一种船舶起动空气定量供给系统技术方案

本发明专利技术公开了一种船舶起动空气定量供给系统，包括起动空气系统，起动空气系统包括主空压机、主空气瓶、主空气瓶压力传感器，所有的主空压机的出口通过第一起动空气管路连接所有主空气瓶的进口，每个主空气瓶上均对应设有主空气瓶压力传感器；还包括起动空气供给系统，起动空气供给系统包括用于控制供气量给主机的定量供给装置，所有主空气瓶的出口通过第二起动空气管路连接到定量供给装置进口，定量供给装置出口通过第三起动空气管路连接到主机起动空气进口。本发明专利技术根据主机起动空气耗量的特点，充分发挥起动空气的有效势能，大幅减少高压起动空气的能量浪费，提出了起动空气定量供给系统及装置，既保证主机的正常起动，又能降低系统能耗。能降低系统能耗。能降低系统能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种船舶起动空气定量供给系统


[0001]本专利技术涉及一种船舶起动空气定量供给系统，属于船舶及海洋工程


技术介绍

[0002]一般地，船舶主机采用压缩空气进行起动，对于用压缩空气起动的主机，必须配置起动空气系统，起动空气系统由主空压机、主空气瓶、阀、压力传感器、管路及各种附件组成。
[0003]已授权的专利技术专利(授权公告号CN 212672127 U)主要描述一种船用压缩空气系统管路的设计方法，该专利主要保护的主机起动空气管路和海水箱吹除管路之间的相互备用。该专利仅仅考虑压缩空气管路之间的备用关系，没有考虑到主机起动空气采用高压压缩空气(25～30bar)，海水箱压缩空气吹除采用低压压缩空气(～2bar)，两者之间压力值悬殊较大，仅通过配置一个减压阀组是不能保证气源的稳定性，一旦减压阀失效，备用管路阀件开启时，高压压缩空气容易导致海水箱结构变形。
[0004]尚未授权的专利技术专利(申请号CN201910812241.9)主要描述一种船用压缩空气系统的设计方法，该专利主要保护主机SCR吹除空气、工作空气与其它杂用空气之间的备用关系，主要是提高系统之间的冗余性，在某单一设备故障时，能够通过备用管路提供必须的气源，提高压缩空气系统的稳定性。
[0005]一般地，当前船舶采用30bar或25bar的起动空气系统的设计，根据船舶试航测试数据，起动空气压力越高，主机单次起动的空气耗量越大；随着主空气瓶压力的降低，主机单次起动的空气耗量越低。
[0006]对于同一主机来说，电磁阀口径是确定的，当电磁阀打开时，如果起动空气压力高，单位时间流过电磁阀的空气量就多，起动空气压力降低时，单位时间流过电磁阀的空气量就减少，直至达到主机起动要求的最低起动空气设定值。主机起动一次，在主空气瓶高压力起动工况下，更多的压缩空气是逃逸了，相当于做无用功，而主空压机要把大气压下的空气压缩成高压空气，消耗的能量更多，需要设置更大的主空气瓶，相应地主空压机的容量也需要加大。
[0007]主机厂推荐的起动空气数据考虑了20％的余量，又由于不同船舶的轴系和螺旋桨转动惯量差异较大，根据实船试航的数据分析，当前船舶起动空气系统在设计余量偏大，特别时在压缩空气高压段，单次起动空气浪费大约50％的高压空气；实船中主机的最低起动压力也低于主机要求的设定值。综合以上因素，起动空气系统存在较大的优化空间。

技术实现思路

[0008]本专利技术要解决的技术问题是：如何减少高压起动空气的能量浪费。
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是提供了一种船舶起动空气定量供给系统，包括起动空气系统，起动空气系统包括主空压机、主空气瓶、主空气瓶压力传感器，所有的主空压机的出口通过第一起动空气管路连接所有主空气瓶的进口，每个主空气瓶上均
对应设有主空气瓶压力传感器；其特征在于，还包括起动空气供给系统，起动空气供给系统包括用于控制供气量给主机的定量供给装置，所有主空气瓶的出口通过第二起动空气管路连接到定量供给装置进口，定量供给装置出口通过第三起动空气管路连接到主机起动空气进口。
[0010]优选地，所述的起动空气系统包括至少两台主空压机、至少两个主空气瓶、至少两个主空气瓶压力传感器及至少三条起动空气管路；起动空气管路至少包括第一起动空气管路、第二起动空气管路、第三起动空气管路。
[0011]优选地，所述的定量供给装置包括至少2套互为备用减压阀组和1个定量空气瓶；所有减压阀组出口均连接定量空气瓶进口，定量空气瓶出口通过第三起动空气管路连接至主机；所有减压阀组进口连接第二起动空气管路一端，第二起动空气管路另一端连接所有主空气瓶的出口。
[0012]优选地，所述的定量空气瓶上设有对应的定量空气瓶压力传感器；当定量空气瓶的压力低于主机的最低起动压力设定值时，输出报警信号到机舱的监测报警系统。
[0013]优选地，所述的减压阀组为压力可调节式减压阀组；减压阀组的压力设定值可根据满足主机的正常起动需求进行调节。
[0014]优选地，所述的定量空气瓶和减压阀组的压力设定值可根据主机需要的最低起动空气压力计算得出；根据主机提供的该起动空气压力下的起动空气耗量，确定定量空气瓶的容积，同时考虑10％的容积余量，以确保主机的正常起动。
[0015]优选地，所述的主机单次起动空气耗量V为：在船舶试航和营运过程中，主机7每起动一次，通过主空气瓶的压力传感器，采集主空气瓶前后压力值，采用理想气体状态方程，可以计算出主机单次起动空气耗量；玻义耳定律为：在定量定温下，理想气体的体积与气体的压强成反比。
[0016]优选地，所述的主机单次起动过程中起动空气的参数如下：
[0017]主空气瓶初始压力P1，主空气瓶最终压力P2；
[0018]主空气瓶初始容积V1，主空气瓶最终容积V2＝V1；
[0019]主机起动空气需求压力P3，主机起动空气需求量V3；
[0020]根据玻义耳定律有：
[0021]P1*V1＝P2*V2+P3*V3；
[0022]所以主机起动空气需求量V3＝(P1*V1‑
P2*V2)/P3；
[0023]其中，定量空气瓶的容积V＝(1～1.1)
×
V3。
[0024]优选地，所述的定量供给装置设于靠近主机的起动空气进口的位置。
[0025]优选地，所述的各个主空气瓶对应的主空气瓶压力传感器分别连接机舱的监测报警系统。
[0026]本专利技术根据主机起动空气耗量的特点，充分发挥起动空气的有效势能，大幅减少高压起动空气的能量浪费，提出了起动空气定量供给系统及装置，既保证主机的正常起动，又能降低系统能耗。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0028]根据主机需要的最低起动空气压力值和起动空气耗量，根据波义耳公式计算出定量空气瓶的容积和减压阀组的设定压力值，同时考虑10％的容积余量。
[0029]本专利技术设置了定量供给装置，按照主机实际需求，系统供给定量定压力的起动空气，满足主机正常起动的需要，保证了主机起动的稳定气源和系统的稳定运行，减少了高压工况下起动空气的做无用功，在满足规范要求的最低起动次数要求下，降低了主空压机和主空气瓶的容量配置(主空压机总容量和主空气瓶的总容积降低了50％)，大大降低了建造成本，降低了系统能耗，减轻了设备重量，降低了设备的安装空间需求，综合成本降低了～45％，为船厂建造施工带来了巨大的便利。考虑到主空压机负荷分配更加合理，延长了主空压机的使用寿命，经济效益更加显著。
[0030]本专利技术的船舶起动空气定量供给系统和装置，可以根据实船试航的数据分析，按照需求调整起动空气供给系统(定量供给装置)的压力设定值，以期达到较低压力工况下能够正常起动主机，提高了起动空气系统有效转化；可以将定量空气瓶的压力数据值通过压力传感器实时传送给机舱监测系统，在集控台仪表盘上显示；可以降低主空压机和主空气瓶50％的容量，综合成本降低～45％。降低主空压机和主本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船舶起动空气定量供给系统，包括起动空气系统，起动空气系统包括主空压机、主空气瓶、主空气瓶压力传感器，所有的主空压机的出口通过第一起动空气管路(8)连接所有主空气瓶的进口，每个主空气瓶上均对应设有主空气瓶压力传感器；其特征在于，还包括起动空气供给系统，起动空气供给系统包括用于控制供气量给主机(7)的定量供给装置(11)，所有主空气瓶的出口通过第二起动空气管路(9)连接到定量供给装置(11)进口，定量供给装置(11)出口通过第三起动空气管路(10)连接到主机(7)起动空气进口。2.如权利要求1所述的一种船舶起动空气定量供给系统，其特征在于，所述的起动空气系统包括至少两台主空压机、至少两个主空气瓶、至少两个主空气瓶压力传感器及至少三条起动空气管路；起动空气管路至少包括第一起动空气管路(8)、第二起动空气管路(9)、第三起动空气管路(10)。3.如权利要求1所述的一种船舶起动空气定量供给系统，其特征在于，所述的定量供给装置(11)包括至少2套互为备用减压阀组和1个定量空气瓶(6)；所有减压阀组出口均连接定量空气瓶(6)进口，定量空气瓶(6)出口通过第三起动空气管路(10)连接至主机(7)；所有减压阀组进口连接第二起动空气管路(9)一端，第二起动空气管路(9)另一端连接所有主空气瓶的出口。4.如权利要求3所述的一种船舶起动空气定量供给系统，其特征在于，所述的定量空气瓶(6)上设有对应的定量空气瓶压力传感器(5)；当定量空气瓶(6)的压力低于主机(7)的最低起动压力设定值时，输出报警信号到机舱的监测报警系统。5.如权利要求4所述的一种船舶起动空气定量供给系统，其特征在于，所述的减压阀组为压力可调节式减压阀组；减压...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯树才，陈彦臻，黄津津，曲东旭，杨震峰，濮骏，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七零八研究所，
类型：发明
国别省市：