可燃气体探测系统在LNG船舶的应用.pdf

可燃气体探测系统在LNG船舶的应用江南造船（集团）有限责任公司1张伟敖静兰LNGPOWEREDLNGPOMNEREDLNG集诸多优势于一FGSS系统身，受到众多船东的青睐，这种热情从LNG动力新船订单爆发式增长可见一斑。然而，LNG也是被业界公认的轻质易燃易爆气体。因此，预防和检测LNG泄漏成为了保证船舶安全的关键。本文以目前全球最大的2 30 0 0 TEU系列双燃料集装箱船为例，浅析LNG的泄漏检测系统。数已达到国际标准的第三阶段，搭载18 0 0 0 m3MARKII型LNG液货某2 30 0 0 TEU双燃料集装箱舱，LNG自然挥发率约为2 5%，燃船长399.9m，型宽6 1.3m，型深料加满可轻松覆盖欧洲到远东一次33.5m，该船为油气混合动力，搭往返航程。载WIN12X92DF型推进主机1台，该船的LNG燃料供气系统双燃料船用发电机DF9L342台、（FG SS系统）是常规船只没有的DF8L324台，双燃料锅炉1台，主系统。薄膜舱里自挥发的低温低机额定输出功率6 98 40 kW，推进压的闪蒸汽（BOG)，经过BOG船舶最大航速2 3.7 kn，其EEDI指Compressor升温加压，输送到2023.8 CHINASHIP SURVEY中国船检83I新安全|SafetyToday自流辅机缓冲罐A/EBufferTK，再经由双壁管，输送到发电机、锅炉的GVU单元，由GVU单元的阀组控制送到相应的设备进行燃烧和能量转换。当BOG的挥发量不足以满足用户燃气消耗量时，FGSS系统将自动启动Dome-deepwellpump，将LNG抽送到汽化器Vaporizer进行等压汽化，再流经加热器升温，然后进到主机燃气缓冲罐M/EBuffer TK，根据用户的需求量进行气量调配；当用户用量小，舱压高，或者两台压缩机都不能运行时，气体可以利用自流管线（Free FlowLine),输送到锅炉GVU，且保证短时间内达到最大负荷运行，以最短的时间降舱压，确保薄膜舱的安全；当舱压升高至6 10 mbar时,系统报警，液货泵停止运行（PSD），液相管路阀关闭（PSD)，当舱压升至6 40 mbar时，穹顶上的起动透气阀会自动打开，气体会从船舶部透气枪释放到大气中，直到舱压降到56 0 mbar以下关闭，如若压力还是持续升高，直至7 0 0 mbar,液货舱安全阀起跳。FGSS原理示意图如图1所示。气体探测系统燃气探测器又称可燃气体探测器，它是对单一或多种可燃气体浓度响应的探测器。根据工作原理主要分为三种类型：催化型、半导体型和自然扩散燃烧型。催化型可燃气体探测器，是利用难熔金属铂丝加热后的电阻变化来测定可燃气体浓度。当可燃气体进入探测器时，在铂丝表面起氧化反应（无焰燃烧），其产生的热量使铂丝温度升高，促使铂丝的电阻率发生变化。半导体型可燃气体探测器，是用较高灵敏度的气敏半导体元件，它在工作状态时，遇到可燃气体，半导体电阻下降，下降值与可燃气体浓度有一定的线性关系。自然扩散型可燃气体探测器，通过进气口输入的可燃气体，使探测器内部发生化学反应，从而达到左加气站又右加气站口左加气站口液相管气相管文液面计XX痤高温燃烧效果，其燃烧的速度主要取决于氧气扩散的速度，根据燃烧产生温度的变化，电阻随之变化,从而换算为可燃气体的比例和量的大小。该系列船的可燃气体探测系统，采用的是Honeywell公司生产的红外线吸收式自然扩散型可燃气体探测器。当探测器检测到有气体泄漏时，探头上的报警指示灯会闪烁，当浓度达到设定值时，先会触发声光报警，继续升高到设定的超高浓度值时，相应位置的控制阀会自动关闭，系统停止供液或送气，用气设备也会自动切换到柴油模式，检测到泄漏到用户的管线会右加气站又锅炉供气IX辅主机供气区自安全国主机缓冲罐晶靠让让气液分离罐“Q乐韶图1FGSS原理示意图发电机供气HX辅机缓冲罐管84中国船检 CHINASHIP SURVEY2023.8进行自动的氮气吹扫程序，确保人员和设备的安全。根据IGF规则要求，进行可燃气体探测器的设计布置。IG F规则15.8 要求15.8.1在下述位置安装固定式可燃气体探测器：1.液货舱与系统管线连接舱室(Tank Connection Space);2.双壁管夹层内（DoubbleWall Pipe);3.包含燃气管路、燃气设备、燃气用户的机械设备区域；4.压缩机间以及燃气处理间；5.其它含有燃气管系或燃气设备，但未设置双壁管围闭的封闭式房舱；6.其它燃气可能堆积的半封闭区域，主次屏蔽以及C型独立燃料舱以外的房舱；7.气锁区域(AirLock);8.气体循环加热膨胀柜；9.燃气系统关联的电器室；可能存在可燃气体住所和设备风机进口。15.8.2任何一路被应急切断（ESD）保护的机械区域设置可燃气体探测器，要设有九余。15.8.3每个区域的探测器设置要根据该区域的大小、布局以及通风实际情况，设定位置、型号和数量。15.8.4可燃气体探测器的定位最好是在气体容易积累，以及通风出口的位置。现场可采用气体扩散分析或者烟雾试验的方法，找到最佳敷设位置。15.8.5可燃气体探测器需根据公认的设计、安装、测试标准进行试验。表12 30 0 0 TEU集装箱船不同区域可燃气体探测报警值设定气体探测器技术参数设定报警自动关闭供气液货舱与系统连接舱室1 pic20%LEL液货舱与系统连接舱室2 pic40%LEL液货舱区域火警感应器主甲板以下通风围阱区域火警探头燃气管道敷设区域20%LEL燃气管道敷设区域40%LEL燃气准备间1 pic20%LEL燃气准备间2 pic40%LEL燃气阀间1 pic30%LEL发电机GCU6 pic 30%LEL锅炉GCU1 pic30%LEL主机IGPR1 pic30%LEL发电机12 pic60%LEL锅炉GCU1 pic60%LEL15.8.6当可燃气体探测器检测到可燃气体浓度达到爆炸极限的20%LEL时，能触发声光报警；两个探测器检测到可燃气体浓度达到爆炸极限的40%LEL时，能触发安自动切断液舱主阀机械区域X双壁管途经的开放区域X双壁管途经的房舱X每台发电机各一X每台发电机各二备注2023.8CHINASHIPSURVEY中国船检85I新安全|SafetyToday气体敷设的任何一个区域、房舱，全系统工作。主机X1pic60%LEL燃气阀间1 pic60%LEL左加气站1 pic40%LEL右加气站1 pic40%LEL燃气处理2 pic40%LEL气锁间6 pic20%LEL全船火警主机双壁管抽风机排风口1 pic40%LEL发电机双壁管抽风机排风口1 pic40%LEL锅炉双壁管抽风机排风口1 pic40%LEL燃气阀间抽风机排风口1 pic40%LELTCS间抽风机排风口1 pic40%LEL燃气处理间抽风机排风口1 pic40%LEL主绝缘层IBS1pic30%vol次绝缘层IS1 pic20%vol1）基于余量的考虑，应安装两个相互靠近且独立的探测器，如探测器具备自检功能，则允许仅安装一个探测器；2）如果燃料舱向一台发电机供气，并且不同的供气管路完全独立并安装在独立的导管内，同时每路导管上主阀位于导管外部，则仅关闭通往探测到可燃气体或通风失效的导管供气管路上的主阀；3）如果燃料舱向一台以上发电机供气，并且不同的供气管路完全独立并安装在独立的导管内，同时每路导管上的气体主阀位于导管外部和机械设备处所之外，则仅关闭通往探测到可燃气体或通风失效的导管供气管路上的主阀。XXXXXXXXXX15.8.7以燃气为燃料的机械设备以及双壁管区域通风管处的可燃气体探测器，声光报警值设定在30%LEL；安全系统触发设定值为60%LEL。15.8.8气体探测系统的声光报警要设定到驾驶室，或者一直有人近排风风机进风口值守的集中控制站点。15.8.9可燃气体探测系统需连每个气锁间各一续进行，不可以设置延时。可燃气体探测器要遍布于可燃XGeneral Alarm双壁管夹层换风30次/小时双壁管夹层换风30次/小时双壁管夹层换风30次/小时双壁管夹层换风30次/小时双壁管夹层换风30次/小时双壁管夹层换风X30次/小时自带自吸泵自带自吸泵探测器设置预报警和实际报警，报警信号输送到ESD控制系统，针对不同区域，设定不同的报警权限，起到不同的安全功用。23000TEU系列双燃料集装箱船上，单船气体探测传感器共计8 2个，主要分布在：液舱连接室(TCS,Tank Connection Space)、燃气处理间(FGHR，Fu e l G a s H a n d l eRoom)、左右加气站(BunkerStation)、主绝缘层（IBS)、次绝缘层（IS、隔离空舱、燃气阀间(FGVR,Fuel Gas Valve Room)、气锁间（AirLock)、发电机GVU、锅炉GVU、主机IGPR、发电机间、锅炉区域、双壁管、膨胀水箱透气管以及厨房间等区域，监测全船燃气泄露的风险点，将FGSS系统的安全运行，从根本上得到保证。另IBS、I S两个测量点的气体检测装置安装在安全区域，装置带有抽气泵，取样管则是延伸到IBS、IS内，86中国船检 CHINASHIP SURVEY2023.8瓶排出，经过调压阀和节流阀，将样气调压到150 0 mbar、流量10 L/控制格墙电缆电缆连接软价气体探别器图2 气体探测系统检测示意图时刻检测主、次屏蔽内的气体泄漏ESD功能，则直接切断相应位置的情况，输送信号到控制系统，保证燃气供应。与此同时进行的是，相船舶“绿色心脏”的健康稳定。应设备供气管路会进行氮气吹扫，气体探测系统由控制箱、气体确保“问题管路”里惰化，避免危险探测传感器以及电缆组成，控制情况的发生。系统负责采集报警信号，并将信号气体探测系统调试交验时，采变送输出到ESD控制箱，一旦触发用7 5%浓度的样气，气体从高压气min送出，再通过连接软管，探测器的测试口，通过控制器上的读数调节阀门，直到浓度达到目标值，声光报警、FGSS报警以及ESD动ESD控制痛声光警器作，该点探测器测试完毕，打开后盖，将样气充分消散，报警正常，方可进行下一点的探测器测量。检测示意图如图2 所示。经过样气的检测，可燃气体探测系统符合规范标准要求，气体探测传感器遍布于船舶涉猎气体的每一个角落，全方位地检测气体泄漏情况，为船舶的安全航行保驾护航。中国超越希腊成为全球最大船东国最新数据显示，今年1一7 月，我国造船业三大指标均位居世界第一，继续全球领跑。同时，中国船东所持有的船队规模达到2.492 亿总吨，首次超越希腊成为世界最大船东国。希腊排名第二为2.490 亿总吨，日本以1.8 1亿总吨排名第三。我国船东的船队规模领先主要得益于干散货和集装箱船队的增长，我国船东的干散货船队总吨占比为2 4%，集装箱船队总吨占比为16%。虽然在总吨位上我国船队已经领先，但是从载重吨位（DWT）这个角度来看，希腊仍然占据着最大份额（4.2 3亿DWT，18%占比），此外希腊船东在油轮（市场占比2 5%）和LNG运输船（从2 0 13年的仅3%上升到目前的2 1%）等领域也独占鳌头。数据显示，中国船东的干散货船队总吨占比为2 4%，集装箱船队的总吨占比为16%。不过，数据显示，按照载重吨计算，希腊仍占据着最大份额（18%）。截至2 0 2 3年，中国已经是世界最大货主国（按照货量计算，按贸易额美国仍是第一），港口规模多年稳居世界第一。今年上半年，中国造船业三大指标均位居世界第一。另外，支撑中国船东所持船队规模位居世界第一的，还有我国先进的造船工业。中国船舶工业协会最新数据显示，今年上半年，我国造船完工量、新接订单量和手持订单量以载重吨计分别占世界总量的49.6%、7 2.6%和53.2%，以修正总吨计分别占47.3%、6 7.2%和46.8%，均位居世界第一。我国分别有5家、7 家、5家造船企业位居世界造船完工、新接订单和手持订单前10 强。2023.8 CHINASHIPSURVEY中国船检87