本發(fā)明設(shè)計涉及l(fā)ng動力船舶，尤其涉及一種船用lng供氣裝置性能聯(lián)調(diào)測試系統(tǒng)及測試方法。

背景技術(shù)：

1、全球各地區(qū)對于船舶燃料燃燒產(chǎn)生的污染物排放進行了越來越嚴(yán)格的管控和限制，為應(yīng)對日益嚴(yán)格的排放法規(guī)、減少碳排放、緩解海洋污染問題，天然氣作為發(fā)熱量高、資源儲量豐富、市場價格低廉、清潔環(huán)保的能源逐漸成為船舶發(fā)動機的理想燃料之一。天然氣一般以-162℃液態(tài)的形式存儲在lng儲罐中，因此需要設(shè)置配套的設(shè)備將lng氣化加熱至25℃/45℃后供給船舶發(fā)動機燃燒使用，這一lng存儲與輸送、氣化與加熱的過程裝置被稱為船用lng供應(yīng)系統(tǒng)。隨著lng船舶的發(fā)展，船用lng供應(yīng)系統(tǒng)也成為研究的重點和熱點。

2、近幾年來，現(xiàn)有技術(shù)大都直接使用lng進行氣化穩(wěn)態(tài)和動態(tài)測試，對管路和設(shè)備等安全考慮存在一定的不足，測試完成后直接排放lng，測試危險性非常大。

3、一些已公開的專利涉及了相關(guān)的部分設(shè)備和技術(shù)。申請?zhí)枮?01620499282.9，名稱為“一種lng儲罐供氣性能實驗裝置”，針對車載lng儲罐供氣性能的研究，設(shè)計了實驗裝置以檢測儲液罐的性能。該專利僅針對儲液罐的性能設(shè)計了實驗裝置，系統(tǒng)性能測試不完全，測試內(nèi)容單一，不能進行系統(tǒng)化測試。

4、同時，對lng測試時，測試壓力均為恒定值，不能簡單實現(xiàn)對壓力的調(diào)節(jié)，不能快速的在不同壓力下對lng進行測試。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種船用lng供氣裝置性能聯(lián)調(diào)測試系統(tǒng)及測試方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中不能同時實現(xiàn)在不同溫度、壓力下對lng供氣系統(tǒng)進行測試的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明提供了一種船用lng供氣裝置性能聯(lián)調(diào)測試系統(tǒng)，包括：

3、lng氣化穩(wěn)態(tài)及動態(tài)測試單元、lng流動與換熱性測試單元、水乙二醇循環(huán)單元；

4、lng氣化穩(wěn)態(tài)及動態(tài)測試單元通過氮氣給液氮增壓，同時通過氮氣與液氮混合代替lng進行l(wèi)ng在模擬不同船舶負(fù)荷和溫度下的氣化穩(wěn)態(tài)及動態(tài)測試；

5、lng流動與換熱性測試單元通過高壓ng對lng的壓力進行調(diào)整，進行l(wèi)ng在不同壓力和溫度下的流動與換熱性測試；

6、水乙二醇循環(huán)單元通過調(diào)節(jié)水乙二醇的溫度調(diào)節(jié)兩個測試單元中的測試溫度。

7、進一步地，所述lng氣化穩(wěn)態(tài)及動態(tài)測試單元包括：

8、n2儲罐1、第一電磁閥2、液氮罐3、第一低溫流量計4、第一混合罐5、第一過濾器6、第二低溫流量計7、第一換熱器8、第二換熱器9、第一止回閥10、第二混合罐11、第一空氣復(fù)溫器12、第二電磁閥13；

9、液氮罐3、第一低溫流量計4、第一混合罐5、第一過濾器6、第二低溫流量計7、第一換熱器8的冷源管路、第二換熱器9的冷源管路、第一止回閥10、第二混合罐11、第一空氣復(fù)溫器12通過管路依次串接；n2儲罐1通過第一電磁閥2與液氮罐3管路連接；n2儲罐1通過第二電磁閥13與第一混合罐5管路連接；第一換熱器8、第二換熱器9的熱源管路與水乙二醇循環(huán)單元管路連接。

10、進一步地，所述lng流動與換熱性測試單元包括：依次首尾管路連接形成環(huán)路的lng儲罐26、第四低溫流量計27、第一換熱芯體28、第五低溫流量計29、第二換熱芯體30、第三止回閥31、第二空氣復(fù)溫器32、天然氣增壓泵33、高壓ng儲罐34、第二啟閉閥39；第一換熱芯體28、第二換熱芯體30至于水乙二醇環(huán)境中。

11、進一步地，所述船用lng供氣裝置性能聯(lián)調(diào)測試系統(tǒng)還包括：第三低溫流量計14、第三換熱器36、第一啟閉閥35、第一低溫泵37、第三過濾器38、第四止回閥40；

12、液氮罐3、第三低溫流量計14、第三換熱器36的冷源管路、第四止回閥40、第二混合罐11依次通過管路串接；高壓ng儲罐34、第一啟閉閥35、第三換熱器36的熱源管路、第一低溫泵37、第三過濾器38、lng儲罐26依次通過管路串接。

13、進一步地，所述水乙二醇循環(huán)單元包括：

14、水乙二醇儲罐17、緩沖罐18、水乙二醇泵19、第二過濾器20、第二止回閥21、第一電加熱器16、第三電磁閥15、第二電加熱器22、第四電磁閥23、第三電加熱器24、第五電磁閥25；

15、水乙二醇儲罐17、緩沖罐18、水乙二醇泵19、第二過濾器20、第二止回閥21的一端依次通過管路串接；第二止回閥21的另一端分別與第一電加熱器16、第二電加熱器22、第三電加熱器24的進液口管路連接；第一電加熱器16的出液口、第三電磁閥15、第二換熱器9的熱源管路、第一換熱器8的熱源管路、緩沖罐18的進液口依次通過管路串接；第二電加熱器22的出液口、第四電磁閥23、第一換熱芯體28所處的水乙二醇環(huán)境、緩沖罐18的進液口依次通過管路串接；第三電加熱器24的出液口、第五電磁閥25、第二換熱芯體30所處的水乙二醇環(huán)境、緩沖罐18的進液口依次通過管路串接。

16、本發(fā)明還提供了一種船用lng供氣裝置性能聯(lián)調(diào)測試方法，包括：

17、lng氣化穩(wěn)態(tài)及動態(tài)測試過程、lng流動與換熱性測試過程，其中，lng氣化穩(wěn)態(tài)及動態(tài)測試過程包括如下步驟：

18、步驟a1：在緩沖罐18中配比水乙二醇溶液到測試設(shè)定濃度值，控制第一電加熱器16加熱水乙二醇直至測試設(shè)定溫度；

19、步驟a2：開啟第一電磁閥2、第一低溫流量計4、第二低溫流量計7、第一止回閥10、第三電磁閥15，

20、當(dāng)?shù)谝换旌瞎?的溫度未達(dá)到測試設(shè)定值時，開啟第二電磁閥13，調(diào)節(jié)第一低溫流量計4、第二電磁閥13的流量直至第一混合罐5的溫度達(dá)到測試設(shè)定值；

21、步驟a3：調(diào)整第二低溫流量計7的流量模擬船舶各變工況，獲取第一換熱器8、第二換熱器9的進出口溫度和壓力，通過獲取的溫度和壓力反應(yīng)lng氣化穩(wěn)態(tài)及動態(tài)，完成在不同船舶工況下的lng氣化穩(wěn)態(tài)及動態(tài)測試過程。

22、進一步地，所述lng流動與換熱性測試過程，包括如下步驟：

23、步驟b1：在緩沖罐18中配比水乙二醇溶液到測試設(shè)定濃度值，控制第二電加熱器22、第三電加熱器24加熱水乙二醇直至測試設(shè)定溫度；

24、步驟b2：開啟第四電磁閥23、第五電磁閥25、第四低溫流量計27、第五低溫流量計29、第三止回閥31、天然氣增壓泵33、第二啟閉閥39，

25、通過第二啟閉閥39調(diào)節(jié)lng儲罐26內(nèi)的壓力達(dá)到測試設(shè)定值；通過調(diào)節(jié)第四低溫流量計27調(diào)節(jié)第一換熱芯體28中l(wèi)ng的流速達(dá)到測試設(shè)定值；通過第二電加熱器22調(diào)節(jié)第一換熱芯體28所處的水乙二醇環(huán)境的溫度達(dá)到測試設(shè)定值；

26、步驟b3：調(diào)節(jié)第五低溫流量計29的流量、第三電加熱器24的加熱溫度，改變第二換熱芯體30所處的水乙二醇環(huán)境溫度以及第二換熱芯體30中l(wèi)ng的流速，獲取第二換熱芯體30的換熱量，完成在某一壓力下不同流速和溫度環(huán)境的lng流動與換熱性測試。

27、進一步地，在所述lng流動與換熱性測試過程結(jié)束后還包括：

28、開啟第三低溫流量計14、第三換熱器36、第四止回閥40、第一啟閉閥35、第一低溫泵37，通過高壓ng儲罐34中的ng在第三換熱器36中和液氮換熱對lng進行補充。

29、進一步地，所述lng氣化穩(wěn)態(tài)及動態(tài)測試過程與lng流動與換熱性測試過程可以單獨或同時進行。

30、本發(fā)明的有益效果：

31、本發(fā)明與已有技術(shù)相比，實驗系統(tǒng)安全可靠性和經(jīng)濟性顯著提高，同時對船用lng供氣系統(tǒng)綜合性能可以開展聯(lián)調(diào)測試：既可以對整套供氣系統(tǒng)綜合性能開展安全可靠的實驗，又可以對關(guān)鍵設(shè)備的性能和參數(shù)進行實驗研究，同步獲得lng供氣系統(tǒng)性能、各個模塊運行特性，以及l(fā)ng在換熱芯體中的物性和換熱性能參數(shù)。

32、本發(fā)明可彌補lng穩(wěn)態(tài)和動態(tài)測試的相關(guān)技術(shù)實驗系統(tǒng)空白。用惰性的ln2和n2混合，代替lng完成氣化穩(wěn)態(tài)及動態(tài)實驗流程，其安全性能大大提高，同時n2作為液氮儲罐增壓裝置，既可以保持液氮儲罐的壓力，也可以根據(jù)測試要求隨時改變液氮儲罐的壓力，實現(xiàn)不同壓力下的測試。

33、本發(fā)明采用lng閉路循環(huán)開展實驗，通過加入高壓ng儲罐對lng儲罐中壓力的調(diào)整，克服了現(xiàn)有裝置不能測定低溫lng在不同溫度和壓力時，流動狀態(tài)下?lián)Q熱特性的不足。

34、本發(fā)明在lng流動和換熱性能實驗中通過液氮冷卻回收，減少lng的儲存和使用，降低了lng使用風(fēng)險。