二氧化碳运输船舱压控制方法、系统及二氧化碳运输船与流程

1.本技术涉及船舶技术领域，具体而言，涉及一种二氧化碳运输船舱压控制方法、系统及二氧化碳运输船。


背景技术：

2.这部分中描述仅提供与本公开有关的背景信息且可以不构成现有技术。
3.二氧化碳运输船在运输过程中，以液态形式储存于液货舱内，液货舱内的压力需要保持在一定的范围内。如图1所示，二氧化碳三相点较为特殊，且液货舱内压力在运输过程中受温度、运行条件的影响变化较大，为了使二氧化碳处于液态，二氧化碳运输过程中需要保持液货舱内具有较高的压力，使液货舱压力处于图1中方框区域。液货舱承压能力提高后，极大的增加了液货舱的建造成本，造成液货舱建造成本较高的技术问题。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的在于提供一种二氧化碳运输船舱压控制方法，用于调节液货舱内压力，使液货舱内压力在目标范围内浮动。
5.本技术实施例的另一目的还在于提供一种实现上述方法的二氧化碳运输船舱压控制系统及二氧化碳运输船。
6.第一方面，提供了一种二氧化碳运输船液货舱舱压控制方法：
7.二氧化碳运输船液货舱舱压控制方法为：控制液货舱内的压力，在液货舱内温度t下，使液货舱内的压力范围为[p
饱和线
，p
饱和线
+a]；其中p
饱和线
为二氧化碳三相图中t温度下饱和线处的压力值，a为设定值；调整液货舱内压力时，通过二氧化碳液化装置将液货舱内的部分气态二氧化碳液化并输回液货舱以降低液货舱内压力，通过二氧化碳蒸发器将液货舱内的部分液态二氧化碳蒸发后输回液货舱以增大液货舱内压力。
[0008]
一种可能实施的方案中，a取值范围为[2bar，6bar]。
[0009]
一种可能实施的方案中，在液货舱内的压力升高至大于p
饱和线
+(a-0.5)bar时，通过二氧化碳液化装置将液货舱内的部分气态二氧化碳液化并输回液货舱以降低液货舱内压力，在液货舱内压力降低至小于p
饱和线
+1bar时，通过二氧化碳蒸发器将液货舱内的部分液态二氧化碳蒸发后输回液货舱以增大液货舱内压力。
[0010]
一种可能实施的方案中，控制液货舱内的温度t使液货舱内温度t取值范围为[-55℃，-40℃]，控制液货舱内的压力范围为[5bar，10bar]。
[0011]
第二方面，还提供一种二氧化碳运输船液货舱舱压控制系统，包括：
[0012]
液货舱，用于存储液态二氧化碳；
[0013]
二氧化碳蒸发器，连接有蒸发器进液管路和蒸发器出气管路，蒸发器进液管路液与液货舱下部相通供液货舱内的液态二氧化碳进入二氧化碳蒸发器，蒸发器出气管路与液货舱上部相通供二氧化碳蒸发气进入液货舱内；
[0014]
二氧化碳液化装置，连接有液化进气管路和液化出液管路，液化出液管路与液货
舱下部相通以使二氧化碳液化装置排出的液态二氧化碳输回液货舱，液化进气管路与液货舱上部相通供液货舱内的二氧化碳气体进入二氧化碳液化装置；
[0015]
压力检测装置，用于检测液货舱内的压力；
[0016]
温度检测装置，用于检测液货舱内的温度；
[0017]
控制器，与压力检测装置通讯连接接收压力检测装置的检测数据，与温度检测装置连接以接收温度检测装置的检测数据，控制器与二氧化碳蒸发器通讯连接，且控制器与二氧化碳液化装置通讯连接，根据压力检测装置和温度检测装置的检测数据，控制二氧化碳蒸发器和二氧化碳液化装置的启停，在液货舱内的温度t下，保持液货舱内的压力在目标范围内。
[0018]
一种可能实施的方案中，在液货舱内的温度t下，所述目标范围为[p
饱和线
，p
饱和线
+a]，其中p
饱和线
为二氧化碳三相图中t温度下饱和线处的压力值。
[0019]
一种可能实施的方案中，a取值范围为[2bar，6bar]。
[0020]
一种可能实施的方案中，在液货舱内的压力升高至大于p
饱和线
+(a-0.5)bar时，通过二氧化碳液化装置将液货舱内的部分气态二氧化碳液化并输回液货舱以降低液货舱内压力，在液货舱内压力降低至小于p
饱和线
+1bar时，通过二氧化碳蒸发器将液货舱内的液态二氧化碳蒸发输回液货舱以增大液货舱内压力。
[0021]
一种可能实施的方案中，控制液货舱内的温度t使液货舱内温度t取值范围为[-55℃，-40℃]，控制液货舱内的压力范围为[5bar，10bar]。
[0022]
第三方面，提供一种二氧化碳运输船，包括船体和二氧化碳运输船的舱压控制系统，二氧化碳运输船的舱压控制系统为第二方面任意一可能实施方案中所述的二氧化碳运输船的舱压控制系统。
[0023]
本技术中的二氧化碳运输船液货舱舱压控制方法具有的有益效果：本技术的二氧化碳运输船采用二氧化碳蒸发器和二氧化碳液化装置对液货舱内的压力实时进行调节，能够将液货舱内的压力控制在二氧化碳三相图中靠近饱和线的位置，相比现有技术中控制在远离饱和线区域较高压力位置，本技术的舱压控制方法降低了液货舱内的压力，降低了对液货舱耐压能力的要求，进而降低了液货舱的制造成本。
附图说明
[0024]
为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0025]
图1为现有技术中二氧化碳运输船舱压控制示意图；
[0026]
图2为根据本技术一种二氧化碳运输船舱压控制方法的实施例中舱压控制示意图；
[0027]
图3为根据本技术一种二氧化碳运输船舱压控制方法的实施例中的控制系统的结构示意图；
[0028]
其中，附图标记说明如下：
[0029]
1、液货舱；2、二氧化碳蒸发器；3、二氧化碳液化装置；4、压力检测装置；5、蒸发器
进液管路；6、蒸发器出气管路；7、液化进气管路；8、液化出液管路；9、控制器。
具体实施方式
[0030]
为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0031]
因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0032]
在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0033]
在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0034]
根据本技术的第一方面，首先提供了一种二氧化碳运输船液货舱舱压控制方法。
[0035]
二氧化碳运输船液货舱舱压控制方法为：控制液货舱内的压力，在液货舱内温度t下，使液货舱内的压力范围为[p
饱和线
，p
饱和线
+a]；其中p
饱和线
为二氧化碳三相图中t温度下饱和线处的压力值，a为设定值，通过二氧化碳液化装置将液货舱内的部分气态二氧化碳液化并输回液货舱以降低液货舱内压力，通过二氧化碳蒸发器将液货舱内的部分液态二氧化碳蒸发后输回液货舱以增大液货舱内压力。
[0036]
优选的，a取值范围为[2bar，6bar]。本实施例中，a取5bar。其他实施例中，a的取值可以小于2bar，也可以大于6bar。
[0037]
为了及时控制液货舱的舱压，在液货舱内的压力升高至大于p
饱和线
+(a-0.5)bar时，通过二氧化碳液化装置将液货舱内的部分气态二氧化碳液化并输回液货舱以降低液货舱内压力，在液货舱内压力降低至小于p
饱和线
+1bar时，通过二氧化碳蒸发器将液货舱内的部分液态二氧化碳蒸发后输回液货舱以增大液货舱内压力。
[0038]
本实施例中，控制液货舱内的温度t使液货舱内温度t取值范围为[-55℃，-40℃]，液货舱内的压力范围为[5bar，10bar]。液货舱内压力范围优选如图2所示的三角形阴影区域。
[0039]
本技术的控制方法通过二氧化碳运输船液货舱舱压控制系统实现，如图3所示，二氧化碳运输船液货舱舱压控制系统包括用于存储液态二氧化碳的液货舱1、二氧化碳蒸发
器2、二氧化碳液化装置3。液货舱1的顶部留有存储二氧化碳气体的空间。液货舱1的顶部设置有压力检测装置4，用于检测液货舱1内的压力。
[0040]
二氧化碳蒸发器2连接有蒸发器进液管路5和蒸发器出气管路6，蒸发器进液管路5液与液货舱下部相通供液货舱1内的液态二氧化碳进入二氧化碳蒸发器2，蒸发器出气管路6与液货舱1上部相通供二氧化碳蒸发气进入液货舱1内。二氧化碳液化装置3连接有液化进气管路7和液化出液管路8，液化出液管路8与液货舱1下部相通以使二氧化碳液化装置3排出的液态二氧化碳输回液货舱1，液化进气管路7与液货舱1上部相通供液货舱1内的二氧化碳气体进入二氧化碳液化装置3。
[0041]
由于液货舱1内处于高压状态，为了能够正常的调整压力，各管路上均设置有压力调节阀门和止回阀门，且阀门能够满足低温环境使用要求。在需要的情况的，管路上还需要布置动力泵以提供动力。
[0042]
液货舱1内设置有用于检测液货舱1内的温度的温度检测装置。二氧化碳运输船液货舱1舱压控制系统还包括控制器9，控制器9与压力检测装置4通讯连接接收压力检测装置4的检测数据，与温度检测装置通讯连接接收温度检测装置的检测数据。控制器9与二氧化碳蒸发器2通讯连接且与二氧化碳液化装置3通讯连接，根据压力检测装置4的检测数据控制二氧化碳蒸发器2和二氧化碳液化装置3的启停，在液货舱1内的温度t下，保持液货舱1内的压力在目标范围内。本实施例中压力检测装置4包括压力传感器，温度检测装置包括温度传感器。控制器可以采用plc。
[0043]
在液货舱1内的温度t下，目标范围为[p
饱和线
，p
饱和线
+a]。
[0044]
一种实施例中，根据实际的需要，控制液货舱内的温度t使液货舱内温度t取值范围为[-30℃，-20℃]，液货舱内的压力范围为[14.3bar，20bar]
[0045]
一种实施例中，在液货舱内的压力升高至大于p
饱和线
+a时，通过二氧化碳液化装置将液货舱内的部分气态二氧化碳液化并输回液货舱以降低液货舱内压力，在液货舱内压力降低至小于p
饱和线
时，通过二氧化碳蒸发器将液货舱内的部分液态二氧化碳蒸发后输回液货舱以增大液货舱内压力。
[0046]
第二方面，提供一种二氧化碳运输船的舱压控制系统，二氧化碳运输船的舱压控制系统与第一方面实施例中所述的二氧化碳运输船的舱压控制系统相同，不再赘述。
[0047]
第三方面，提供一种二氧化碳运输船，包括船体和二氧化碳运输船的舱压控制系统，二氧化碳运输船的舱压控制系统与第一方面中所述的二氧化碳运输船的舱压控制系统结构相同，不再赘述。
[0048]
以上仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。