氣體燃料發動機燃氣閥件單元及其總成的製作方法

2023-10-07 12:50:44

本公開一般涉及氣體燃料發動機領域，尤其涉及氣體燃料發動機燃氣閥件單元及其總成。

背景技術：

隨著國家對能源需求的不斷增長，天然氣的開發利用能夠優化中國的能源結構，有效減輕石油消耗的壓力。有效解決能源供應安全、生態環境保護的雙重問題，為實現經濟和社會的可持續發展發揮重要作用。

傳統船舶動力工業是一個對石油資源嚴重依賴的行業。船舶動力提高利用天然氣資源的力度，對保障國家能源安全、實現節能減排具有戰略意義。國外技術發展與應用實踐表明，天然氣發動機以其技術成熟、經濟性好、減排效果等優點正逐漸成為替代船舶柴油機動力的首選，預計船用天然氣發動機的數量會呈逐年較快增長趨勢。

燃氣閥件單元(gasvalveunit，以下簡稱gvu)，作為天然氣發動機的一個關鍵配套設備，位於lng(液化天然氣，liquefiednaturalgas)氣化器和發動機之間的燃氣管路上，對進入發動機的燃氣壓力進行調節控制，向發動機提供符合使用要求的天然氣。

目前，國內主機廠針對gvu的研究及投入相對較少，以致國產gvu無論在結構方面，還是功能方面較國外同等產品有著很大的技術差距。國產gvu一般均採取內部閥件串接，以長方體箱體環圍的結構形式，如圖1所示。該型gvu結構簡單，功能單一，環圍殼體為方形結構，存在尖角，不能承載較大壓力。國外，如瓦錫蘭氣體燃料發動機所配gvu，採用前圓後方的環圍結構，並配以本地控制箱及電磁閥箱，如圖2所示。gvu整體布局合理、結構緊湊，環圍內閥件集成度高，但該gvu只配備瓦錫蘭本品牌氣體機。

因此，研究並設計一款國產新型氣體燃料發動機配套用gvu，提高天然氣安全供應水平，具有重要的意義。

技術實現要素：

鑑於現有技術中的上述缺陷或不足，期望提供一種氣體燃料發動機燃氣閥件單元及其總成。

第一方面，提供一種氣體燃料發動機燃氣閥件單元，包括殼體，所述殼體內設容腔，所述殼體包括圓柱形主體，所述圓柱形主體兩端連接有蓋體，所述蓋體為圓弧面，所述蓋體向遠離容腔的一側凸起，

所述殼體上設有進氣口和出氣口，所述進氣口與所述出氣口設置在所述殼體同側或者所述殼體異側。

第二方面，提供一種氣體燃料發動機燃氣閥件單元的總成，所述氣體燃料發動機燃氣閥件單元設置在公共底座上，所述公共底座上安裝有支撐掛架，所述支撐掛架上安裝有氣體分析箱、本地控制箱和氣源控制箱。

根據本申請實施例提供的技術方案，通過在氣體燃料發動機燃氣閥件單元殼體上設置上下出氣口，可以結合實際船體的情況，選擇燃氣出口形式，便於布置安裝，並且殼體採用類似壓力容器的圓筒型結構，承壓能力強，滿足安全使用需求。進一步的，通過將氣體分析箱、本地控制箱和氣源控制箱等等安裝在公共底座上，便於閥件單元總成的安裝以及各個控制箱對氣體燃料發動機燃氣閥件單元內燃氣情況的控制。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本申請的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為現有技術gvu結構示意圖；

圖2為現有技術瓦錫蘭氣體燃料發動機gvu；

圖3為本發明實施例中gvu原理圖；

圖4為本發明實施例中gvu同側進氣出氣結構示意圖；

圖5為圖4的左視圖；

圖6為本發明實施例中gvu異側進氣出氣結構示意圖；

圖7為圖6左視圖；

圖8為本發明實施例中gvu總成結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本申請作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用於解釋相關發明，而非對該發明的限定。另外還需要說明的是，為了便於描述，附圖中僅示出了與發明相關的部分。

需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本申請。

請參考圖3至圖8，本實施例提供一種氣體燃料發動機燃氣閥件單元，包括殼體1，所述殼體1內設容腔，所述殼體1包括圓柱形主體，所述圓柱形主體兩端連接有蓋體，所述蓋體為圓弧面，所述蓋體向遠離容腔的一側凸起，

所述殼體上設有進氣口a1和出氣口b1，所述進氣口a1與所述出氣口b1設置在所述殼體1同側或者所述殼體異側。

本發明實施例中氣體燃料發動機燃氣閥件單元的殼體為圓筒型結構，採用類壓力容器設計，承壓能力強，滿足安全使用的需求；並且在殼體上下兩端分別設置出氣口，採用上下雙出氣的結構形式，可以結合實際船體的情況，選擇燃氣出口形式，便於布置安裝；殼體上開設的用於進氣和出氣的管口上預置有管道，採用法蘭與外圍系統連接。

進一步的，所述殼體側面設有氮氣進氣口和燃氣排空口，所述出氣口、進氣口、氮氣進氣口和燃氣排空口分別預置管道。殼體內部連接有燃氣閥件，安裝在殼體內部的燃氣閥件與外部殼體上的預置管道可拆卸連接，出現故障時，可以直接將內部的燃氣閥件拆卸下來進行維修工作。

進一步的，所述殼體包括沿圓筒軸向對合設置的第一殼體和第二殼體，所述第一殼體與所述第二殼體之間通過法蘭固定連接。

本發明實施例中燃氣閥件單元的殼體包括對合設置的第一殼體和第二殼體，兩部分殼體通過法蘭固定連接，殼體之間的法蘭採用0圈密封，滿足安全使用的需求。殼體中間為圓柱面結構，上下兩端分別為圓弧形結構，其中，第一殼體中間圓柱面結構為可拆卸結構，上面設有固定片，固定片向上摺疊固定第一殼體上端圓弧形結構和中間圓柱面，第一殼體中間圓柱面可打開，可對內部閥件進行檢修，使得故障發生時，對燃氣閥件單元的檢查和修理更加清楚。

進一步的，所述進氣口a1與所述出氣口b1之間通過管道順次連接有阻火器r01、燃氣過濾閥b01、手動球閥v01、第一氣動球閥v03、第二氣動球閥v05和氣動調壓閥v06。

燃氣經進氣口進氣，首先通過阻火器用以阻止天然氣的火焰蔓延和防止發動機回火而引發爆炸，其中本實施例中採用管道防爆波紋阻火器，使得該單元更加的安全；隨後通過燃氣過濾閥進行過濾，提供滿足發動機要求的過濾精度的燃氣，並且在阻火器和燃氣過濾器之間的管路上連接壓力變送器pt01、溫度變送器tt01和壓力表p01，最後氣動調壓閥和出氣口之間連接壓力變送器pt03，通過壓力變送器pt01和pt02採集的壓力值計算壓差，通過壓差對燃氣過濾閥進行監測，氣動調壓閥為帶定位器的氣動薄膜單座調節閥，是氣動單元組合儀表中的執行單元，配用的定位器(電-氣轉換裝置)能接受來自發動機控制器的信號，直接改變被調介質(天然氣)的壓力及流量，實現燃氣供氣壓力的自動調節功能。

本發明實施例中的外殼上設有兩個出氣口，可以根據實際情況選擇使用與進氣口同側的或者異側的出氣口，如圖4和圖5為進氣口a1和出氣口b1位於同一側的結構示意圖，圖6和圖7為進氣口a1和出氣口b1位於異側的結構示意圖，通過管路將氣動調壓閥與相應的出氣口連接起來即可，不使用的出氣口上安裝法蘭進行封閉，便於本發明中氣體燃料發動機燃氣閥件單元的布置和安裝。

進一步的，所述手動球閥v01和第一氣動球閥v03之間的管路連接至第三氣動球閥v02一端，所述第一氣動球閥v03和所述第二氣動球閥v05之間的管路連接至第四氣動球閥v04一端，所述第三氣動球閥v02另一端和所述第四氣動球閥v04另一端連接至燃氣排空口d1。

在燃氣閥件單元停止工作後需要將管路中的燃氣排空保證安全，因此需要通過在第三氣動球閥v02另一端和所述第四氣動球閥v04另一端設置燃氣排空口d1將管道內的燃氣排出，當燃氣閥件單元停止工作，第一氣動球閥v03和第二氣動球閥v05關閉，第三氣動球閥v02和第四氣動球閥v04打開，燃氣因為自身較輕通過第三氣動球閥v02和第四氣動球閥v04經燃氣排空口d1排出，管路內的燃氣形成短路，發生危險時也不會出現整條管路起火或者爆炸的情況；該燃氣排空口d1還可作為氮氣出口，作為對gvu上遊燃氣管路進行氮氣吹掃的出口。

進一步的，包括第五氣動球閥v07，所述第五氣動球閥v07一端連接至所述第二氣動球閥v05與所述氣動調壓閥v06之間的管路上，另一端連接至氮氣進氣口b2。氮氣經過氮氣進氣口b2和第五氣動球閥v07實現對gvu下遊管路的吹掃，該gvu下遊管路即為gvu至主機的管路。

同時，本發明實施例中的第一氣動球閥v03和第四氣動球閥v04可以合併做成一個三通的氣動球閥，使得燃氣閥件單元內部結構緊湊，減小了整體閥件的體積，在生產、使用等各方面都有較大的優勢，或者將第四氣動球閥v04和第二氣動球閥v05做成三通的氣動球閥，同樣能夠達到上述的目的。

進一步的，所述氮氣進氣口b2與所述燃氣排空口d1之間安裝有延伸手柄2，所述延伸手柄2連接至手動球閥。手動球閥配置延伸手柄，手柄置於殼體外，緊急情況下，在gvu殼體外手動切斷燃氣供應，保證供氣的安全。

如圖8所示，本發明實施例還提供一種包括氣體燃料發動機燃氣閥件單元的總成，所述氣體燃料發動機燃氣閥件單元3設置在公共底座上4，所述公共底座4上安裝有支撐掛架5，所述支撐掛架5上安裝有氣體分析箱6、本地控制箱7和氣源控制箱8。

根據船舶布置的需求，氣體燃料發動機燃氣閥件單元的總成可以設計為臥式或者立式兩種結構，圖8所示的為立式結構的總成，通過設置公共底座，將氣體燃料發動機燃氣閥件單元、氣體分析箱、本地控制箱和氣源控制箱都設置在公共底座上，形成撬裝模塊，便於對燃氣閥件單元總成的整體吊裝，使得安裝更加便利。其中，氣體分析箱採用抽吸採集方式分析gvu殼體內是否有燃氣洩漏，氣體分析箱內的抽吸氣體的泵功率較小，因此設計圖8所示的總成，氣體分析箱靠近殼體放置，保證了整個總成的穩定性。

進一步的，所述氣體燃料發動機燃氣閥件單元內的第一氣動球閥v03、第二氣動球閥v05、第三氣動球閥v02、第四氣動球閥v04和第五氣動球閥v07的執行器還分別連接至所述氣源控制箱內的電磁閥，通過電磁閥連接至空氣進氣口x1；

氣動調壓閥的執行器直接連接至空氣進氣口。

進一步的，所述電磁閥與所述空氣進氣口之間還連接有穩壓罐st01、減壓閥v08和過濾器b02。

gvu內的多個氣動球閥分別需要使用壓縮空氣，因此通過氣源控制箱將控制閥箱內的各氣動球閥用的壓縮空氣的電磁閥集中設置，另外還包括手動截止閥、過濾器、帶表調壓閥、壓縮空氣緩衝罐等，過濾器應有自動排水功能，集中實現氣源控制箱的功能。

安裝在總成上的本地控制控制箱內主要設置有五部分，電源模塊、主控單元、顯示單元和隔離模塊，外圍器件。電源模塊為整個控制系統提供電源；主控單元主要功能為控制各個電磁閥的開關、調壓閥調節、各路傳感器的採集分析、燃氣洩漏測試以及gvu單元的排氣通風控制；顯示單元用於顯示gvu單元各個傳感器的實測值、各個閥件的開關狀態以及報警信息；隔離模塊對所有輸入輸出數字模擬信號進行隔離，減少對主控單元產生的電磁幹擾；外圍器件主要是指繼電器及驅動器件。

本發明提供的氣體燃料發動機燃氣閥件單元及其總成通過在氣體燃料發動機燃氣閥件單元殼體上設置上下出氣口，可以結合實際船體的情況，選擇燃氣出口形式，便於布置安裝，並且殼體採用類似壓力容器的圓筒型結構，承壓能力強，滿足安全使用需求；通過將氣體分析箱、本地控制箱和氣源控制箱等等安裝在公共底座上，便於閥件單元總成的安裝以及各個控制箱對氣體燃料發動機燃氣閥件單元內燃氣情況的控制。

以上描述僅為本申請的較佳實施例以及對所運用技術原理的說明。本領域技術人員應當理解，本申請中所涉及的發明範圍，並不限於上述技術特徵的特定組合而成的技術方案，同時也應涵蓋在不脫離所述發明構思的情況下，由上述技術特徵或其等同特徵進行任意組合而形成的其它技術方案。例如上述特徵與本申請中公開的(但不限於)具有類似功能的技術特徵進行互相替換而形成的技術方案。