CN114483393A - 一种甲醇燃料*** - Google Patents

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郭立君
李晓声
李华
褚杨
卢浩宇
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Abstract

本发明公开了一种甲醇燃料***，包括油箱、发动机、泄漏收集灌和控制装置。发动机包括第一双壁管、单体泵、第二双壁管、喷醇器和浮子式液位报警器。第一双壁管有第一内管和第一外管。单体泵具有输入端、第一输出端和第二输出端，输入端通过第一内管与油箱的出口连通。第二双壁管具有第二内管和第二外管。喷醇器的进口通过第二内管与第一输出端连通。浮子式液位报警器与第一外管和第二外管连通，其有与泄漏收集灌连通的排液口。控制装置配置为当浮子式液位报警器检测到甲醇到达报警液位时执行急停程序，急停程序包括控制单体泵和喷醇器停止运行。根据本发明的甲醇燃料***，能将甲醇燃料泄漏的相关危险所发生的概率和后果限制在最低水平。

Description

一种甲醇燃料***
技术领域
本发明涉及机械技术领域，具体而言涉及一种甲醇燃料***
背景技术
甲醇对人体有接触及吸入毒性，具有刺激性气味。且甲醇闪点为12℃，***极限6％～36.5％，其蒸汽与空气混合能形成***性混合物。因此，当船舶使用甲醇作为船用发动机的燃料时，需要对甲醇的泄漏问题做出应对。
但是，目前的一些甲醇燃料***，在出现甲醇泄漏时，存在影响机旁人身安全以及导致作业环境污染的风险。
因此，需要一种甲醇燃料***，以至少部分地解决以上问题。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种甲醇燃料***，包括：
油箱，用于储存甲醇；
发动机，所述发动机包括：
第一双壁管，所述第一双壁管具有第一内管和第一外管，所述第一外管套设于第一内管的外侧，
单体泵，所述单体泵具有输入端、第一输出端和第二输出端，所述输入端通过所述第一内管与所述油箱的出口连通，以接收来自所述油箱的甲醇，
第二双壁管，所述第二双壁管具有第二内管和第二外管，所述第二外管套设于第二内管的外侧，
喷醇器，所述喷醇器的进口通过所述第二内管与所述第一输出端连通，以接收来自所述单体泵的甲醇，
浮子式液位报警器，所述浮子式液位报警器通过导管与所述第一外管和所述第二外管连通，所述浮子式液位报警器的壳体上位于报警液位的高度处设置有排液口；
泄漏收集灌，所述泄漏收集灌与所述浮子式液位报警器的所述排液口连通，用于收集泄漏的甲醇；以及
控制装置，所述控制装置与所述单体泵、所述喷醇器以及所述浮子式液位报警器均信号连接，所述控制装置配置为当所述浮子式液位报警器检测到甲醇到达所述报警液位时执行急停程序，其中所述急停程序包括控制所述单体泵和所述喷醇器停止运行。
进一步地，所述发动机还包括第三双壁管，所述第三双壁管具有第三内管和第三外管，所述第三外管套设于第三内管的外侧，所述第三内管连通在所述第二输出端和所述油箱的回流口之间；
所述第三外管与所述第一外管连通，且所述浮子式液位报警器连通至所述第一外管和/或所述第三外管的低点处。
进一步地，所述甲醇燃料***还包括吹扫装置，所述吹扫装置与所述第一内管连通，所述吹扫装置与所述控制装置信号连接；
所述急停程序还包括：控制所述吹扫装置向所述第一内管吹扫惰性气体，以使得管路内残余的甲醇经由所述第三双壁管返回所述油箱。
进一步地，所述第一内管上设置有阀组单元，所述第一外管在所述阀组单元处扩张形成包壁，以包围所述阀组单元，所述控制装置与所述阀组单元信号连接，所述阀组单元包括燃料阀门，所述急停程序还包括控制所述燃料阀门关闭。
进一步地，所述甲醇燃料***还包括负压装置，所述负压装置设置于所述第一外管的远离所述单体泵的端部处且连通至所述第一内管和所述第一外管之间；
所述控制装置与所述负压装置信号连接，所述控制装置还配置为控制所述负压装置周期性地抽气。
进一步地，所述发动机还包括第一可燃气体探测器，所述第一可燃气体设置于所述第二外管的远离所述单体泵的端部处，且设置于所述第一内管和所述第一外管之间，以监测甲醇的含量；
所述控制装置配置为当所述第一可燃气体探测器监测到甲醇的含量大于或等于20％LEL时，控制所述负压装置持续抽气，并控制所述第一可燃气体探测器发出警报。
进一步地，所述发动机还包括第二可燃气体探测器，所述第二可燃气体探测器靠近所述第一可燃气体探测器设置，且设置于所述第一内管和所述第一外管之间，以监测甲醇的含量；
所述控制装置配置为当所述第二可燃气体探测器监测到甲醇的含量大于或等于20％LEL时，控制所述负压装置持续抽气，并控制所述第二可燃气体探测器发出警报。
进一步地，所述控制装置配置为当所述第一可燃气体探测器和所述第二可燃气体探测器均监测到甲醇的含量大于或等于40％LEL时，执行所述急停程序。
进一步地，所述发动机还包括第三可燃气体探测器，所述第三可燃气体探测器设置在所述浮子式液位报警器的所述壳体上，以监测甲醇的含量；
所述控制装置配置为当所述第三可燃气体探测器监测到甲醇的含量大于或等于20％LEL时，控制所述第二可燃气体探测器发出警报；
当所述第三可燃气体探测器监测到甲醇的含量大于或等于40％LEL时，执行所述急停程序。
进一步地，双壁管的内管延伸超出外管，所述第一双壁管、所述第二双壁管以及所述第三双壁管的端部均设置螺纹连接部，以和单壁管实现螺纹连接，所述螺纹连接部包括：
螺接部，所述螺接部套设于外管的端部，且所述内管的端部延伸进入所述螺接部内，所述螺接部设置有内螺纹或外螺纹，所述螺接部用于和所述单壁管连接；
密封部，所述密封部设置于所述螺接部和所述内管之间；以及
密封圈，所述密封圈设置于所述螺接部和所述外管之间。
根据本发明的甲醇燃料***，具备泄漏甲醇及其蒸汽的探测、报警、收集与回收处理功能，能够将甲醇燃料泄漏的相关危险所发生的概率和后果限制在最低水平。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
附图中：
图1为根据本发明的甲醇燃料***的结构示意图；以及
图2为根据本发明的甲醇燃料***的双壁管的螺纹连接部的示意图。
附图标记说明：
100：甲醇燃料*** 110：发动机
111：单体泵 112：喷醇器
113：第一双壁管 114：包壁
115：第二双壁管 116：第三双壁管
117：浮子式液位报警器 118：壳体
119：液位传感器 120：第一可燃气体探测器
121：第二可燃气体探测器 122：第三可燃气体探测器
123：单向透气阀 130：螺纹连接部
131：内管 132：外管
133：螺接部 134：密封部
135：密封圈 136：单壁管
140：阀组单元 141：燃料阀门
142：调压阀 150：负压装置
160：吹扫装置 170：油箱
180：泄漏收集灌 190：控制装置
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的描述。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。显然，本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
本发明中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其他含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。需要说明的是，本文中所使用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明目的，并非限制。
现在，将参照图1和图2更详细地描述根据本发明的示例性实施例。
参考图1，本发明的优选实施方式的甲醇燃料***100包括油箱170、发动机110、泄漏收集灌180和控制装置190。其中，油箱170用于储存甲醇。
发动机110包括单体泵111、喷醇器112、第一双壁管113、第二双壁管115、第三双壁管116和浮子式液位报警器117。优选地，控制装置190也可以设置在发动机110内，例如控制装置190可以是机带芯片。
其中，第一双壁管113具有第一内管和第一外管，第一外管套设于第一内管的外侧。第二双壁管115具有第二内管和第二外管，第二外管套设于第二内管的外侧。第三双壁管116具有第三内管和第三外管，第三外管套设于第三内管的外侧。并且，第一双壁管113和第三双壁管116均延伸出发动机110。更优选地，第一双壁管113和第三双壁管116延伸至室外再与单壁管136连接。
第一双壁管113、第二双壁管115以及第三双壁管116的端部均设置螺纹连接部130，以和单壁管136实现螺纹连接。其中，如图2所示，双壁管的端部处的内管131延伸超出外管132，螺纹连接部130包括螺接部133、密封部134和密封圈135。
螺接部133套设于外管132的端部，且内管131的端部延伸进入螺接部133内，螺接部133设置有内螺纹或外螺纹，以用于和单壁管136连接。密封部134设置于螺接部133和内管131之间，以对内管131和外管132之间的空间进行密封。密封圈135设置于螺接部133和外管132之间，以对螺接部133和外管132之间的空间进行密封。螺纹式的连接安装方便且易于密封。
单体泵111具有输入端、第一输出端和第二输出端。单体泵111的输入端通过第一内管与油箱170的出口连通，以接收来自油箱170的甲醇。第一双壁管113上还优选设置阀组单元140。示例性地，阀组单元140设置在第一内管上，而第一外管在此处膨胀形成包壁114，以将阀组单元140包裹。即，阀组单元140位于第一内管和第一外管之间。其中，阀组单元140包括调压阀142和燃料阀门141，燃料阀门141用于打开或关闭第一内管。
单体泵111的第一输出端通过第二内管与喷醇器112的进口连通，以接收来自单体泵111的甲醇。单体泵111的第二输出端通过第三内管连通至油箱170的回流口。第一双壁管113和第三双壁管116优选构造为低压管路。第二双壁管115优选构造为高压管路。第一双壁管113的第一外管优选与第三双壁管116的第三外管连通，例如第一外管和第三外管可以经由导管或其它单壁的管路连通。
第一双壁管113的外端，或者说第一双壁管113的远离单体泵111的端部设置有负压装置150，且负压装置150连通至第一外管和第一内管之间。优选地，负压装置150设置在室外，用于抽出内管和外管之间的气体向室排放。相对应的，第二双壁管115的外端，或者说位于室外的端部处设置有单向透气阀123，以使得空气能够单向进入外管和内管之间。负压装置150配置为周期性地抽气，以维持高安全系数。示例性地，负压装置150每小时完成换气30次。
优选地，第一双壁管113还设置有与第一内管连通的吹扫装置160，所述吹扫装置160构造为能够向第一内管内吹扫氮气等惰性气体。其中，吹扫装置160优选设置在阀组单元140的下游。
浮子式液位报警器117通过导管与第一外管、第二外管和第三外管连通。具体地，第一外管、第二外管和第三外管的低点处设置有开口，该开口通过导管与浮子式液位报警器117的进液口(未示出)连通。示例性地，由于第一外管和第二外管是连通的，因此可以在第一外管和第二外管中一个的低点处与浮子式液位报警器117连通。由此，可以利用浮子式液位报警器117检测双壁管的内管和外管之间是否有大量泄漏。
浮子式液位报警器117具有壳体118，进液口可以设置在壳体118的上部。其内设置有液位传感器119，当壳体118内容纳的液体到达液位传感器119处时，或者说当液体到达报警液位的高度时，浮子式液位报警器117即可感知到液体信号。此时，即可认为第一双壁管113、第二双壁管115和第三双壁管116中的一个出现大量泄漏。
其中，壳体118上还设置有排液口(未示出)，其优选位于报警液位的高度处。排液口与泄漏收集灌180连通，以将超出报警液位的液体排入泄漏收集灌180中。优选地，泄漏收集灌180中储存有水，以更好的对甲醇进行回收。泄漏收集灌180的体积优选为100L以上。
控制装置190与单体泵111、喷醇器112、负压装置150、吹扫装置160以及浮子式液位报警器117均信号连接，控制装置190配置为当浮子式液位报警器117检测到甲醇到达报警液位时执行急停程序，其中急停程序包括控制单体泵111和喷醇器112停止运行。由此，可以在急停后进行检修工作，排查泄漏。换言之，当浮子式液位报警器117内的液位到达报警液位，则意味着大量泄漏，为了保证安全，则需要控制发动机110急停。
优选地，急停程序还包括关闭燃料阀门141，并控制吹扫装置160向第一内管吹扫惰性气体，以使得管路内残余的甲醇经由第三双壁管116返回油箱170。由此，使管路内残留的甲醇返回油箱170，避免进一步地泄漏，能够防止检修人员遭遇风险。优选地，吹扫时将15MPa的氮气冲入内管，持续时间不少于2分钟。
进一步优选地，急停程序还包括控制负压装置150持续抽气，以将内管和外管之间的甲醇蒸汽排放至室外。由此，能够进一步提高检修人员的安全保障，避免中毒或***。
在一种可选实施方式中，发动机110还包括第一可燃气体探测器120、第二可燃气体探测器121和第三可燃气体探测器122，三者均用于监测甲醇蒸汽的含量。控制装置190还与第一可燃气体探测器120、第二可燃气体探测器121和第三可燃气体探测器122均信号连接。
其中第一可燃气体探测器120和第二可燃气体探测器121设置于第二外管的远离单体泵111的端部处，且设置于第一内管和第一外管之间，二者优选并排或并列设置。
由于第二双壁管115完全处于发动机内，其不便设置传感器，因此第三可燃气体探测器122优选设置在浮子式液位报警器117的壳体118上。其中，第一可燃气体探测器120和第二可燃气体探测器121用于监测第一内管和第一外管之间，以及第二内管和第二外管之间的甲醇蒸汽。
示例性地，第一可燃气体探测器120和第二可燃气体探测器121可以用于监测少量泄漏。如，当第一可燃气体探测器120和第二可燃气体探测器121中的一个监测到甲醇的含量大于或等于20％LEL(***下限，Lower Explosive Limited)时，即甲醇的含量大于或等于甲醇的***下限的20％时，优选为20％LEL到40％LEL之间时，控制装置190配置为控制负压装置150持续抽气，并控制对应的可燃气体探测器发出警报，例如声光警报。由此，在第一双壁管113和/或第二双壁管115出现少量泄漏时，情况并不紧急，可以仅提示人员出现泄漏，在发动机110的当前任务完成后再停机进行检修。
并且，第一可燃气体探测器120和第二可燃气体探测器121也可以用于监测大量泄漏。例如，内管和外管之间大量存在甲醇液体但尚未来得及流入浮子式液位报警器117的情况，或者浮子式液位报警器117故障，或者管路堵塞致使液体无法流入浮子式液位报警器117的情况。此时，当第一可燃气体探测器120和第二可燃气体探测器121均监测到甲醇的含量大于或等于40％LEL时，执行上述急停程序。
第三可燃气体探测器122则用于在浮子式液位报警器117内液位尚未到达报警液位时监测甲醇蒸汽，即第三可燃气体探测器122用于监测第二内管和第二外管之间的少量泄漏。控制装置190配置为当第三可燃气体探测器122监测到甲醇的含量大于或等于20％LEL时，控制第二可燃气体探测器121发出警报。可选地，当第三可燃气体探测器122监测到甲醇的含量大于或等于40％LEL时，也执行急停程序。
根据本发明的甲醇燃料***100，具备泄漏甲醇及其蒸汽的探测、报警、收集与回收处理功能，可以保障甲醇燃料***和人员的安全，能够将甲醇燃料泄漏的相关危险所发生的概率和后果限制在最低水平。
除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种甲醇燃料***，其特征在于，包括：
油箱，用于储存甲醇；
发动机，所述发动机包括：
第一双壁管，所述第一双壁管具有第一内管和第一外管，所述第一外管套设于第一内管的外侧，
单体泵，所述单体泵具有输入端、第一输出端和第二输出端，所述输入端通过所述第一内管与所述油箱的出口连通，以接收来自所述油箱的甲醇，
第二双壁管，所述第二双壁管具有第二内管和第二外管，所述第二外管套设于第二内管的外侧，
喷醇器，所述喷醇器的进口通过所述第二内管与所述第一输出端连通，以接收来自所述单体泵的甲醇，
浮子式液位报警器，所述浮子式液位报警器通过导管与所述第一外管和所述第二外管连通，所述浮子式液位报警器的壳体上位于报警液位的高度处设置有排液口；
泄漏收集灌，所述泄漏收集灌与所述浮子式液位报警器的所述排液口连通，用于收集泄漏的甲醇；以及
控制装置，所述控制装置与所述单体泵、所述喷醇器以及所述浮子式液位报警器均信号连接，所述控制装置配置为当所述浮子式液位报警器检测到甲醇到达所述报警液位时执行急停程序，其中所述急停程序包括控制所述单体泵和所述喷醇器停止运行。
2.根据权利要求1所述的甲醇燃料***，其特征在于，所述发动机还包括第三双壁管，所述第三双壁管具有第三内管和第三外管，所述第三外管套设于第三内管的外侧，所述第三内管连通在所述第二输出端和所述油箱的回流口之间；
所述第三外管与所述第一外管连通，且所述浮子式液位报警器连通至所述第一外管和/或所述第三外管的低点处。
3.根据权利要求2所述的甲醇燃料***，其特征在于，所述甲醇燃料***还包括吹扫装置，所述吹扫装置与所述第一内管连通，所述吹扫装置与所述控制装置信号连接；
所述急停程序还包括：控制所述吹扫装置向所述第一内管吹扫惰性气体，以使得管路内残余的甲醇经由所述第三双壁管返回所述油箱。
4.根据权利要求3所述的甲醇燃料***，其特征在于，所述第一内管上设置有阀组单元，所述第一外管在所述阀组单元处扩张形成包壁，以包围所述阀组单元，所述控制装置与所述阀组单元信号连接，所述阀组单元包括燃料阀门，所述急停程序还包括控制所述燃料阀门关闭。
5.根据权利要求4所述的甲醇燃料***，其特征在于，所述甲醇燃料***还包括负压装置，所述负压装置设置于所述第一外管的远离所述单体泵的端部处且连通至所述第一内管和所述第一外管之间；
所述控制装置与所述负压装置信号连接，所述控制装置还配置为控制所述负压装置周期性地抽气。
6.根据权利要求5所述的甲醇燃料***，其特征在于，
所述发动机还包括第一可燃气体探测器，所述第一可燃气体设置于所述第二外管的远离所述单体泵的端部处，且设置于所述第一内管和所述第一外管之间，以监测甲醇的含量；
所述控制装置配置为当所述第一可燃气体探测器监测到甲醇的含量大于或等于20％LEL时，控制所述负压装置持续抽气，并控制所述第一可燃气体探测器发出警报。
7.根据权利要求6所述的甲醇燃料***，其特征在于，
所述发动机还包括第二可燃气体探测器，所述第二可燃气体探测器靠近所述第一可燃气体探测器设置，且设置于所述第一内管和所述第一外管之间，以监测甲醇的含量；
所述控制装置配置为当所述第二可燃气体探测器监测到甲醇的含量大于或等于20％LEL时，控制所述负压装置持续抽气，并控制所述第二可燃气体探测器发出警报。
8.根据权利要求6所述的甲醇燃料***，其特征在于，所述控制装置配置为当所述第一可燃气体探测器和所述第二可燃气体探测器均监测到甲醇的含量大于或等于40％LEL时，执行所述急停程序。
9.根据权利要求7所述的甲醇燃料***，其特征在于，所述发动机还包括第三可燃气体探测器，所述第三可燃气体探测器设置在所述浮子式液位报警器的所述壳体上，以监测甲醇的含量；
所述控制装置配置为当所述第三可燃气体探测器监测到甲醇的含量大于或等于20％LEL时，控制所述第二可燃气体探测器发出警报；
当所述第三可燃气体探测器监测到甲醇的含量大于或等于40％LEL时，执行所述急停程序。
10.根据权利要求2-9中任意一项所述的甲醇燃料***，其特征在于，双壁管的内管延伸超出外管，所述第一双壁管、所述第二双壁管以及所述第三双壁管的端部均设置螺纹连接部，以和单壁管实现螺纹连接，所述螺纹连接部包括：
螺接部，所述螺接部套设于外管的端部，且所述内管的端部延伸进入所述螺接部内，所述螺接部设置有内螺纹或外螺纹，所述螺接部用于和所述单壁管连接；
密封部，所述密封部设置于所述螺接部和所述内管之间；以及
密封圈，所述密封圈设置于所述螺接部和所述外管之间。
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