船用燃气阀组单元的制作方法

1.本实用新型涉及燃气供应装置领域，具体涉及一种船用燃气阀组单元。


背景技术：

2.作为一种经济、绿色、环保、安全的新型能源，液化天然气(lng)已在船舶动力、陆用发电、公共交通等领域得以大量应用，并成为社会公认的首选绿色能源。航运业是一个对石油资源严重依赖的行业，船舶动力提高天然气资源的利用力度，对保障国家能源安全、实现节能减排具有战略意义。随着国际和国内对海洋航运的节能、绿色环保要求的逐步提高，以及运输市场对船舶燃料成本的苛刻要求，海洋船舶、内河航运船舶对lng等清洁能源的应用需求日益高涨。
3.国内外多年的技术发展与应用实践表明，气体燃料发动机以其经济性好、减排效果佳等优点正逐步成为未来很长一段时间内船舶动力的重要发展方向。相较于气体燃料发动机的快速发展，气体机配套产业起步较晚，配套关键技术基础薄弱。燃气阀组单元是气体燃料发动机进口燃气调控的重要部件，安装在气体发动机前端，主要功能是为发动机提供所需压力和流量的气体燃料。然而，现有的燃气阀组单元当出现燃气供应压力偏高后，由于缺少安全保护功能，会出现不能再持续正常供气的问题。此外对于一些舱室空间较紧凑的船舶，上述燃气阀组单元涉及到的设备较多，为舱室设计布置造成了一定的困难，而且设备分散对日常的运行、维护也会带来一定的困难。
4.因此，需要设计一种船用燃气阀组单元，以至少部分地解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
6.为至少部分地解决上述技术问题，本实用新型提供一种船用燃气阀组单元，其包括：
7.壳体，所述壳体构造为密闭容器，所述壳体设置有气体燃料入口、气体燃料出口和安全放散出口，所述气体燃料入口用于连通气体燃料，所述气体燃料出口用于与气体燃料发动机连通；
8.气体燃料供应管路，所述气体燃料供应管路的两端分别连通所述气体燃料入口和所述气体燃料出口，所述气体燃料供应管路设置有调压阀，所述气体燃料出口和所述调压阀之间的所述气体燃料供应管路设置有第一压力变送器；
9.安全放散管路，所述安全放散管路一端连通至所述气体燃料出口和所述调压阀之间的所述气体燃料供应管路，所述安全放散管路另一端连通至所述安全放散出口，所述安全放散管路设置有安全阀，所述安全阀在所述气体燃料出口和所述调压阀之间的所述气体
燃料供应管路中的压力达到其设定的压力阈值时自动打开；
10.阀组驱动设备，用于提供驱动气源；以及
11.控制设备，所述控制设备与所述调压阀、所述第一压力变送器、所述阀组驱动设备连接。
12.根据本实用新型的船用燃气阀组单元，调压阀在调定压力后，实现向发动机提供所需压力和流量的气体燃料的目的。当因调压阀故障等原因造成燃气供给压力偏高(即指所述气体燃料出口和所述调压阀之间的所述气体燃料供应管路中的压力偏高)并超过安全阀预设压力阈值时，安全阀自动打开，至少部分燃气可以通过安全放散管路自动泄放，这样可保证气体燃料供应管路中的燃气压力不超过安全阀调定的限制，确保供气安全。此时第一压力变送器监测到压力异常情况，可以向外输出报警信号。
13.可选地，所述气体燃料供应管路依序设置有手动阀、过滤器、流量计、第一燃气截止阀、第二燃气截止阀，所述流量计和所述第一燃气截止阀之间的所述气体燃料供应管路设置所述调压阀，并且所述流量计和所述调压阀之间的所述气体燃料供应管路设置有第二压力变送器；
14.其中，所述气体燃料供应管路、所述安全放散管路、所述手动阀、所述过滤器、所述流量计、所述调压阀、所述第一燃气截止阀和所述第二燃气截止阀均位于所述壳体内，所述壳体设置有通风入口、通风出口。
15.可选地，进一步包括：
16.手动放残管路，所述手动放残管路一端连通至沿气体燃料流动方向所述流量计后方的所述气体燃料供应管路，所述手动放残管路设置有手动截止阀。当壳体打开需要维护时，可手动放残气体燃料供应管路中的残存气体，保证维护安全。
17.可选地，进一步包括：
18.前气体吹扫管路，所述前气体吹扫管路一端连通至所述气体燃料入口和所述第一燃气截止阀之间的所述气体燃料供应管路，所述前气体吹扫管路另一端连通至所述壳体的前气体出口，所述前气体吹扫管路设置有第一透气阀，所述第一透气阀与所述阀组驱动设备、所述控制设备连接，所述控制设备控制所述阀组驱动设备对所述第一透气阀的供气状态而控制所述第一透气阀的开合状态。
19.可选地，进一步包括：
20.燃气放散管路，所述燃气放散管路一端连通至所述第一燃气截止阀和所述第二燃气截止阀之间的所述气体燃料供应管路，所述燃气放散管路另一端连通至所述壳体的燃气放散出口，所述燃气放散管路设置有第二透气阀，所述第二透气阀、所述阀组驱动设备和所述气体燃料发动机均与所述控制设备连接，所述控制设备根据所述气体燃料发动机的工作状态信号控制所述第二透气阀，以在所述气体燃料发动机处于停机或故障状态时控制所述第二透气阀处于打开状态而排空所述第一燃气截止阀和所述第二燃气截止阀之间的所述气体燃料供应管路内的气体；
21.其中，所述控制设备控制所述阀组驱动设备对所述第二透气阀的供气状态而控制所述第二透气阀的开合状态。
22.可选地，进一步包括：
23.后气体吹扫管路，所述后气体吹扫管路一端连通至所述气体燃料出口和所述第二
燃气截止阀之间的所述气体燃料供应管路，所述后气体吹扫管路另一端连通至所述壳体的后气体出口，所述后气体吹扫管路设置有气体截止阀，所述气体截止阀与所述阀组驱动设备、所述控制设备连接，所述控制设备控制所述阀组驱动设备对所述气体截止阀的供气状态而控制所述气体截止阀的开合状态。
24.可选地，包括两个所述气体截止阀，两个所述气体截止阀并联设置并且各自的入口连通至所述气体燃料出口和所述第二燃气截止阀之间的所述气体燃料供应管路，两个所述气体截止阀各自的出口连通所述后气体吹扫管路。仅设置一个气体截止阀时，当气体截止阀故障卡死无法开启时，吹扫气体无法从此处将管内燃气吹出，会造成发动机停机。本实用新型设置两个并联的气体截止阀，可以避免上述问题，安全性高，可靠性强。
25.可选地，所述气体燃料供应管路设置有压差变送器，用于测量沿气体燃料流动方向所述过滤器前后方的所述气体燃料供应管路的压差。并且/或者
26.所述流量计和所述调压阀之间的所述气体燃料供应管路设置有温度变送器，用于监测气体燃料温度。
27.可选地，进一步包括：
28.加长杆，所述加长杆一端通过万向节与所述手动阀连接，所述加长杆的另一端延伸至所述壳体外。壳体密闭时，这样人们可在壳体外操纵加长杆来手动关闭燃气供应。加长杆和手动阀之间通过万向节连接，安装定位方便。
29.可选地，进一步包括：
30.框架，所述框架安装所述壳体、所述阀组驱动设备和所述控制设备。这样壳体、阀组驱动设备和控制设备均集成在框架上，使得本实用新型的船用燃气阀组单元结构紧凑，整体占用空间小，适用于舱室空间较紧凑的船舶。
附图说明
31.本实用新型实施方式的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施方式及其描述，用来解释本实用新型的原理。在附图中，
32.图1为根据本实用新型的一种优选实施方式的船用燃气阀组单元的结构示意图。
33.附图标记说明：
34.1：壳体2：框架
35.3：控制设备4：阀组驱动设备
36.5：气体燃料供应管路6：手动放残管路
37.7：前气体吹扫管路8：燃气放散管路
38.9：安全放散管路10：后气体吹扫管路
39.11:手动阀12：万向节
40.13：加长杆14：过滤器
41.15：流量计16：调压阀
42.17：第一燃气截止阀18：第二燃气截止阀
43.19:第二透气阀20：第一透气阀
44.21：手动截止阀22：第一气体截止阀
45.23：第二气体截止阀24：安全阀
46.25：压差变送器26：第二压力变送器
47.27:温度变送器28：第一压力表
48.29：第一压力变送器30：第二压力表
49.31：负压开关32：减震垫
50.33：气体燃料入口34：前气体出口
51.35:通风出口36：燃气放散出口
52.37：安全放散出口38：后气体出口
53.39：气体燃料出口40：通风入口
具体实施方式
54.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
55.为了彻底了解本实用新型实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本实用新型实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。
56.本实用新型提供一种船用燃气阀组单元。参考图1，本实用新型的燃气阀组单元包括壳体1、气体燃料供应管路5、安全放散管路9、阀组驱动设备4和控制设备3。
57.具体地，壳体1构造为密闭容器，壳体1设置有气体燃料入口33、气体燃料出口39和安全放散出口37，气体燃料入口33用于连通气体燃料，气体燃料出口39用于与气体燃料发动机(未示出)连通。虽然图1中仅示出了船用燃气阀组单元的部分结构，可以理解，为了便于船用燃气阀组单元的维养，壳体1可以设计成可拆开结构。
58.气体燃料供应管路5的两端分别连通气体燃料入口33和气体燃料出口39，气体燃料供应管路5设置有调压阀16，气体燃料出口39和调压阀16之间的气体燃料供应管路5设置有第一压力变送器29。调压阀16为定压调节，船用燃气阀组单元工作前调定压力后，调压阀后方的气体燃料供应管路中燃气压力即为定值。第一压力变送器29用于感测气体燃料出口39和调压阀16之间的气体燃料供应管路5中的燃气压力，正常情况下也即为调压阀16调定后的燃气压力。
59.安全放散管路9一端连通至气体燃料出口39和调压阀16之间的气体燃料供应管路5，安全放散管路9另一端连通至安全放散出口37，安全放散管路9设置有安全阀24，所述安全阀在所述气体燃料出口和所述调压阀之间的所述气体燃料供应管路中的压力达到其设定的压力阈值时自动打开。
60.阀组驱动设备4，用于提供驱动气源。例如阀组驱动设备4可以向下文要提到的第一燃气截止阀17、第二燃气截止阀18、第一气体截止阀22、第二气体截止阀23等气动阀门提供驱动气源而改变其开合状态。
61.控制设备3与调压阀16、第一压力变送器29、阀组驱动设备4连接。第一压力变送器29可以将监测到的压力信号传输给控制设备3，以便进行实时显示或异常报警等。
62.根据本实用新型的船用燃气阀组单元，调压阀16在调定压力后，可以实现向发动
机(未示出)提供所需压力和流量的气体燃料的目的。当因调压阀16故障等原因造成燃气供给压力偏高并超过安全阀24预设压力阈值时，安全阀24自动打开，至少部分燃气可以通过安全放散管路9自动泄放，这样可保证气体燃料供应管路5中的燃气压力不超过安全阀24调定的限制，确保供气安全。并且，第一压力变送器监测到压力异常情况，可以向外输出报警信号。
63.如图1所示，在图示实施方式中，气体燃料供应管路5依序设置有手动阀11、过滤器14、流量计15、第一燃气截止阀17、第二燃气截止阀18，流量计15和第一燃气截止阀17之间的气体燃料供应管路5设置调压阀16，并且流量计15和调压阀16之间的气体燃料供应管路5设置有第二压力变送器26。手动阀11用于手动切断或打开燃气供应。过滤器14用于对进入气体燃料供应管路5的燃气进行过滤，以确保没有污染物进入随后的管路。流量计15用于测量流过燃气阀组单元的燃气流量，为发动机燃料消耗量精准计量。第一燃气截止阀17、第二燃气截止阀18可以在控制设备3、阀组驱动设备4的控制下，实现切断或打开燃气供应，即控制设备3可以控制阀组驱动设备4对第一燃气截止阀17、第二燃气截止阀18的供气状态而控制第一燃气截止阀17、第二燃气截止阀18的开合状态。
64.其中，气体燃料供应管路5、安全放散管路9、手动阀11、过滤器14、流量计15、调压阀16、第一燃气截止阀17和第二燃气截止阀18均位于壳体1内，由于存在气体燃料供应管路5、安全放散管路9破裂或手动阀11、过滤器14、流量计15、调压阀16、第一燃气截止阀17、第二燃气截止阀18出现故障而造成危险的情况，这样壳体1可以将较危险区域完全包围在壳体1内。壳体1设置有通风入口40、通风出口35。船用燃气阀组单元工作时，壳体1内部需持续通风，故设置通风入口、通风出口。可以理解，为了实时了解壳体1内部通风情况，在壳体1设置负压开关31，通过负压开关31检测风压是否正常。
65.当壳体1打开需要维护时，为了保证维护安全，本实用新型的船用燃气阀组单元还包括手动放残管路6。手动放残管路6一端连通至沿气体燃料流动方向流量计15后方的气体燃料供应管路5，手动放残管路6设置有手动截止阀21。这样维护时可手动放残气体燃料供应管路5中的残存气体。
66.根据本实用新型的船用燃气阀组单元，进一步包括前气体吹扫管路7。前气体吹扫管路7一端连通至气体燃料入口33和第一燃气截止阀17之间的气体燃料供应管路5，前气体吹扫管路7另一端连通至壳体1的前气体出口34，前气体吹扫管路7设置有第一透气阀20，第一透气阀20与阀组驱动设备4、控制设备3连接，控制设备3控制阀组驱动设备4对第一透气阀20的供气状态而控制第一透气阀20的开合状态。通过前气体吹扫管路7吹扫时，第一透气阀20打开，吹扫气体从气体燃料入口33扫入，吹扫气体吹扫燃气流经手动阀11、过滤器14、流量计15、调压阀16、第一透气阀20，最后从前气体出口34排出，吹扫气体选用的气体包括但不限于氮气、惰性气体。
67.当发动机(未示出)停机或故障时，为了保证用气安全，根据本实用新型的船用燃气阀组单元进一步包括燃气放散管路8。燃气放散管路8一端连通至第一燃气截止阀17和第二燃气截止阀18之间的气体燃料供应管路5，燃气放散管路8另一端连通至壳体1的燃气放散出口36，燃气放散管路8设置有第二透气阀19，第二透气阀19、阀组驱动设备4和气体燃料发动机(未示出)均与控制设备3连接，控制设备3根据气体燃料发动机的工作状态信号控制第二透气阀19，以在气体燃料发动机处于停机或故障状态时控制第二透气阀19处于打开状
态而排空第一燃气截止阀17和第二燃气截止阀18之间的气体燃料供应管路5内的气体。燃气放散时，第一燃气截止阀17和第二燃气截止阀18关闭，第二透气阀19打开，第一燃气截止阀17和第二燃气截止阀18之间的燃气经第二透气阀19进入燃气放散管路8，放散的燃气经燃气放散出口36排出。
68.为了保证用气安全，在图示实施方式中，船用燃气阀组单元还包括后气体吹扫管路10。后气体吹扫管路10一端连通至气体燃料出口39和第二燃气截止阀18之间的气体燃料供应管路5，后气体吹扫管路10另一端连通至壳体1的后气体出口38，后气体吹扫管路10设置有第一气体截止阀22、第二气体截止阀23，第一气体截止阀22、第二气体截止阀23并联设置并且各自的入口连通至气体燃料出口39和第二燃气截止阀18之间的气体燃料供应管路5，第一气体截止阀22、第二气体截止阀23各自的出口连通后气体吹扫管路10。第一气体截止阀22、第二气体截止阀23与阀组驱动设备4、控制设备3连接，控制设备3控制阀组驱动设备4对第一气体截止阀22、第二气体截止阀23的供气状态而控制第一气体截止阀22、第二气体截止阀23的开合状态。
69.其中，利用后气体吹扫管路10进行吹扫工作时，吹扫的功能集成在发动机侧，吹扫方向从发动机(未示出)到船用燃气阀组单元。吹扫时第一气体截止阀22、第二气体截止阀23打开，吹扫气体从气体燃料出口39扫入，吹扫气体吹扫燃气流过第一气体截止阀22、第二气体截止阀23，经后气体出口38排出。并且，当后气体吹扫管路10进行吹扫时，调压阀16后方的气体燃料供应管路5内压力也不可超过安全阀24限定值，防止压力过高损坏调压阀16。
70.在图未示实施方式中，后气体吹扫管路10可以仅设置一个气体截止阀，然而当该气体截止阀故障卡死无法开启时，吹扫气体无法从此处将管内燃气吹出，会造成发动机停机。本实用新型设置并联的第一气体截止阀22、第二气体截止阀23，可以避免上述问题，安全性高，可靠性强。
71.为了保证供气正常，气体燃料供应管路5设置有压差变送器25，用于测量沿气体燃料流动方向过滤器14前后方的气体燃料供应管路5的压差，当压差达到一定值时，提醒用户及时更换过滤器14内滤芯。为了确保供气温度正常，流量计15和调压阀16之间的气体燃料供应管路5设置有温度变送器27，用于监测气体燃料温度。
72.由于在正常情况下壳体1是密闭的，为了能够从壳体1外操作手动阀11，根据本实用新型的船用燃气阀组单元还包括加长杆13。加长杆13一端通过万向节12与手动阀11连接，加长杆13的另一端延伸至壳体1外。这样人们可在壳体1外操纵加长杆13来手动关闭燃气供应。加长杆13和手动阀11之间通过万向节12连接，安装定位方便。
73.参考图1，船用燃气阀组单元进一步包括框架2。框架2安装壳体1、阀组驱动设备4和控制设备3。这样壳体1、阀组驱动设备4和控制设备3均集成在框架2上，使得本实用新型的船用燃气阀组单元结构紧凑，整体占用空间小，适用于舱室空间较紧凑的船舶。对于壳体1、阀组驱动设备4和控制设备3各自在框架2上的安装位置，优选壳体1设置在框架2一侧，阀组驱动设备4和控制设备3共同设置在框架2另一侧，这样控制设备3、阀组驱动设备4与壳体1内的阀件和传感器等的电气连接可以汇集在壳体1一处，并且电气连接处采用填料密封，保证电气连接处无泄漏。
74.可以理解，为了避免船舶振动损坏电气元件，控制设备3、阀组驱动设备4与框架2的连接处设有减震垫32。
75.为了能够直接了解调压阀16前后方的气体燃料供应管路5内的燃气压力，可以在调压阀16前后方的气体燃料供应管路5分别设置第一压力表28、第二压力表30，通过第一压力表28、第二压力表30可以直观地观察到对应处气体燃料供应管路5内的燃气压力。
76.如图1所示，在图示实施方式中，通过船用燃气阀组单元准备供气时，第一燃气截止阀17、第二燃气截止阀18、第一透气阀20关闭，第二透气阀19、第一气体截止阀22、第二气体截止阀23开启。燃气从气体燃料入口33进入气体燃料供应管路5、手动阀11、过滤器14、流量计15、调压阀16。第二压力变送器26确认进入气体燃料供应管路5的燃气压力正常后，第一燃气截止阀17和第二燃气截止阀18打开，第二透气阀19、第一气体截止阀22、第二气体截止阀23关闭，第一压力变送器29检测第一燃气截止阀17和第二燃气截止阀18之间的燃气压力，即调压阀16调压后的燃气压力。同时，压差变送器25确认过滤器14的前后压差，温度变送器27确认燃气温度，以上各值均正常后，即正常供气。
77.本实用新型的船用燃气阀组单元气体泄漏检测时，第一燃气截止阀17、第二燃气截止阀18、第一透气阀20和第二透气阀19均关闭，燃气流至第一燃气截止阀17，等待一定时间后，如第二压力变送器26压力下降不超过预设范围则表示第一燃气截止阀17和第一透气阀20无内部泄漏，打开第一燃气截止阀17，再次等待一定时间后，如第一压力变送器29压力下降不超过预设范围则表示第一燃气截止阀17和第二燃气截止阀18无泄漏，气体泄漏测试通过。
78.除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本实用新型。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。
79.本实用新型已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。