNG升壓的液體壓縮方式進(jìn)行了說明，但是也能夠適用于使用對將LNG氣化后的NG進(jìn)行壓縮的氣體壓縮機(jī)的氣體壓縮方式。
[0084]符號說明
[0085]1-LNG儲(chǔ)罐，3-LNG泵(升壓機(jī)構(gòu))，5_氣化裝置，7_主配管，10-壓力調(diào)整閥，12-分支配管，14-氣瓶(緩沖罐)，16-LNG取出配管，18-吸入筒，20-LNG供給配管，22-液壓產(chǎn)生單元，24-氣體燃燒裝置，25-燃燒爐，26-蒸汽導(dǎo)入配管，28-清水泵，30-清水返送配管，32-壓力傳感器(壓力測量機(jī)構(gòu))，34-壓力傳感器控制部，36-壓差傳感器(壓差測量機(jī)構(gòu))，40-壓差控制閥，42-分支配管壓差傳感器，44-節(jié)流孔，46-CNG供給輔助配管(氣體燃料供給輔助配管)，47-單向閥。
【權(quán)利要求】
1.一種船舶，其具備: 天然氣柴油機(jī)； 升壓機(jī)構(gòu)，對向該天然氣柴油機(jī)供給的氣體燃料的壓力進(jìn)行升壓； 升壓機(jī)構(gòu)控制部，對該升壓機(jī)構(gòu)的排出壓力進(jìn)行控制； 主配管，將由所述升壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行升壓的氣體燃料導(dǎo)入所述天然氣柴油機(jī)； 壓力測量機(jī)構(gòu)，設(shè)置于該主配管并測量向所述天然氣柴油機(jī)供給的氣體燃料的壓力；壓力調(diào)整閥，設(shè)置于所述主配管的所述壓力測量機(jī)構(gòu)的上游側(cè)，并將由所述升壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行升壓的氣體燃料的壓力調(diào)整為與所述天然氣柴油機(jī)的負(fù)荷對應(yīng)的設(shè)定壓力； 壓差測量機(jī)構(gòu)，測量所述壓力調(diào)整閥的前后的壓差； 分支配管，在所述壓力調(diào)整閥的上游側(cè)位置，自所述主配管分出 '及緩沖罐，連接于該分支配管并吸收由所述升壓機(jī)構(gòu)導(dǎo)致的所述主配管中的氣體燃料的變動(dòng)壓力， 所述升壓機(jī)構(gòu)控制部控制所述升壓機(jī)構(gòu)的排出壓力，以便在由所述壓力測量機(jī)構(gòu)得到的壓力或者所述設(shè)定壓力較低時(shí)，使由所述壓差測量機(jī)構(gòu)得到的壓差變大，并且在由所述壓力測量機(jī)構(gòu)得到的壓力或者所述設(shè)定壓力較高時(shí)，使由所述壓差測量機(jī)構(gòu)得到的壓差變小。
2.一種氣體燃料供給裝置，其具備: 升壓機(jī)構(gòu)控制部，控制對向天然氣柴油機(jī)供給的氣體燃料的壓力進(jìn)行升壓的升壓機(jī)構(gòu)的排出壓力； 主配管，將由所述升壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行升壓的氣體燃料導(dǎo)入所述天然氣柴油機(jī)； 壓力測量機(jī)構(gòu)，設(shè)置于該主配管并測量向所述天然氣柴油機(jī)供給的氣體燃料的壓力；壓力調(diào)整閥，設(shè)置于所述主配管的所述壓力測量機(jī)構(gòu)的上游側(cè)，并將由所述升壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行升壓的氣體燃料的壓力調(diào)整為與所述天然氣柴油機(jī)的負(fù)荷對應(yīng)的設(shè)定壓力； 壓差測量機(jī)構(gòu)，測量所述壓力調(diào)整閥的前后的壓差； 分支配管，在所述壓力調(diào)整閥的上游側(cè)位置，自所述主配管分出；及緩沖罐，連接于該分支配管并吸收由所述升壓機(jī)構(gòu)導(dǎo)致的所述主配管中的氣體燃料的變動(dòng)壓力， 所述升壓機(jī)構(gòu)控制部控制所述升壓機(jī)構(gòu)的排出壓力，以便在由所述壓力測量機(jī)構(gòu)得到的壓力或者所述設(shè)定壓力較低時(shí)，使由所述壓差測量機(jī)構(gòu)得到的壓差變大，并且在由所述壓力測量機(jī)構(gòu)得到的壓力或者所述設(shè)定壓力較高時(shí)，使由所述壓差測量機(jī)構(gòu)得到的壓差變小。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體燃料供給裝置，其中， 在所述分支配管的所述緩沖罐的上游側(cè)設(shè)置有壓差控制閥， 該壓差控制閥進(jìn)行如下控制:在所述分支配管的所述主配管側(cè)位置的第I壓力與比該主配管側(cè)的位置更靠所述緩沖罐側(cè)位置的第2壓力之間的壓差較小時(shí)，向打開方向進(jìn)行控制，并且所述壓差較大時(shí)向關(guān)閉方向進(jìn)行控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣體燃料供給裝置，其中， 所述第I壓力及所述第2壓力為在所述壓差控制閥的前后位置的壓力。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣體燃料供給裝置，其中， 在所述分支配管上設(shè)置有節(jié)流孔， 所述第I壓力及所述第2壓力為在所述節(jié)流孔的前后位置的壓力。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的氣體燃料供給裝置，其中， 所述氣體燃料供給裝置設(shè)置有氣體燃料供給輔助配管，該氣體燃料供給輔助配管從所述主配管的所述壓力調(diào)整閥的下游側(cè)向所述緩沖罐供給氣體燃料， 在該氣體燃料供給輔助配管上設(shè)置有單向閥，該單向閥允許規(guī)定壓差以上的氣體燃料從所述主配管向所述緩沖罐側(cè)流動(dòng)。
7.一種氣體燃料供給方法，該氣體燃料供給方法使用氣體燃料供給裝置，該氣體燃料供給裝置具備: 升壓機(jī)構(gòu)控制部，控制對向天然氣柴油機(jī)供給的氣體燃料的壓力進(jìn)行升壓的升壓機(jī)構(gòu)的排出壓力； 主配管，將由所述升壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行升壓的氣體燃料導(dǎo)入所述天然氣柴油機(jī)； 壓力測量機(jī)構(gòu)，設(shè)置于該主配管并測量向所述天然氣柴油機(jī)供給的氣體燃料的壓力； 壓力調(diào)整閥，設(shè)置于所述主配管的所述壓力測量機(jī)構(gòu)的上游側(cè)，并將由所述升壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行升壓的氣體燃料的壓力調(diào)整為與所述天然氣柴油機(jī)的負(fù)荷對應(yīng)的設(shè)定壓力； 壓差測量機(jī)構(gòu)，測量所述壓力調(diào)整閥的前后的壓差； 分支配管，在所述壓力調(diào)整閥的上游側(cè)位置，自所述主配管分出 '及 緩沖罐，連接于該分支配管并吸收由所述升壓機(jī)構(gòu)導(dǎo)致的所述主配管中的氣體燃料的變動(dòng)壓力，其中， 所述氣體燃料供給方法通過所述升壓機(jī)構(gòu)控制部控制所述升壓機(jī)構(gòu)的排出壓力，以便在由所述壓力測量機(jī)構(gòu)得到的壓力或者所述設(shè)定壓力較低時(shí)，使由所述壓差測量機(jī)構(gòu)得到的壓差變大，并且在由所述壓力測量機(jī)構(gòu)得到的壓力或者所述設(shè)定壓力較高時(shí)，使由所述壓差測量機(jī)構(gòu)得到的壓差變小。
【文檔編號】F02B43/00GK104136740SQ201380011243
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月30日
【發(fā)明者】岡勝 申請人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社