LNG船改造成浮式天然气装置中的电气设计.pdf

船 舶 与 海 洋 工 程年 第卷 第期（总 第期）收 稿 日 期：作 者 简 介：周 伟，男，工 程 师，年 生。年 毕 业 于 上 海 海 事 大 学 轮 机 工 程（船 舶 电 子 电 气）专 业，主 要 从 事 船 舶 电 气设 计 方 面 的 工 作。：櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅殯殯殯殯 电 气 与 自 动 化船 改 造 成 浮 式 天 然 气 装 置 中 的 电 气 设 计周伟（上 海 惠 生 海 洋 工 程 有 限 公 司，上 海）摘 要：以 将 一 艘 采 用 汽 轮 机 推 进 方 式 的 液 化 天 然 气（，）船 改 造 成 浮 式 天 然 气 装 置 的 项 目为 例，对 改 造 过 程 中 涉 及 的 主 要 电 气 系 统 进 行 阐 述，包 括 电 力 系 统 改 造、电 力 负 荷 分 析、火 气 系 统、应 急 切 断 系 统 和船 岸 连 接 系 统 等。在 此 基 础 上，提 出 将船 改 造 为 浮 式 天 然 气 装 置 的 快 速、经 济 的 方 案，为 后 续 类 似船 改 造项 目 的 开 展 提 供 参 考。关 键 词：液 化 天 然 气（）船；浮 式 天 然 气 装 置；改 造；应 急 切 断中 图 分 类 号：；文 献 标 志 码：文 章 编 号：（）（，）：（），：；引言随 着 社 会 和 经 济 的 快 速 发 展，电 能 变 得 越 来 越 重 要，目 前 我 国 已 完 成 电 能“村 村 通”工 程，而 非 洲、东 南 亚等 地 区 仍 存 在 缺 乏 电 力 供 应 的 情 况，需 通 过 电 能 带 动 经 济 的 发 展 和 基 础 设 施 建 设。上 海 惠 生 海 洋 工 程 有 限 公 司 于年 启 动 了 快 速 发 电 项 目，该 项 目 主 要 由 一 艘 浮 式 天 然 气 装 置（，）和 一 艘 的 浮 式 发 电 船（，）组 成，为提 供 天 然 气，由上 的 燃 气 轮 机 发 电 机 组 发 电，并 由 变 压 器 将 电 压 升 至 或。使 用 天 然 气 这 种 清 洁 能 源 发 电，可 有 效 减 少 污 染 物 排 放，环 保 效 果 十 分 显 著。该是 由 一 艘 万的 液 化 天 然 气（，）船 改 造 而 成 的，该 船 配 有 双 燃 料 锅 炉，以 自 然 蒸 发、强 制 蒸 发 的 天然 气 或 重 油 为 燃 料，产 生 高 压 水 蒸 气 驱 动 蒸 汽 轮 机 和 蒸 汽 透 平 发 电 机 运 转。该 船 于年 在 日 本 三 井 造 船 厂 建 造 完 成，总 长，宽 ，型 深 ，设 计 吃 水 ，总 吨 位 为，配 有个罐 型 液 货 舱，总 载 货 量 约 为 万（）。该采 用 的“主 锅炉主 透 平”模 式 相 比 双 燃 料 主 机，在 燃 料 消 耗 方 面 差 距 较 大，在运 输 市 场 竞 争 中 处 于 相 对 劣 势 地 位，因 此 一 般 会 将 这 类改 造 成使 用。根 据 现 有 案 例，电 气 系 统 的 改 造 是 其 中 的 重 点。船 电 力 系 统 概 述该 船 的 电 站 由台 的 蒸 汽 透 平 低 压 发 电 机、台 的 低 压 柴 油 发 电 机 和台 的 低 压 柴 油 应 急 发 电 机 组 成。原 船 的 电 力 系 统 主 要 由 主配 电 板、液 货 配 电 板 和 应 急 配 电 板 构 成，其 中：主 配 电 板 通 过个 空 气 开 关 被 分 成段，分 别 布 置 于 独 立 的个 房 间 内，每 段 主 配 电 板 各 由台 蒸 汽 透 平 发 电 机 供 电，同 时 备 用 柴 油 发 电 机 可 通 过 接 线 端 子 箱 分 别 向段母 排 供 电；液 货 配 电 板 被 分 成 独 立 的段 母 排，布 置 于个 独 立 房 间 内，由 主 配 电 板和 主 配 电 板分 别 供电；应 急 配 电 板 通 过 隔 离 开 关 被 分 成段，由 应 急 发 电 机 和 岸 电 箱 供 电，分 别 连 接 主 配 电 板、主 配 电 板和液 货 配 电 板。图为 改 造 后 全 船 电 力 系 统 单 线 图（包 含 原 船 电 力 系 统 单 线 图）。从 图可 知，原 船 电 力 系 统的 可 靠 性 相 对 较 高，当 某 台 主 发 电 机 或 某 段 主 配 电 板 发 生 故 障 时，可 快 速 隔 离 故 障 段 配 电 板，若 此 时 全 船 负荷 需 求 增 大，可 将 备 用 发 电 机 并 入 非 故 障 段 配 电 板，以 提 高 供 电 的 可 靠 性。图改 造 后 全 船 电 力 系 统 单 线 图周伟：船 改 造 成 浮 式 天 然 气 装 置 中 的 电 气 设 计电 力 系 统 改 造 方 案本 文 中 的在船 上 增 加 再 汽 化 模 块 将汽 化，通 过 管 道 将 其 供 给使 用。根 据 工 艺 需求，需 新 增 再 汽 化 模 块、水乙 二 醇 模 块、压 缩 机 模 块、海 水 加 热 泵、干 粉 系 统、水 喷 淋 系 统 和 其 他 辅 助 系 统。对 于 电 气 专 业 来 说，需 增 加 再 汽 化 配 电 板、独 立 启 动 器、分 电 箱、火 气 系 统（，）、应 急 切断（，简 称系 统）、再 汽 化 控 制 系 统、船 岸 连 接（，）系 统 和其 他 辅 助 系 统，将 新 系 统 与 原 船 系 统 整 合 并 布 置 在 合 适 的 位 置。对 于 大 汽 化 量 的改 造 项 目 而 言，目 前 普 遍 采 用 的 方 案 是 在 船 尾 增 加 发 电 模 块 单 元，在 船 尾 绞 缆 机上 方 位 置 处 增 加 新 机 舱，安 装双 燃 料 发 电 机、燃 油 分 油 机、滑 油 分 油 机、发 电 机 供 气 单 元、发 电 机水 雾 保 护 系 统、气 体 保 护 系 统、发 电 机 报 警 系 统、排 气 系 统、燃 油 系 统、通 风 系 统、污 水 污 油 系 统、内 通 系统 和 中 压 配 电 系 统。对 于 本 文 所 述 项 目 而 言，汽 化 量 较 小，为 ，相 应 的 设 备 功 率 也 较小，对 比 原船 与的 电 力 负 荷 数 据（见 表和 表）可 知，的 负 荷 率 小 于 原 来 的 卸 货 工 况，综 合短 路 电 流 计 算 书 和 协 调 性 保 护 报 告 的 结 果 来 看，原 来 的 发 电 机 组 完 全 能 满 足 改 造 项 目 的 需 求，同 时 经 商 务 部门 核 算 完 运 营 成 本 和 新 增 双 燃 料 发 电 机 组 的 投 入 成 本 之 后，项 目 组 决 定 保 留 原 船 的 发 电 机 组 配 置。如 图所 示，该 项 目 中 的 再 汽 化 配 电 板 分 别 通 过 空 气 开 关和与 主 配 电 板和 主 配 电板连 接，同 时 再 汽 化 配 电 板 中 间 由 空 气 开 关分 成段，其 分 断 策 略 为。在 正 常 工 况 下，保 持、和闭 合，和断 开；当 有 故 障 或 需 检 修 时，保 持、和闭 合，和断 开，或 保 持、和闭 合，断 开。上 述 配 置 能 保 证 再 汽 化 模 块、压 缩 机 模 块 和 水乙 二 醇 模 块 供 电 的 可 靠 性 和 灵 活 性。表原船 的 电 力 负 荷设 备靠 泊航 行进 出 港装 货卸 货总 负 载 发 电 机 配 置（台）发 电 机 负 荷 率 表 的 电 力 负 荷设 备停 产正 常 生 产生 产装 货总 负 载 发 电 机 配 置（台）发 电 机 负 荷 率 图改 造 系 统 框 架重 要 电 气 系 统 改 造在船 改 造 过 程 中，有 很 多 电 气 系 统 需 按 相 应 的规 范 和 需 求 重 新 设 计 或 改 造，以 适 应的 要 求，其系 统 和的 改 造 尤 为 重 要。整 个 项 目 中 对 几 个 重 要 系 统 的 改 造 见 图，其 中：改造 中 需 新 增 的 设 备 或 系 统 包 含 再 汽 化 控 制 系 统、系统、气 体 探 头、火 焰 探 头、辅 助 系 统 报 警 信 号 和再 汽 化 配 电 板；浮 式 发 电 船 和加 注 船 是在 作业 或 加 注 时 靠 泊 在 其 旁 边 的 船 舶；其 他 是 原 船 的 设 备 或系 统。船 舶 与 海 洋 工 程年 第期 系 统系 统 改 造 是 该 项 目 面 临 的 最 大 挑 战 之 一。原船 的 液 货 部 分 有 一 套 独 立 的 自 动系 统，其 能通 过 手 动 按 钮 触 发，在 发 生 火 灾、货 罐 液 位 达 到 高 高 液 位 以 上、失 电 和 收 到 来 自 岸 上 的 执 行 信 号 等 情 况 下 自动 触 发。船 体 部 分 的系 统 采 用 由 继 电 器 搭 建 的 手 动 按 钮 式，当 住 宿 区 或 机 舱 部 分 发 生 火 灾 时，需 人 工 判断 切 断 风 机、油 泵 和 风 闸 等 设 备。对 于来 说，在 原 船 上 新 增 再 汽 化 模 块 相 当 于 新 增 一 个 高 风 险 的 释 放源，按 安 全 专 业 提 供 的 原 则，需 对系 统 进 行 分 级，整 合 成 自 动 触 发 的系 统，具 体 分 级 见 图。图 系 统 分 级 系 统 分 为级，层 级 由 低 到 高 分 别 为 设 备 层、层、层 和 弃 船 层。）设 备 层 切 断：一 旦 设 备 本 身 出 现 故 障，则 切 断 设 备 运 行。）层 切 断：当 系 统 自 动 检 测 到 仪 表 气 压 力 低、生 产 模 块 出 现 气 体 泄 漏、失 火 或 人 为 按 下按钮 时，会 自 动 中 断 天 然 气 输 出，切 断 天 然 气 输 出 阀 组，以 及 泄 漏、失 火 区 域 的 设 备，同 时 发 送 信 号 给 停 靠 在 旁边 的并 触 发 设 备 层 切 断。）层 切 断：当 确 认 危 险 区 存 在 危 险 气 体，危 险 气 体 蔓 延 至 艉 部 安 全 区 空 调 机 组 和 自 然 通 风 的 进 风口 或 人 为 按 下按 钮 时，会 中 断加 注，切 断 发 电 机、锅 炉 和 配 电 板 等 设 备，关 闭 风 闸，启 动 应 急 发 电机（需 确 认 应 急 发 电 机 室 进 风 口 无 危 险 气 体），发 送 信 号 给并 触 发层 切 断。）弃 船 层 切 断：需 由 船 长 判 断 现 场 情 况 并 按 下 弃 船 按 钮，一 旦 触 发，压 力 容 器 自 动 减 压，切 断 主 发 电 机、应 急 发 电 机、舱 底 泵 和 压 载 泵，关 闭 压 载 阀，定 时 切 断系 统、广 播 系 统、内外 通 信 系 统 和 不 间 断 电源 等，并 发 送 弃 船 信 号 给 浮 式 发 电 船，触 发层 切 断。需 注 意 的 是，当 生 产 工 艺 模 块 发 生 火 灾 时，不 仅 需 执 行层 切 断，还 需 启 动 消 防 泵 和 喷 淋 泵 对 附 近模 块 或 罐 体 进 行 降 温，使 用 干 粉 系 统 灭 火。可 看 出，新 增 的系 统 需 将 许 多 气 体 探 头 和 火 焰 探 头 信 号作 为 输 入，输 出 端 需 切 断 锅 炉、配 电 板 和 风 闸 等，相 关 切 断 逻 辑 与 原 船 有 很 大 区 别，需 对 原 船 的 部 分 系 统 进 行周伟：船 改 造 成 浮 式 天 然 气 装 置 中 的 电 气 设 计有 针 对 性 的 改 动，特 别 是 应 急 发 电 机 抑 制 启 动，需 在 应 急 发 电 机 控 制 箱 内 对 应 急