LNG再液化控制系统和方法与流程

本发明涉及气体再液化，尤其涉及一种lng再液化控制系统和方法。

背景技术：

1、液化天然气(liquefied natural gas，简称lng)，主要成分是甲烷，其是通过在常压下气态的天然气冷却至约-162摄氏度，使之凝结成液体。天然气液化后可以大大节约储运空间，而且具有热值大、性能高等特点。lng储罐存储的低温lng，由于和外界存在热交换，在储运过程中会产生大量的闪蒸气(boiloffgas，简称bog)。为保证设备安全，通常会将产生的bog直接排入大气，造成资源浪费和环境污染以及安全隐患。

2、因此，目前亟需一种lng再液化控制系统，能够有效回收lng储罐区的bog，减少bog的排放，避免资源浪费和环境污染。

技术实现思路

1、本发明提供一种lng再液化控制系统和方法，用以解决现有技术中bog直接排入大气，造成资源浪费和环境污染，以及安全隐患的问题。

2、第一方面，本发明提供一种lng再液化控制系统，所述系统包括：

3、lng撬块，其安装有至少一个压缩膨胀机组，每台压缩膨胀机组包括电机和用于控制所述电机的磁轴承；

4、信号采集模块，其安装在所述lng撬块上，用于收集各个监测点的传感器数据；

5、主控模块，其与所述信号采集模块连接，用于执行系统控制程序并根据所述传感器数据控制对应的压缩膨胀机组按照预设值运行以使得船舶液货舱的bog再度液化为lng；

6、至少一个电机电源模块，其与所述主控模块连接，每个电机电源模块均包括控制器和与所述控制器连接的变频器，所述变频器根据所述主控模块下发的控制信号控制对应的压缩膨胀机组的电机；

7、至少一个磁悬浮控制模块，每个磁悬浮控制模块与其对应的电机电源模块的控制器连接或直接与所述主控模块连接，用于根据所述主控模块下发的控制信号以控制对应的压缩膨胀机组的磁轴承；

8、阀门控制模块，其安装在所述lng撬块上且与所述主控模块连接，用于根据所述主控模块下发的控制信号以控制每个阀门的打开和关闭。

9、在本发明一实施例中，所述信号采集模块和所述阀门控制模块位于船舶液货舱的第一区域，所述主控模块、所述电机电源模块以及所述磁悬浮控制模块位于船舶液货舱的第二区域，所述第一区域的危险等级大于所述第二区域的危险等级。

10、在本发明一实施例中，所述lng再液化控制系统还为所述主控模块配置冗余供电模块和为每个电机电源模块配置ups模块。

11、在本发明一实施例中，每个磁悬浮控制模块安装在其对应的电机电源模块内部，且分别与该电机电源模块的控制器和ups模块连接。

12、在本发明一实施例中，每个电机电源模块还包括交换机，所述交换机分别与所述变频器和所述控制器连接。

13、在本发明一实施例中，所述主控模块还包括与操作员进行实时交互的触控屏。

14、第二方面，本发明提供一种基于第一方面任一项所述的lng再液化控制系统的lng再液化控制方法，所述方法包括：

15、冷前检查步骤：主控模块根据系统下发的问询信号对电机电源模块的电源状态和lng撬块的冷却水供给状态进行检查，检查通过后给系统返回允许启动信号；

16、预冷步骤：主控模块根据预冷目标温度持续计算每台压缩膨胀机组的电机的转速，并根据计算出的转速通过变频器控制该电机以使得该压缩膨胀机组的换热剂的温度接近所述预冷目标温度；

17、制冷步骤：主控模块根据预设函数关系计算每台压缩膨胀机组所需的电机转速，并将计算结果通过变频器调节该电机的实时转速以使得船舶液货舱的bog再度液化为lng；

18、停止冷却步骤：当所述制冷步骤结束后，主控模块将每台压缩膨胀机组的电机调整至第一预设值；

19、暖机步骤：当所述停止冷却步骤结束后，主控模块将每台压缩膨胀机组的电机调整至第二预设值以使得所述lng再液化控制系统不产生冷量，

20、其中，所述第二预设值小于所述第一预设值。

21、在本发明一实施例中，所述预冷步骤还包括：

22、当该压缩膨胀机组的换热剂的温度数值与所述预冷目标温度的差值在第三预设值以内并且持续第一预设时间段后，判定所述预冷步骤完成。

23、在本发明一实施例中，所述制冷步骤还包括：

24、主控模块建立lng温度和电机转速、冷却水温度和制冷量间的函数关系，每隔第二预设时间段，连续记录第三预设时间段内的预设组冷却水温度和lng温度并分别计算每组的平均值；

25、基于所述函数关系，计算所需电机的转速并将计算结果通过指令下发至该电机对应的变频器以调节该电机的实时转速。

26、在本发明一实施例中，所述停止冷却步骤还包括：

27、在主控模块将每台压缩膨胀机组的电机调整至第一预设值之后，主控模块以第一预设速度通过阀门控制模块打开对应的阀门；

28、当该阀门完全开启后，主控模块再以第二预设速度关闭对应的阀门，若此时lng流量降为0，则表示所述停止冷却步骤完成本发明提供的lng再液化控制系统和方法，利用主控制模块调节变频器，进而控制lng再液化控制系统内的压缩膨胀机组运行，同时对lng再液化控制系统内的电机的运行参数、信号采集模块获取到的lng撬块内各个监测点的温度、压力和流量等数据进行实时监测，基于这些数据可以精确控制变频器的运行参数，以确保压缩膨胀机组按照预设值运行，使得液货舱中bog重新冷凝液化为lng并回到液货舱内，避免bog直接排放燃烧带来的浪费，又保证了液货舱内的温度、压力处在合适的范围内。

技术特征：

1.一种lng再液化控制系统，其特征在于，所述系统包括：

2.根据权利要求1所述的lng再液化控制系统，其特征在于，所述信号采集模块和所述阀门控制模块位于船舶液货舱的第一区域，所述主控模块、所述电机电源模块以及所述磁悬浮控制模块位于船舶液货舱的第二区域，所述第一区域的危险等级大于所述第二区域的危险等级。

3.根据权利要求1或2所述的lng再液化控制系统，其特征在于，所述lng再液化控制系统还为所述主控模块配置冗余供电模块和为每个电机电源模块配置ups模块。

4.根据权利要求3所述的lng再液化控制系统，其特征在于，每个磁悬浮控制模块安装在其对应的电机电源模块内部，且分别与该电机电源模块的控制器和ups模块连接。

5.根据权利要求1所述的lng再液化控制系统，其特征在于，每个电机电源模块还包括交换机，所述交换机分别与所述变频器和所述控制器连接。

6.根据权利要求1所述的lng再液化控制系统，其特征在于，所述主控模块还包括与操作员进行实时交互的触控屏。

7.一种基于权利要求1～6任一项所述的lng再液化控制系统的lng再液化控制方法，其特征在于，所述方法包括：

8.根据权利要求7所述的lng再液化控制方法，其特征在于，所述预冷步骤还包括：

9.根据权利要求7所述的lng再液化控制方法，其特征在于，所述制冷步骤还包括：

10.根据权利要求7所述的lng再液化控制方法，其特征在于，所述停止冷却步骤还包括：

技术总结
本发明提供一种LNG再液化控制系统和方法，所述系统包括：LNG撬块、信号采集模块、主控模块、至少一个电机电源模块、至少一个磁悬浮控制模块以及阀门控制模块，所述LNG撬块安装有至少一个压缩膨胀机组，所述主控模块用于执行系统控制程序并根据所述信号采集模块的传感器数据控制对应的压缩膨胀机组按照预设值运行，以使得船舶液货舱的BOG再度液化为LNG。本发明能够避免BOG直接排放燃烧带来的浪费，又保证了液货舱内的温度、压力处在合适的范围内。

技术研发人员：苏畅,李晓波,冯静娅,金圻烨,张严,冀青鹏,鲍宇,沈腾,涂世恩,马慧临
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七一一研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12