一种实现装卸和绝缘空间保护的货物管控系统的制作方法

本发明属于船舶及海洋工程的自动化系统，特别涉及一种实现装卸和绝缘空间保护的货物管控系统。

背景技术：

1、lng船舶具有运量大、成本低的优势，但因运输货物的危险性及船体结构的特殊性，对装卸作业及操作人员有较高要求。已有的lng船舶货物管控系统主要是对相关货物设备进行只监测或部分控制，受限于集成度不高，无法实现对货物设备实现装卸作业流程及绝缘空间保护的全自动控制。

2、例如中国发明专利cn104267691a公开的一种基于以太网的船用液货控制系统，提供一种基于以太网的船用液货控制系统，能及时检测各个单元信号，可以自动监控装卸货过程中及航行过程中的各种参数、出现异常时实现报警自动保护；例如中国发明专利cn102314173a公开的液化气船液货控制系统，提供一种完全实现对液化气船的装卸货过程、航行过程进行自动控制的液化气船液货控制系统，可以自动监控装卸货过程中及航行过程中的各种参数、出现异常时实现报警自动保护以及集中监管系统运行状况和模拟运行状况。上述的专利仅是实现设备参数的监测、报警及单个设备的控制，未涉及装卸作业流程及绝缘空间保护的全自动控制。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种实现装卸和绝缘空间保护的货物管控系统，实现对货物设备实现装卸作业流程及绝缘空间保护的全自动控制。

2、实现本发明目的的技术解决方案为：一种实现装卸和绝缘空间保护的货物管控系统，包括货物设备控制系统、货物装卸作业系统、绝缘空间保护系统；其中：

3、所述货物设备控制系统用于为货物装卸作业系统提供驱动支撑，通过泵、hd压缩机、阀门的控制实现本地/远程自动/远程手动、手动启动/停止、自动启动/停止和联锁安全功能；

4、所述货物装卸作业系统用于lng船舶货物的装载、卸卸全流程管控；其包括装载自动控制模块、卸载自动控制模块和bog返岸控制模块，所述装载自动控制模块通过阀门的选择与自动控制，进行装载管道配置，通过货舱液位的实时监测，自动停止lng装载及阀门的关闭；所述卸载自动控制模块通过参数的设置和卸载顺序控制实现货物的卸载；所述bog返岸控制模块在装载时，通过hd压缩机的协同控制将货舱压力维持在恒定值；

5、所述绝缘空间保护系统用于货舱一级屏障、二级屏障的氮气发生泄漏时保护船体。

6、进一步地，所述泵的控制包括泵的手动启停控制、自动启停控制和重启时间联锁；hd压缩机的控制包括hd压缩机主电机启停控制、辅助润滑电机启停、防喘振和流量控制；所述阀的控制包括出口调节阀的位置控制、液货泵负载控制和液货泵压力控制，所述液货泵负载控制通过出口阀开度控制间接实现泵的负载控制；液货泵压力控制通过调节阀开度实现管道压力控制。

7、进一步地，所述液货泵负载控制采用出口阀控制和泵负载控制的级联控制，出口阀控制通过出口阀的益控制来控制泵的流速，泵负载控制通过泵的流速控制电机电流，进而对泵负载控制，该控制采用pid控制。

8、进一步地，所述出口调节阀位置控制和液货泵出口压力控制采用级联控制，通过液相管线的压力反馈、压力设定构建一个pid压力控制器，pid压力控制器输出作为出口调节阀的位置控制器输入，对出口调节阀控制。

9、进一步地，所述泵的重启时间联锁包括：

10、当货舱的液位距货舱底1.9486米以上，用于第一次卸载时启动，若泵启动时间在5分钟内，泵可以启动/停止2次；第三次启动在第二次停止15分钟后启动，若泵启动时间在5min＜t＜30min内，等待30分钟后启动泵，如果泵在启动后3秒内没有启动，则在修复故障并超过30分钟后启动泵；

11、当货舱的液位距货舱底在0.7686～1.9486米之间，在泵第一次停止后，等待30分钟后启动泵。

12、进一步地，所述装载自动控制模块控制卸载具体包括：

13、步骤1：检查lng装卸启动条件：船岸连接测试、选择hd压缩机且准备就绪、esd激活、lng装载管道阀门配置完成；

14、步骤2：启动lng装载顺序控制，首先打开歧管阀门，然后打开货物加注阀；

15、步骤3：当货舱装载液位高于停止液位时，自动关闭货舱加注阀，结束lng装载控制。

16、进一步地，所述卸载自动控制模块实现货物的卸载具体包括：

17、步骤1：选择操作模式，设置相应的参数，包括：lng船舶左舷、右舷的选择、连接液相管道选择、液货泵选择、液货泵出口阀阀的初始开启装置、液货泵停止卸载的液位设置、液货泵负载控制器初始设定值；

18、步骤2、控制液货泵出口阀的位置与设定相同，控制出口调节阀位置100％；

19、步骤3、启动液货泵，并等待5秒；

20、步骤4、将货物的负载预设值设置到液货泵负载控制器，将液货泵出口管道的压力预设值设置到液货泵压力控制器，同时将控制模式切换到自动模式，实现货物的自动卸载启动、负载、压力控制；

21、步骤5、实时判定货舱的液位当低于液货泵停止液位时，结束lng卸载过程，关闭相应阀门。

22、进一步地，所述bog返岸控制模块在装载过程中，当货舱压力高于设定值1，低于设定值2时，启动一台hd压缩机，控制货舱的bog返回岸上lng储罐，当货舱压力高于设定值2时，启动二台hd压缩机，控制货舱的bog返回岸上lng储罐，使货舱维持在恒定值，当货舱压力低于设定值1时，关闭所有hd压缩机。

23、进一步地，所述绝缘空间保护系统包括货舱屏障的进出口氮气压力控制模块和围堰加热控制模块，所述进出口氮气压力控制模块通过一级屏障、二级屏障出入口氮气压力控制，形成连续的氮气流，防止绝缘空间腐蚀，并在屏障损坏和破裂的情况下检测每个绝缘空间中的泄漏气；所述围堰加热控制模块包括10套围堰温度控制器、8套套管温度控制器，温度反馈来自安装于围堰和套管的温度传感器，通过冗余围堰加热控制器，使围堰保持不低于+5℃的温度。

24、进一步地，所述进出口氮气压力控制模块包括采用pid控制的一级屏障压力控制器、二级屏障压力控制器和待机备用压力控制器，将出入口氮气压力测量值作为对应一级屏障压力控制器、二级屏障压力控制器和待机备用压力控制器的反馈值，对一级屏障压力、二级屏障压力和待机备用压力的阀门控制，当一级或二级屏障阀门出现故障时，通过调节阀将待机备用压力控制器与故障的一级屏障或二级屏障连接。

25、本发明与现有技术相比，其显著优点为：

26、(1)提出通过双环负载位置控制和双环压力位置控制的自动协同控制，解决了lng卸载的时液货泵负载与液货泵管道出口压力自动协同控制。

27、(2)提出液货泵、扫舱泵的重启时间联锁限制，实现货泵上轴承浸泡在lng液体里启动时有效排出汽化的天然气，达到保护货泵上轴承的作用。

28、(3)通过基于自动顺序管控，实现lng装载、lng卸载及lng装卸时的bog返岸的自动控制，大幅提升lng船舶装卸作业的自动化水平。

29、下面结合附图对本发明作进一步详细描述。