LNG动力船供气系统调试方案研究

潘兵兵 马军伟 饶建荣 陈健

摘    要：将液化天然气（LNG）作为船舶燃料，可以达到节省燃油和降低排放污染物的双重目的。本文通过对双燃料支线集装箱船LNG供气系统的调试实践，摸索出一套LNG供气系统安全、高效的调试方案。

关键词：双燃料集装箱船;LNG供气系统;调试

中图分类号：U677.6                              文献标识码：A

Abstract： The liquefied natural gas （LNG） is used as the ship fuel can achieve the dual purpose of saving fuel oil and reducing emissions of pollutants. In this paper， a safe and efficient commissioning scheme of the LNG supply system is proposed through the practice of the commissioning process of the LNG supply system for dual-fuel feeder container ships.

Key words： Dual-fuel container ship; LNG supply system; Commissioning

1     前言

我司为NODIC建造的首批四艘LNG双燃料动力船于2019年11月15日交付完毕。LNG供气系统包含多个子系统：水乙二醇系统、滑油系统、压缩空气系统、氮气系统、燃气输送系统、BOG压缩系统、氧气监测系统、气体探测系统等。子系统越多各类型的传感器也越多，包括：流量传感器、温度传感器、压力传感器、液位传感器、压力开关、液位开关等;还有各种管路附件、液压快关阀、液压比例阀、气动快关阀、气动比例阀、气动三通阀等;以及各种类型的按钮、指示灯、气体探测探头等。

如何安全、高效、快速地开展LNG供气系统的调试工作，直接影响LNG燃料船的码头周期。我司经过四艘系列LNG燃料船的调试摸索，其调试周期已接近常规船舶的调试周期。下面就双燃料船的LNG供气系统调试过程进行分析研究。

2    调试前的准备工作

LNG供气系统调试前需要消化的技术资料很多，包括系统图、原理图的前期消化;LNG供气系统专用调试工装、工具的准备;LNG供气系统调试流程图的研讨等。其关键是如何快速鉴别及判断分散在LNG供气系统各处的参数点。为此，前期准备工作应根据生产设计图、厂家原理图、设备安装图等，结合调试流程图整理出一套适合调试查询的表格。

2.1  调试完整性附件清单

根据生产设计提供的零件托盘表或系统供应商提供的设备清单表，编制调试前附件检查完整性清单，用于指导施工者完成LNG供气系统各设备及附件的安装。通常，供气系统数百个设备和附件均有统一编制的唯一性编码，根据编码可以方便地在清单里找到它属于哪个系统，根据该系统的PID图就可以查询到该设备编号在系统的什么位置、有什么作用等。

2.2  调试模块点图

根据厂家资料编制调试模块点图，用于各传感器通道的核对和检查。由于有多种类型的传感器，难免会出现错误的地方，如果逐一去检查工作量太大，而使用模块点图可以快速查询到错误点。模块点图中清楚列出了唯一编号的传感器所在的模块通道、传感器类型、端子、端子号以及备注的说明情况。将所有的输入、输出信号全部制作成模块点图，贴在模块旁以便于检查传感器的状态，可以快速查询到故障点，提高劳动效率，大大节约调试时间。

2.3  混合数据快速查询表

调试工作由模块监控到电脑监控，在电脑监控过程中若发现某个传感器存在故障，按照传统的方法是先去查询图纸，查出该传感器所在的系统在那个模块，然后才能找到接线通道在哪里;而使用混合数据快速查询表（见表1），则可以根据唯一编号从混合数据快速查询表快速查到该传感器所在的通道、传感器类型、端子号、以及备注里面说明的接线方式，大大节省了调试时间和提高了劳动效率。

2.4   其他准备

主要是设计提供的外接线图、厂家资料图，以及自主准备的常规调试工具和其他专用调试工具。

3     调试流程

3.1   封舱封罐

（1）LNG储罐封舱需要經专业的检测公司检测合格后才可以封舱，一旦封舱后没有重大情况是不会打开的;

（2）封舱前有一些设置在罐舱内的传感器，必须根据储罐PID图提前进行检查，然后再安装;

（3）温度传感器为PT100类型，依据PT100阻值对照表查询当前温度，或者直接接入综合校验仪查看当前温度，判断传感器是否正常;使用迅速降温剂对传感器进行降温，使用点温计测温与综合校验仪数据进行对比，判断传感器是否正常;

（4）传感器正常后再将传感器安装在储罐内，最后用综合校验仪监测温度传感器是否正常;

（5）雷达液位传感器安装在波导管里面，在车间无法校验，需安装上船后才能进行调试和设置;由综合校验仪提供DC24V测量回路电流，判断雷达式液位传感器是否正常。

3.2   安全系统的调试

安全系统决定着整个系统是否能正常运行，如果安全系统不正常则整个系统无法正常使用。

（1）首先，安全系统需要完善的是紧急停止（ESD）系统。操作间急停按钮、加气站急停按钮、左右舷加气站各有一个快速接口，是一个总的ESD。上述任何一个ESD都会激活总的ESD，然后由总的ESD去执行和激活其他连锁功能;

（2）其次，需要完善的是火警易熔塞系统。易熔塞的作用原理是在压缩空气的终端接一个易熔塞，易熔塞内部装锡，当火灾发生时易熔塞里面的锡会烧融，然后管路后面接有一个带显示的压力开关来触发火警;

（3）另外，安全系统还要完善的是液压系统。液压系统的压力低报警也会激活ESD;

（4）最后，需要完善的是气体探测系统。气体探测关系着阀门是否可以操作、电机能否运转等。气体探测监测系统附近NG气体浓度，设置两级报警（20%/30%高浓度报警、40%/60%高高浓度报警）。一部分气体探测报警输出给供气系统，一部分给AMS用于供气逻辑的控制。

3.3  阀门的调试

首先要确认ESD正常，相应的电磁阀得电打开，然后单独操作每个阀的电磁阀，在本地阀头的快速接头接上测压软管;缓慢打開进油阀，将管路的气体全部排出;拆掉测压软管，将进油阀全部打开，确认模块是否有反馈信号，若无信号则打开阀头盖子对限位进行调整。

3.4  温度、压力、液位传感器的调试

针对众多的温度、压力、液位传感器，在安装接线结束后采用地毯式的调试方法，逐一调试，针对各种传感器进行通道的一一对应和数值检测。

3.5  各类按钮和指示灯的调试

按钮主要有：位置选择按钮、启动停止按钮、复位按钮、关闭按钮、停止按钮、请求按钮，以及加注的位置指示灯、请求指示、阀门状态指示、运行指示等。

4    系统的联合调试

4.1  水乙二醇系统调试

见图1。

（1）水和乙二醇按照1：1的比例加入到WG平衡罐，通过干燥空气给系统进行增压，启动水乙二醇循环泵，在系统最高处将系统内空气排出;

（2）通过对流量阀的调节，使系统各处所需要的流量达到设计要求;

（3）WG系统温度的自动控制，是通过36 ℃中冷水的蒸汽加热保证系统冷热交换平衡。当WG系统的温度低于32 ℃时，蒸汽加热自动启动对系统加热;当WG系统的温度高于36 ℃时，通过36 ℃中冷水进行降温，维持系统的冷热平衡。

4.2   BOG压缩系统调试

见图2。

（1）BOG压缩机运行前，必须先启动滑油泵，以保证压缩机运行平稳;如果需要两台压缩机同时运行，则需要启动两台滑油泵保证滑油供给量，以满足压缩机的使用要求;

（2）三通阀可以根据检测到的滑油温度来控制阀的开度大小，维持滑油温度始终在50  ℃左右;另一个三通阀则是控制滑油在管路的方向。当BOG压缩机未运行时滑油处于内循环的状态，压缩机运行后滑油方向改变进入压缩机内部对压缩机进行润滑，保证其运行平稳;

（3）气动阀则是根据压缩机的负荷自动调整开度，保证压缩机正常运行时供气压力维持在2 bar;

（4）压缩后的NG和油的混合体，进入油气分离罐进行油气分离;进入油气过滤器进行油分离;冷却后再次进入油气过滤器进行油分离;最后进入缓冲罐。

（5）如使用手动模式，首先将模式选择为手动模式，然后确认BOG压缩机启动所需要的连锁前置条件是否满足，确认完毕后，点击手动流程下的启动，进油阀和进NG阀自动打开，BOG马达启动。由于是手动启动，负荷控制需要手动调整。

（6）如使用自动模式，需确认系统是否都处于自动状态（液压阀和气动阀是否处于自动模式等），或者确认压缩机启动前的前置条件是否满足。

（7）确认完毕后，点击右下角开始供气的按钮，等待内置的程序走完就可以了。

5    报验工作

最后进行的联合控制调试，模拟各种类型报警、确认系统各项连锁功能是否正常。

（1）报警分为两种级别：一种是警告;另一种是报警。警告是低程度的，往往只做报警指示;报警是高程度的，往往发生实际连锁动作，比如关阀、停泵之类的动作;

（2）测试传感器设定警告值，逐一检查各传感器的警告值设定是否精准;

（3）根据连锁图测试各报警值设定，验证传感器设定的报警值和系统运行的安保值。

当系统工作全面完成后，对每个系统进行测试报验：

（1）首先是船检最关心的关于ESD连锁功能的测试。ESD激活后，每个储罐出口的阀门和加气站进出口的阀门会自动关闭;罐头滴水盘的加热和油管路的伴热会关闭;潜液泵、油泵BOG压缩机会停掉和锁定;输出给AMS一个ESD信号，一个系统故障信号;

（2）其次，是各个温度、压力、液位开关设置的报警引起的相关连锁。在系统完成后通道一一对应全部完成，使用模拟器对各个传感器开始进行模拟，查看相应的功能是否正常。

（3）最后，就是海上航行试验，检验系统的耐久性。

6    总结

LNG供气系统是一个复杂的系统，如何能安全、快速和高效的完成设备及系统的调试，是设备调试技术人员不断追求的目标。本文对LNG供气系统的调试方法、调试流程进行了研究，有助于今后LNG供气系统调试向规范化发展，也能给其他复杂系统的调试工作提供一定的启发。

参考文献

[1]顾安忠.液化天然气技术 [M].北京：机械工业出版社，2015.

[2] 顾安忠.液化天然气运行和操作 [M].北京：机械工业出版社，2015.

[3]张周卫，汪雅红，田源.液化天然气装备设计技术[M].北京：化学      工业出版社，2018.