一种LNG船用冷却惰化系统及控制方法与流程

一种lng船用冷却惰化系统及控制方法
技术领域
1.本发明涉及lng船舶领域，更具体地，涉及一种lng船用冷却惰化系统及控制方法。


背景技术：

2.在lng、lpg、lnh3、甲醇等液货船舶靠岸修理期间，船上原冷却系统须停用或部分停用，但船上部分设备仍需冷却系统来保障运行，因此需要使用临时冷却设施提供循环冷却水。另外在冬季时，环境温度较低，用于供给船上液货舱惰化用气的液氮汽化器，因换热不足导致汽化效果较差。现有技术中需要临时冷却设施单独对靠岸液货船舶上的设施进行临时冷却，但液氮汽化时的冷能直接排放，且又需要热能对汽化器翅片外部进行加热以除雾除霜并提高汽化效率，整个过程中无法实现临时冷却水源和翅片外汽化冷能的交换，造成浪费。


技术实现要素：

3.本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种lng船用冷却惰化系统及控制方法，利用临时冷却水对船舶部分设备降温后吸收的热能去补偿液氮汽化器的翅片吸收热量的不足，实现冷热能量的交换利用，节约能源。
4.本发明还提供的技术方案是，一种lng船用冷却惰化系统及控制方法，与船体内的换热器、液货舱和终端设备配合，终端设备与换热器连接，所述系统包括喷淋系统和汽化系统；所述汽化系统包括液氮罐和汽化器，所述液氮罐的液化氮经过汽化器汽化后，经低温软管输送至液货舱惰化；所述喷淋系统包括通过外部水源及喷淋管件，所述外部水源的水流入换热器对终端设备进行冷却，冷却水升温后从喷淋管件形成喷淋水喷向汽化器；所述喷淋水与汽化器换热后被收集在外部水源，通过直接收集经过汽化器的水，实现外部水源的循环利用。
5.当lng船靠岸修理期间，船上原冷却系统须停用或部分停用，船上的其他终端设备需要冷却系统来保障运行，常用的方式是采用临时冷却设施提供循环冷却水，在本技术方案中，外部水源设置在岸边，可以是水槽或者储水罐，通过管道连接至换热器；船舶内的终端设备也与换热器连接，当外部常温水源经过换热器时，对终端设备进行降温冷却，同时，常温水温度升高，通过管道流经至喷淋管件，从喷淋管件中喷出。另外，当lng船进行装载前，需要先对液货舱进行惰化，惰化流程为：液氮罐内的液氮通过汽化器，汽化器将液氮汽化，输送至lng船内的液货舱进行惰化；在液氮汽化的过程中，通过翅片吸收周围环境的热量，导致汽化器周围产生大量白雾，甚至汽化器本身上有凝霜或结冰情况出现，在本方案中，使喷淋管件内升温后的外部水从汽化器的上方或者内部喷射而出，淡化汽化器周围的白雾，消除凝霜或结冰，部分外部水直接喷在汽化器翅片上，实现去除凝霜和结冰的效果。在本方案实现的过程中，将外部水源对船舶部分设备降温后的热能去补偿液氮汽化器，实现冷热能量的交换利用，增加汽化器工作效率，节约能源；其次，本方案中喷向汽化器的水最后可以收集后输入外部水源，或者将水槽放置在汽化器底部，直接收集经过汽化器的水，
实现外部水源的循环利用。优选的，可以将本方案中的外部水源设置在汽化器的底部，使得喷淋水与汽化器换热后自由落体被收集在外部水源，外部水源放置在汽化器底部，直接收集经过汽化器的水，实现外部水源的直接循环利用，减少管道件的使用。此外，本方案中的冷却惰化系统简单实用，结构紧凑，特别适合移动式使用，在实际应用过程中，可以将外部水源和汽化器设置为上下一体结构，根据船舶冷却所需水量和惰化用氮气量的需要，配置多组外部水源和汽化器接入船上不同位置的多个换热器进行冷却或对多个液货舱进行惰化。
6.进一步地，所述喷淋管件设有多个，每个所述喷淋管件均包括多个喷管，多个所述喷管上均设有多个喷嘴；所述汽化器包括多个翅片；多个所述翅片与多个所述喷管间隔分布；多个所述喷嘴均匀设置在喷管的管壁，所述喷管底部设有管堵。
7.在本方案中，汽化器可以采用翅片汽化器，其中包含若干规律分布的翅片，将多个喷管间隔的设置在翅片之间，是的翅片与喷管至少部分间隔分布，使得热交换更为均匀快速，提升汽化器的工作效率。此外，喷管的轴向上间隔设置有多个喷嘴圈，每个喷嘴圈在喷管的周向上间隔设置有多个喷嘴，保证喷管均匀的从上至下的向翅片进行喷水，设置管堵的目的在于，控制外部水仅从喷管的管壁喷出，不从底部漏出，使得外部水从上至下的流动，充分继续热交换。
8.进一步地，每个喷管的周向均有4个翅片，根据惰化用氮气量的需要调整喷管的设置数量，但至少保证每个喷管位于4个翅片的中心位置，优选的，4个翅片呈正方形分布，喷管位于正方形的形心，以保证其与每个翅片的热交换效率一致。在此方案中，需要进一步提升热交换效率时，按照液氮流向分为3组，并根据温度依次触发喷水；当需要节约喷管的数量时，可单独控制喷水的喷管数量，进行灵活调整。
9.进一步地，多个所述翅片呈m行*n列的矩形分布，多个所述喷管和多个所述翅片的关系如下：多个所述喷管呈(m-1)行*(n-1)列的矩形分布，每个喷管的周向均有4个翅片，其中m≥4且n≥4。也就是说，本方案中，每相邻两行翅片且每相邻两列翅片之间均设置有喷管，使得每一个1*1矩形分布的翅片块的形心中都设有一个喷管，如此设置可以使得喷淋水与汽化器的热交换效率达到最高，且充分利用每一个喷管在周向喷水。
10.进一步地，多个所述翅片呈m行*n列的矩形分布，多个所述喷管和多个所述翅片的关系如下：多个所述喷管呈行(m/2)行*(n/2)列的矩形分布，每个喷管的周向均有4个翅片，其中m≥6且n≥6；当m或n为奇数时，(m/2)行或(n/2)列向上取整。也就是说，本方案中，将每相邻两行，且每相邻两列的翅片作为一组翅片，在所述一组翅片的中间设置一个喷管，使得4个翅片及其中心的1个喷管作为一个单元组，由一个或多个此单元组构成喷淋管件及汽化器的分布规则。如此设置，使得1个喷管可以同时对4个翅片喷水，每个翅片均有且进一个喷管进行喷水，在保证喷淋水与汽化器的热交换效率的同时尽量少的设置喷管，节约成本，简化本系统的部件。
11.进一步地，所述喷管上的喷嘴在轴向上呈多层分布；同层喷嘴设置有为多个呈周向分布的喷嘴，优选的为等圆弧环形设置；所述喷嘴开口位置及其喷水方向正对翅片中心。如此设置的目的在于将使得从喷嘴而出的喷淋水直接到达翅片，减少喷淋水的热能损失，直接作用于翅片，提高热交换效率。
12.进一步地，沿着液氮进入汽化器流向布置有a个喷管，且a个所述喷管上的喷嘴数
量沿着液氮流向呈递减趋势；其中a≥3。沿着液氮的流向，汽化器的能量衰减，在等水温的喷淋水下，所需要的水量逐渐减小，为了提高喷淋水的循环利用绿，喷嘴数量沿着液氮流向呈递减趋势；优选的，呈等差数列递减。在本技术方案中，可以采用喷管长度逐渐变短的方式实现，每个喷管上相邻两层的喷嘴间距均相同。液氮汽化器按照液氮流向靠近进口的翅片温度最低，需要的换热量最大，靠近出口的翅片温度较高，需要的换热量较小，因此喷淋管件数量和喷水量可以按照液氮流向依次递减，以提高喷水换热效率。
13.进一步地，将a个所述喷管按照液氮流向分为3组，依次定义为a1组、a2组、a3组，每组数量分别为a1个、a2个、a3个，其中a1＝a3＝a/3，a＝a1+a2+a3(a/3不为整数时向下取整)；如此设置是为了在保证喷淋水对翅片进行热交换效率的同时，减少喷淋水的用量。其中：a1组设有第一喷管总阀，每个喷管的喷嘴设有6层，每层4个；a2组设有第二喷管总阀，每个喷管的喷嘴设有4层，每层4个；a3组设有第三喷管总阀，每个喷管的喷嘴设有2层，每层4个。
14.进一步地，所述喷淋系统还包括用于将外部水源的水泵出的水泵，及与外部水源连接的出水管汇，所述出水管汇设有多个出水分支，1个或多个所述出水分支汇入换热器；所述喷淋系统还包括向喷淋管件输水的回水管汇，所述回水管汇设有多个回水分支，1个或多个所述回水分支与换热器连通后汇入回水管汇；所述喷淋系统还包括设置在所述出水分支上的第一阀门，设置在所述回水分支上的第二阀门，及温度传感器和压力表；所述出水管汇及回水管汇上均设有温度传感器和压力表。
15.在本方案中，水泵可以设置仅用于将外部水源泵出，也可设置在外部水源与换热器或出水管汇之间的管道上，用于将外部水源泵出后输送至换热器或者出水管汇内，为了更好的控制泵水的时间，可以在外部水源与出水管汇之间的管道上设置管道阀门；设置多个出水分支的目的在于可以通过控制某个或某几个出水分支的通断，来控制流入换热器的水量，根据船舶冷却所需水量和惰化用氮气量的需要，精准的控制冷却水的流量；设置第一阀门或第二阀门是为了控制每个出水分支或回水分支的开关，操作便捷，通过温度传感器和压力表来监测出水管汇或者外部水源收集经过汽化器的翅片热交换后的外部水的水温，根据温度和压力值决定是否触发第一阀门或第二阀门，或者触发几个第一阀门或第二阀门，调整流入换热器的水量和水温；其次当配置多个汽化器接入船上不同位置的多个换热器进行冷却时，可以通过出水分支直接接入不同的换热器即可，操作简便，灵活性高。
16.进一步地，所述系统还包括多个设置在出水管汇上的出水备用接口、多个设置在回水管汇的回水备用接口；还包括多个数量相同的外部水源和汽化器，一个汽化器和一个外部水源呈上下布置组成一个循环组件。每个外部水源通过一个出水备用接口接入出水管汇，每个汽化器通过一个回水备用接口接入回水管汇。外部水源与出水管汇之间的管道上均设有管道阀门。也就是说多个所述汽化器采用并联方式连接。在本技术方案中，多个循环组件特别适合移动式使用，根据船舶上需要冷却的终端设备数量和惰化需要的液氮的多少，配置多组循环组件接入船上不同位置的多个换热器进行冷却或对多个液货舱进行惰化，组装简单效果好。
17.本发明还提供另一种技术方案：一种lng船用冷却惰化系统的控制方法，所述系统还包括控制盘，所述控制盘与出水管汇上的温度传感器信号连接；当出水管汇的温度t到达阈值t1时，触发h模式，通过第一喷管总阀控制a1组的喷管打开进行喷淋；当出水管汇的温
度t到达阈值t2时，触发hh模式，通过第二喷管总阀控制a2组的喷管打开进行喷淋；当出水管汇的温度t到达阈值t3时，触发hhh模式，通过第三喷管总阀控制a3组的喷管打开进行喷淋。
18.在本技术方案中，水泵输送外部水进入船舶进行循环冷却换热器，换热器用于冷却船舶上的终端设备，从换热器出口回来的水温度上升，经过喷淋汽化器的翅片后被冷却温度下降，温度传感器提前设定阈值用于触发温度模式，设置三级模式，分别是h、hh、hhh三级模式，对应的温度阈值分别是t1、t2、t3，通过控制参与本系统的喷管数量来控制与汽化器进行热交换的效率，实现更精确的控制。
19.进一步地，40℃＞t3＞t2＞t1＞10℃。
20.进一步地，所述系统还包括多个设置在出水管汇上的出水备用接口、多个设置在回水管汇的回水备用接口；所述系统还包括多个采用并联方式连接的换热器及多个采用并联方式连接的汽化器；所述控制盘还与回水管汇上的温度传感信号连接；设定低温模式阈值t4，高温模式阈值t5；所述温度传感器的温度t到达低温模式阈值t4，控制盘控制启用多个出水分支和回水分支，将多个换热器并联接入所述系统；所述温度传感器的温度t到达高温模式阈值t5，控制盘控制启用多个出水备用接口和回水备用接口，将多个汽化器并联接入所述系统。在本技术方案中，通过回水备用接口和出水备用接口控制参与本系统的汽化器和换热器的数量，并通过控制盘信号连接，实现精准的自动化运行。
21.与现有技术相比，本发明具有如下有效效果：冷却惰化系统简单实用紧凑，特别适合移动式使用，根据船舶冷却水量和惰化用氮气量的需要，可以配置多组由一个汽化器和一个外部水源呈上下布置组成的循环组件接入船上不同位置的多个换热器进行冷却或对多个液货舱进行惰化；冷却惰化系统提供循环水用于船上换热器冷却，回水的热水喷淋在液氮汽化器上，增加汽化器工作效率；喷管上的喷嘴呈多层分布，喷嘴呈现环形阵列，喷嘴开口位置及其喷水方向正对翅片中心，喷淋效果佳；设置有第一阀门和第二阀门及温度传感器和压力表，以实现对多台换热器、多个汽化器、多个液货舱和多个喷淋管件的精准控制。
附图说明
22.图1为本发明的系统图。
23.图2为本发明中实施例1中翅片与喷管的分布图。
24.图3为本发明中实施例2中翅片与喷管的分布图。
25.图4为图2或图3中c-c的剖面图。
26.图5为本发明中实施例3的系统图。
具体实施方式
27.本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。实施例1
28.如图1所示，一种lng船用冷却惰化系统及控制方法，与船体1内的换热器11、液货
舱12和终端设备13配合，终端设备13设有1个或多个，需要冷却系统进行冷却来保障运行，所述终端设备13与换热器11连接，所述系统包括喷淋系统和汽化系统。
29.所述喷淋系统包括通过管道4连接的外部水源21、出水管汇23、回水管汇24和喷淋组件；所述出水管汇23通过1个或多个出水分支28汇入管道4后接入换热器11，或者1个或多个出水分支28直接接入换热器11；所述回水管汇24的进水端设置有1个或多个回水分支29，外部水源的水如图中实心箭头所示，通过管道4流经换热器11后再经管道4汇入回水管汇24中，或者通过1个或多个回水分支29直接汇入回水管汇24中，从回水管汇24中流出的水通过管道4流入喷淋管件喷出。
30.优选的，所述喷淋系统还包括设置在外部水源21与出水管汇23之间管道上的水泵22及管道阀门221，还包括与回水管汇24连接的温度传感器26和压力表27，还包括设置在每一个出水分支28上的第一阀门281。
31.优选的，所述喷淋系统还包括设置在回水管汇24出水端的管道4上的管道阀门221，还包括与出水管汇23或外部水源21连接的温度传感器26和压力表27，还包括设置在每一个回水分支29上的第二阀门291。
32.所述汽化系统包括液氮罐31和汽化器32，所述液氮罐31的液化氮经过汽化器32汽化后输送至液货舱12惰化。所述汽化器32可采用翅片汽化器，其包含翅片321，每个翅片321呈竖直平行分布，每个翅片321之间通过液氮管连接，如图中空心箭头所示，液氮罐31内的液氮经过汽化器32的汽化后，通过低温软管134输送至船舶1上的液货舱12内惰化。
33.优选的，外部水源21设置在岸边，可以是水槽或者储水罐，使喷淋管件内升温后的外部水从汽化器32的上方或者内部喷射而出，淡化汽化器32周围的白雾，部分外部水直接喷在汽化器32上，实现去除凝霜的效果。本实施例中喷向汽化器32的水最后被收集在外部水源21内，或者将水槽放置在汽化器32底部，直接收集经过汽化器32的水，实现外部水源的循环利用。优选的，可以将本实施例案中的外部水源21设置在汽化器32的底部，使得喷淋水与汽化器32换热后自由落体被收集在外部水源21，外部水源21放置在汽化器32底部，直接收集经过汽化器32的水，实现外部水源21的直接循环利用，减少管道件的使用。
34.结合图1和图2所示，所述喷淋管件25设有多个，每个所述喷淋管件25均包括多个并列连接的喷管251，本实施例以3个并列连接的喷管251为例进行说明。所述汽化器32包括多个呈阵列分布的翅片321；多个所述翅片321与多个所述喷管251间隔分布。
35.多个所述喷管251和多个所述翅片321的关系如下：多个所述翅片321呈m行*n列的矩形分布，多个所述喷管251呈(m-1)行*(n-1)列的矩形分布，每个喷管251的周向均有4个翅片321，其中m≥4且n≥4。
36.本实施例中，以m＝4且n＝4为例进行说明，每相邻两行翅片321且每相邻两列翅片321之间均设置有喷管251，使得每一个1*1矩形分布的翅片块的形心中都设有一个喷管251，也就是说，4*4矩阵设置的翅片中间隔设置有3*3矩阵分布的喷管251，如此设置可以使得喷淋水与汽化器的热交换效率达到最高，且充分利用每一个喷管251在周向喷水。
37.如图2所示，沿着液氮进入汽化器32流向布置有a个喷管251，且a个所述喷管251上的喷嘴252数量沿着液氮流向呈递减趋势；其中a≥3。沿着液氮的流向，汽化器的能量衰减，在等水温的喷淋水下，所需要的水量逐渐减小，为了提高喷淋水的循环利用绿，喷嘴数量沿着液氮流向呈递减趋势；优选的，呈等差数列递减。液氮汽化器32按照液氮流向靠近进口的
翅片321温度最低，需要的换热量最大，靠近出口的翅片321温度较高，需要的换热量较小，因此喷淋管件25数量和喷水量可以按照液氮流向依次递减，以提高喷水换热效率。
38.如图2所示，本实施例中以3个并列分布的喷淋管件25为例进行说明，每个喷淋管件25均含有3个喷管251。按照图中空心箭头所示的液氮流向，将a个所述喷管251按照液氮流向分为3组，依次定义为a1组、a2组、a3组，每组数量分别为a1个、a2个、a3个，其中a1＝a3＝a/3，a＝a1+a2+a3(a/3不为整数时向下取整)；其中：a1组设有第一喷管总阀2541，a2组设有第二喷管总阀2542，a3组设有第三喷管总阀2543。在本实施例中，a1＝a2＝a3＝1。
39.如图4所示，多个所述喷嘴252均匀设置在喷管251的管壁，所述喷管251底部设有管堵253。喷管251的轴向上间隔设置有多个喷嘴圈，每个喷嘴圈在喷管的周向上间隔设置有多个喷嘴252，保证喷管251均匀的从上至下的向翅片321进行喷水，设置管堵253的目的在于，控制外部水仅从喷管251的管壁喷出，不从底部漏出，使得外部水从上至下的流动，充分继续热交换。
40.如图4所示，所述喷管251上的喷嘴252在轴向上呈多层分布；同层喷嘴252设置有为多个呈周向分布的喷嘴，优选的为等圆弧环形设置；所述喷嘴252开口位置及其喷水方向正对翅片321中心。如此设置的目的在于将使得从喷嘴而出的喷淋水直接到达翅片，减少喷淋水的热能损失，直接作用于翅片，提高热交换效率。
41.在本实施例中，可以采用喷管长度逐渐变短的方式实现，每个喷管上相邻两层的喷嘴间距均相同，如图4所示：左侧的a1组每个喷管251的喷嘴252设有6层，每层4个；中间的a2组每个喷管251的喷嘴252设有4层，每层4个；右侧的a3组每个喷嘴252的喷管251设有2层，每层4个。如此设置是为了在保证喷淋水对翅片进行热交换效率的同时，减少喷淋水的用量。
42.以水槽作为外部水源来说明本系统的工作过程为：当lng船靠岸修理期间，将本系统接入船上的换热器11和液货舱12，水泵22开始工作，将水槽设置在汽化器32底部，水槽内的水通过管道4输送至换热器11对终端设备13进行冷却，水与终端设备13在换热器11内进行热交换，升温后的水经过管道4输送至喷淋管件的喷管251内，从喷嘴252向汽化器喷出。在此过程中，液氮罐31内的液氮经过汽化器32的翅片321，从喷嘴252喷出的喷淋水保持与正对翅片321中心的方向喷出后与翅片321进行热交换，喷淋水降温后自由落地落入位于汽化器底部的水槽，完成喷淋水的收集后循环使用，同时汽化器接受喷淋水热交换后，防止汽化器周围产生白雾等阻碍视线并除去翅片上的凝霜和结冰。经过汽化器后液氮相变成氮气经过低温软管134输送至船内的液货舱12进行惰化作业。
43.此外，本实施例中也适用于多个换热器11的船舶，在运行时，当回水管汇24上的温度传感器26感测到的温度超过阈值t4时，通过多个出水分支28和回水分支29连通多个换热器11，将多个换热器11并联接入所述系统。优选的，t4＝20℃。。实施例2
44.如图3所示，本实施例与实施例1的不同之处仅在于：多个所述翅片321呈m行*n列的矩形分布，多个所述喷管251呈(m/2)行*(n/2)列的矩形分布，每个喷管251的周向均有4个翅片321，其中m≥6且n≥6；当m或n为奇数时，(m/2)行或(n/2)列向上取整。
45.在实施例中，以m＝6且n＝6为例进行说明，将每相邻两行，且每相邻两列的翅片作为一组翅片，在所述一组翅片的中间设置一个喷管，使得4个翅片321及其中心的1个喷管
251作为一个单元组，由3*3个矩阵分布的此单元组构成喷淋管件及汽化器的分布规则。如此设置，使得1个喷管251可以同时对4个翅片321喷水，每个翅片321均有且仅有一个喷管251进行喷水，在保证喷淋水与汽化器32的热交换效率的同时尽量少的设置喷管251，节约成本，简化本系统的部件。实施例3
46.如图5所示，所述系统包括多个外部水源21、多个汽化器32和多个液货舱12，分别采用并联方式接入系统。本实施例中每个汽化器32均与喷淋管件25结合使用，每个汽化器32与每个喷淋管件25的结构、相对位置和布置方式与实施例1或实施例2中相同。
47.所述系统还包括多个设置在出水管汇23上的出水备用接口231、多个设置在回水管汇24的回水备用接口241。
48.本实施例中以两个外部水源21、两个汽化器32和两个液货舱12为例进行说明。
49.如图5所示，一个汽化器和一个外部水源呈上下布置组成一个循环组件。两个水槽分别通过管道4并联接入出水管汇23，每个管道4上均设有水泵22及管道阀门221，外部水源21的水经过出水管汇23后，通过1个或多个出水分支231接入1个换热器11或多个换热器11；从换热器11升温后的水经1个或多个回水分支241接入回水管汇24，再分别通过两个管道4流入喷淋管件25内，从喷管251的喷嘴252保持与正对翅片321中心的方向喷出，与翅片321进行热交换。
50.本实施例中，两个汽化器32分别通过低温软管134与船舶1上的液货舱12连接，并联接入系统。两个汽化器32的液氮来源可以一个液氮罐31，也可以是两个液氮罐31，也就是说本实施例中可以配置两套汽化系统。
51.本实施例中系统在运行时，当回水管汇24上的温度传感器26感测到的温度超过阈值t5时，通过多个出水备用接口231和回水备用接口241连通多个汽化器32，将多个汽化器32并联接入所述系统。优选的，t5＝50℃。
52.本实施例特别适合移动式使用，在实际应用过程中，可以将外部水源和汽化器设置为上下一体结构，根据船舶冷却所需水量和惰化用氮气量的需要，配置多组外部水源和汽化器接入船上不同位置的多个换热器进行冷却或对多个液货舱进行惰化。实施例4
53.一种lng船用冷却惰化系统的控制方法，基于实施例1中的系统实现，所述系统还包括控制盘，所述控制盘与出水管汇23上的温度传感器26信号连接；如图2或图3所示，当出水管汇23的温度t到达阈值t1时，触发h模式，通过第一喷管总阀2541控制a1组的喷管251打开进行喷淋；当出水管汇23的温度t到达阈值t2时，触发hh模式，通过第二喷管总阀2542控制a2组的喷管251打开进行喷淋；当出水管汇23的温度t到达阈值t3时，触发hhh模式，通过第三喷管总阀2543控制a3组的喷管251打开进行喷淋。
54.在本实施例中，水泵输送外部水进入船舶进行循环冷却换热器，换热器用于冷却船舶上的终端设备，从换热器出口回来的水温度上升，经过喷淋汽化器的翅片后被冷却温度下降，温度传感器提前设定阈值用于触发温度模式，设置三级模式，分别是h、hh、hhh三级模式，三级模式对应的温度阈值分别是t1、t2、t3，通过控制参与本系统的喷管251数量来控制与汽化器32进行热交换的效率，实现更精确的控制。
55.优选的，40℃＞t3＞t2＞t1＞10℃。例如：阈值t3＝25℃，t2＝18℃，t1＝12℃。
实施例5
56.如图1所示，本实施例提供另一种lng船用冷却惰化系统的控制方法，基于实施例1中的系统实现，所述控制盘与回水管汇24上的温度传感信号连接，设定低温模式阈值t4，高温模式阈值t5；所述系统还包括多个设置在出水管汇23上的出水备用接口231、多个设置在回水管汇24的回水备用接口241。
57.所述系统还包括多个采用并联方式连接的换热器11及多个采用并联方式连接的汽化器32，每一个汽化器32与一个出水备用接口231联动，每一个换热器11与一个回水备用接口241联动。所述温度传感器26的温度t到达低温模式阈值t4，控制盘控制启用多个回水备用接口241，将多个换热器11并联接入所述系统；所述温度传感器26的温度t到达高温模式阈值t5，控制盘控制启用多个出水备用接口231，将多个汽化器32并联接入所述系统。通过回水备用接口241和出水备用接口231控制参与本系统的汽化器和换热器的数量，并通过控制盘信号连接，实现精准的自动化运行。优选的，t4＝20℃，t5＝50℃。
58.显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明实施例所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：
1.一种lng船用冷却惰化系统，与船体(1)内的换热器(11)、液货舱(12)和终端设备(13)配合，终端设备(13)与换热器(11)连接，其特征在于：所述系统包括喷淋系统和汽化系统；所述汽化系统包括液氮罐(31)和汽化器(32)，所述液氮罐(31)的液化氮经过汽化器(32)汽化后，经低温软管(134)输送至液货舱(12)；所述喷淋系统包括通过管道(4)连通的外部水源(21)及喷淋管件(25)，所述外部水源(21)的水经过管道(4)流入换热器(11)对终端设备(13)进行冷却，冷却水升温后经管道(4)从喷淋管件形成喷淋水喷向汽化器(32)；所述喷淋水与汽化器(32)换热后被收集在外部水源(21)，直接收集经过汽化器的水，实现外部水源(21)的循环利用。2.根据权利要求1所述的一种lng船用冷却惰化系统，其特征在于：所述喷淋管件(25)设有多个，多个所述喷淋管件(25)均设有多个喷管(251)，多个所述喷管(251)上均设有多个喷嘴(252)；所述汽化器(32)包括多个翅片(321)；多个所述翅片(321)与多个所述喷管(251)间隔分布；多个所述喷嘴(252)均匀设置在喷管(251)的管壁，所述喷管(251)底部设有管堵(253)。3.根据权利要求2所述的一种lng船用冷却惰化系统，其特征在于：多个所述翅片(321)呈m行*n列的矩形分布，多个所述喷管(251)和多个所述翅片(321)的关系如下：多个所述喷管(251)呈(m-1)行*(n-1)列的矩形分布，每个喷管(251)的周向均有4个翅片(321)，其中m≥4且n≥4；或者，多个所述喷管(251)呈(m/2)行*(n/2)列的矩形分布，每个喷管(251)的周向均有4个翅片(321)，其中m≥6且n≥6；当m或n为奇数时，(m/2)行或(n/2)列向上取整。4.根据权利要求3所述的一种lng船用冷却惰化系统，其特征在于：所述喷管(251)上的喷嘴(252)在轴向上呈多层分布；同层喷嘴(252)设置有为多个呈周向分布的喷嘴；所述喷嘴(252)开口位置及其喷水方向正对翅片(321)中心。5.根据权利要求4所述的一种lng船用冷却惰化系统，其特征在于：沿着液氮进入汽化器(32)流向布置有a个喷管(251)，且a个所述喷管(251)上的喷嘴(252)数量沿着液氮流向呈递减趋势；其中a≥3。6.根据权利要求5所述的一种lng船用冷却惰化系统，其特征在于：将a个所述喷管(251)按照液氮流向分为3组，依次定义为a1组、a2组、a3组，每组数量分别为a1个、a2个、a3个，其中a1＝a3＝a/3，a＝a1+a2+a3(a/3不为整数时向下取整)；其中：a1组设有第一喷管总阀(2541)，每个喷管(251)的喷嘴(252)设有6层，每层4个；a2组设有第二喷管总阀(2542)，每个喷管(251)的喷嘴(252)设有4层，每层4个；a3组设有第三喷管总阀(2543)，每个喷管(251)的喷嘴(252)设有2层，每层4个。7.根据权利要求2～6中任一项所述的一种lng船用冷却惰化系统，其特征在于：所述喷淋系统还包括用于将外部水源(21)的水泵出的水泵(22)，及与外部水源(21)连接的出水管汇(23)，所述出水管汇(23)设有多个出水分支(28)，1个或多个所述出水分支(28)汇入换热器(11)；所述喷淋系统还包括向喷淋管件输水的回水管汇(24)，所述回水管汇(24)设有多个回水分支(29)，1个或多个所述回水分支(29)与换热器(11)连通后汇入回水管汇(24)；所述喷淋系统还包括设置在所述出水分支(28)上的第一阀门(281)，设置在所述回水分支
(29)上的第二阀门(291)，及温度传感器(26)和压力表(27)；所述出水管汇(23)及回水管汇(24)上均设有温度传感器(26)和压力表(27)。8.一种如权利要求7中所述lng船用冷却惰化系统的控制方法，其特征在于：所述系统还包括控制盘，所述控制盘与出水管汇(23)上的温度传感器(26)信号连接；当出水管汇(23)的温度t到达阈值t1时，触发h模式，通过第一喷管总阀(2541)控制a1组的喷管(251)打开进行喷淋；当出水管汇(23)的温度t到达阈值t2时，触发hh模式，通过第二喷管总阀(2542)控制a2组的喷管(251)打开进行喷淋；当出水管汇(23)的温度t到达阈值t3时，触发hhh模式，通过第三喷管总阀(2543)控制a3组的喷管(251)打开进行喷淋。9.根据权利要求8所述的一种lng船用冷却惰化系统的控制方法，其特征在于：40℃＞t3＞t2＞t1＞10℃。10.一种如权利要求7中所述lng船用冷却惰化系统的控制方法，其特征在于：所述系统还包括多个设置在出水管汇(23)上的出水备用接口(231)、多个设置在回水管汇(24)的回水备用接口(241)；所述系统还包括多个采用并联方式连接的换热器(11)及多个采用并联方式连接的汽化器(32)；所述控制盘还与回水管汇(24)上的温度传感器(26)信号连接；设定低温模式阈值t4，高温模式阈值t5；所述温度传感器(26)的温度t到达低温模式阈值t4，控制盘控制启用多个出水分支(28)和回水分支(29)，将多个换热器(11)并联接入所述系统；所述温度传感器(26)的温度t到达高温模式阈值t5，控制盘控制启用多个出水备用接口(231)和回水备用接口(241)，将多个汽化器(32)并联接入所述系统。

技术总结
一种LNG船用冷却惰化系统及控制方法，涉及LNG船舶领域，与船体内的换热器、液货舱和终端设备配合，终端设备与换热器连接，所述系统包括喷淋系统和汽化系统；所述汽化系统包括液氮罐和汽化器，所述液氮罐的液化氮经过汽化器汽化后输送至液货舱惰化；所述喷淋系统包括通过外部水源及喷淋管件，所述外部水源的水流入换热器对终端设备进行冷却，冷却水升温后从喷淋管件喷向汽化器；本发明利用临时冷却水对船舶部分设备降温后吸收的热能去补偿液氮汽化器的翅片吸收热量的不足，实现冷热能量的交换利用，节约能源。节约能源。节约能源。


技术研发人员：颜小明 孙瑞 姜军 刘鹤 吴刚 林召凯 祝贺辉 杨威
受保护的技术使用者：招商局重工（深圳）有限公司 招商局金陵船舶（南京）有限公司
技术研发日：2023.02.02
技术公布日：2023/4/21