LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道及其安裝方法

《LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道及其安裝方法》是滬東中華造船（集團）有限公司於2009年2月27日申請的發明專利，該專利申請號為2009100467592，公布號為CN101525048，專利公布日為2009年9月9日，發明人是宋煒、袁紅良、樓丹平。

《LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道及其安裝方法》涉及一種LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道，該雙壁管道包括同軸心套設的內管和外管，內管與外管通過多個可拆式夾箍進行支撐，所述的外管一端固定於裝有燃氣閥組的燃氣閥組室的側壁上，內管的一端通過一根過渡連線管連通至燃氣閥組上，內管的另一端通過一根內波紋管連通至雙燃料發動機的進氣口，所述內管的孔徑與發動機進氣口孔徑相同，在內管與外管之間為一環腔，該環腔連通燃氣閥室以同燃氣閥室一起實現換氣。該發明的雙壁管結構簡單實用，且所採用的材料普通、製作容易、成本相對低廉，在LNG船舶上套用時，可以採用普通工具進行便捷的安裝與拆卸。

2017年12月11日，《LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道及其安裝方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道及其安裝方法》的摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道及其安裝方法
• 公布號：CN101525048
• 公布日：2009年9月9日
• 申請號：2009100467592
• 申請日：2009年2月27日
• 申請人：滬東中華造船（集團）有限公司
• 地址： 上海市浦東大道2851號
• 發明人：宋煒、袁紅良、樓丹平
• 代理機構：上海新天專利代理有限公司
• 代理人：周濤
• Int.Cl.：B63H21/38(2006.01)I、F16L39/00(2006.01)I、F02M21/02(2006.01)I、B63B25/12(2006.01)I
• 類別：發明專利

專利背景

LNG（液化天然氣）是一種日益套用廣泛的高效、清潔能源，LNG運輸船及LNG平台工作船獲得了發展。雙燃料發動機的問世，使LNG運輸船及平台工作船上出現了新的動力系統。雙燃料發動機可以燃用天然氣，天然氣供給壓力要求為0.5兆帕左右，高於雙燃料鍋爐的供氣壓力（0.1兆帕）。由於天然氣是易燃易爆氣體，而雙燃料發動機及其輔助系統不可避免的需要較多的電子控制系統及電力供應系統，所以在船舶上套用時必須採用雙壁管供氣的方式，從而使燃氣泄露得以控制在指定區域，以降低在發動機艙室產生爆炸的可能性，從而確保全全運行。

採用雙壁管供氣的場合主要是從燃氣供給控制閥組到雙燃料發動機氣缸進氣口之間的路徑。燃氣供給控制閥組所處的房間是一個特殊布置的空間，該空間內所有電器設備均作防爆處理，同時裝有兩台抽風機（一台工作，一台備用），造成室內負壓，並保證換氣次數不少於30次/小時，故在該空間內的管道可以採用單壁管；雙燃料發動機自身上的天然氣管道全部為特製的雙壁管，船廠需要解決的難題是從閥組控制室至發動機進氣口間的管道設計及安裝。對此種場合下的雙壁管船級社有嚴格要求：①管道的設計壓力不低於10百帕；②環腔間的換氣能力不少於30次/小時。

截至2009年2月前，一些雙壁管的技術方案，如在14.7萬立方米LNG船舶上鍋爐供氣管採用的是在供氣管道上再外包一層風管的做法。該做法結構複雜，施工困難，效果不甚理想，也已不能滿足船級社對外管的較高設計壓力的要求。為此，發明者提出了結構簡單，成本低，設計壓力高，易拆裝的更加合理的雙壁管設計方案。

發明內容

專利目的

《LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道及其安裝方法》的目的在於克服2009年2月前已有技術存在的不足，提供一種新的LNG船上連線燃氣閥組和雙燃料發動機的雙壁管道，並為該類型的管道在LNG船上安裝提供了相應的新方法。通過該發明的雙壁管確保燃氣在燃氣閥組和雙燃料發動機之間不會出現泄漏，並實現實時換氣，將出現漏氣引起爆炸的可能性控制為零，並且製造雙壁管的原料採用至2009年2月就有的材質，達到方便快捷、容易實現的目的。

技術方案

《LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道及其安裝方法》所涉及的雙壁管道，其特徵在於，該雙壁管道包括同軸心套設的內管和外管，內管與外管通過多個可拆式夾箍進行支撐，所述的外管一端固定於裝有燃氣閥組的燃氣閥組室的側壁上，內管的一端通過一根過渡連線管連通至燃氣閥組上，內管的另一端通過一根內波紋管連通至雙燃料發動機的進氣口，所述內管的孔徑與發動機進氣口孔徑相同，在內管與外管之間為一環腔，該環腔連通燃氣閥室以同燃氣閥室一起實現換氣。

所述內管分為相連的一號內管和二號內管，一號內管的另一端連線內波紋管，二號內管的另一端連線過渡連線管，所述內波紋管的另一端連線至雙燃料發動機的進氣口，所述過渡連線管的另一端連線燃氣閥組； 所述外管分為一號外管和二號外管，一號外管和二號外管通過連線法蘭同軸連通並固定，一號外管位於一號內管外側，二號外管位於二號內管外側，一號外管的一端連線至外波紋管上，外波紋管的另一端連線至發動機端，所述的一號外管和二號外管底部設有多個保持其水平的外管支架。所述燃氣閥組位於燃氣閥組室內，燃氣閥組室的側壁上開有一個通艙孔，該通艙孔的內側設有法蘭，該法蘭的內徑略大於一號外管和二號外管之間連線法蘭的外徑，所述二號外管貫穿所述的通艙孔連通燃氣閥組室的內側和外側，位於燃氣閥組室內的二號外管一端並固定在通艙孔內側的法蘭上。所述的一號外管上設有垂直於外管軸線的上支管和下支管，該上支管和下支管設有兩對，分別上下對應設定，每個上支管上設有上支管盲法蘭封蓋，每個下支管上設有下支管盲法蘭封蓋，所述的可拆式夾箍的夾箍支架的下半部分位於下支管內，其端部落焊於下支管盲法蘭封蓋上。

《LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道及其安裝方法》包括如下步驟：

①將二號內管插入至二號外管中，並將二號內管和二號外管一起放入至燃氣閥組室內，靠近燃氣閥組臨時放置；

②將一號內管插入至一號外管中，將帶有可拆式夾箍的下支管盲法蘭封蓋安裝至一號外管下支管處，由於夾箍支架支撐，使一號內管可在一號外管內自由移動並轉動，利用外管支架支起一號外管，使其高度與燃氣閥組室上的通艙孔高度以及雙燃料發動機的進氣口的高度相等，且一號外管也可自由移動；

③將一號內管和一號外管移動，直至一號內管和二號內管的連線法蘭均靠近一號外管的上支管的支管通道處，從上支管的通道中利用扳手將連線一號內管和二號內管的連線螺栓擰緊；

④將外波紋管的一端連線至一號外管，並朝燃氣閥組室方向移動，空出內波紋管的安裝長度，將內波紋管的一端固定在雙燃料發動機的進氣口處，另一端連線至一號內管上，再將二號外管一端連線至通艙孔內側法蘭上，另一端連線至一號外管，而外波紋管另一端則連線至雙燃料發動機進氣口的外側；毫摩爾|||毫摩爾

⑤在燃氣閥組室內安裝上過渡連線管至燃氣閥組上，並將其一端與二號內管連線；

⑥在上支管中放入夾箍支架上半部分，將夾箍支架上半部分和夾箍支架下半部分用螺栓擰緊以固定內管，並將上支管盲法蘭封蓋裝妥；

⑦上緊外管支架的固定螺栓，對外管進行固定。

改善效果

基於上述技術方案，《LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道及其安裝方法》帶來了如下技術效果：

第一、該發明的雙壁管結構簡單實用，且所採用的材料普通、製作容易、成本相對低廉，在LNG船舶上套用時，可以採用普通工具進行便捷的安裝與拆卸。

第二、該發明的雙壁管所使用的內管支撐方式獨特，即通過設定上、下支管段，將內管夾箍支架布置於該區域內，支架承重落焊於下支管段盲法蘭封蓋上，從上支管可以伸入工具對支架進行鬆緊、裝拆等操作，從而解決了雙壁管中的內管定位支撐及移動等難題。

第三、該發明的雙壁管中的內管、外管均可以滿足PN＝1兆帕的設計壓力要求，套用該方法的雙壁管方案可以滿足船級社對雙燃料發動機燃氣供應管道的安全要求，適用於實船的安裝使用。

附圖說明

圖1是LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道在LNG船上的布局圖。

圖2是LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道的結構示意圖。

圖3是LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道中的一號外管、上支管和下支管的結構示意圖。

圖4是LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道中下支管盲法蘭封蓋、夾箍支架下部分和夾箍支架上部分組合後的示意圖。

其中，A—雙燃料發動機 B—雙壁管 C—燃氣閥組室 D—燃氣閥組 1—一號內管 2—二號內管 3—一號外管 4—二號外管 5—內波紋管 6—外波紋管 7—上支管 8—上支管盲法蘭封蓋 9—下支管 10—下支管盲法蘭封蓋 11—夾箍支架下半部分 12—外管支架 13—過渡連線管 14—夾箍支架上半部分。

技術領域

《LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道及其安裝方法》涉及液化天然氣船，特別涉及到一種LNG船上連線燃氣閥組和雙燃料發動機的雙壁管道以及該雙壁管道的安裝方法。

權利要求

1.《LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道及其安裝方法》其特徵在於，該雙壁管道包括同軸心套設的內管和外管，內管與外管通過多個可拆式夾箍進行支撐，所述的外管一端固定於裝有燃氣閥組的燃氣閥組室的側壁上，內管的一端通過一根過渡連線管連通至燃氣閥組上，內管的另一端通過一根內波紋管連通至雙燃料發動機的進氣口，所述內管的孔徑與發動機進氣口孔徑相同，在內管與外管之間為一環腔，該環腔連通燃氣閥室以同燃氣閥室一起實現換氣。

2.根據權利要求1所述的LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道，其特徵在於，所述內管分為相連的一號內管和二號內管，一號內管的另一端連線內波紋管，二號內管的另一端連線過渡連線管，所述內波紋管的另一端連線至雙燃料發動機的進氣口，所述過渡連線管的另一端連線燃氣閥組；所述外管分為一號外管和二號外管，一號外管和二號外管通過連線法蘭同軸連通並固定，一號外管位於一號內管外側，二號外管位於二號內管外側，一號外管的一端連線至外波紋管上，外波紋管的另一端連線至發動機端，所述的一號外管和二號外管底部設有多個保持其水平的外管支架。

3.根據權利要求2所述的LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道，其特徵在於，所述燃氣閥組位於燃氣閥組室內，燃氣閥組室的側壁上開有一個通艙孔，該通艙孔的內側設有法蘭，該法蘭的內徑略大於一號外管和二號外管之間連線法蘭的外徑，所述二號外管貫穿所述的通艙孔連通燃氣閥組室的內側和外側，位於燃氣閥組室內的二號外管一端並固定在通艙孔內側的法蘭上。

4.根據權利要求3所述的LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道，其特徵在於，所述的一號外管上設有垂直於外管軸線的上支管和下 支管，該上支管和下支管設有兩對，分別上下對應設定，每個上支管上設有上支管盲法蘭封蓋，每個下支管上設有下支管盲法蘭封蓋，所述的可拆式夾箍的夾箍支架的下半部分位於下支管內，其端部落焊於下支管盲法蘭封蓋上。

5.一種將權利要求4所述的LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道安裝到LNG船上的方法，其特徵在於，該方法包括如下步驟：

①將二號內管插入至二號外管中，並將二號內管和二號外管一起放入至燃氣閥組室內，靠近燃氣閥組臨時放置；

②將一號內管插入至一號外管中，將帶有可拆式夾箍的下支管盲法蘭封蓋安裝至一號外管下支管處，由夾箍支架支撐使一號內管在一號外管內自由移動並轉動，利用外管支架支起一號外管，使其高度與燃氣閥組室上的通艙孔高度以及雙燃料發動機的進氣口的高度相等，且一號外管也可自由移動；

③將一號內管和一號外管移動，直至一號內管和二號內管的連線法蘭均靠近一號外管的上支管的支管通道處，從上支管的通道中利用扳手將連線一號內管和二號內管的連線螺栓擰緊；

④將外波紋管的一端連線至一號外管，並朝燃氣閥組室方向移動，空出內波紋管的安裝長度，將內波紋管的一端固定在雙燃料發動機的進氣口處，另一端連線至一號內管上，再將二號外管一端連線至通艙孔內側法蘭上，另一端連線至一號外管，而外波紋管另一端則連線至雙燃料發動機進氣口的外側；

⑤在燃氣閥組室內安裝上過渡連線管至燃氣閥組上，並將其一端與二號內管連線；

⑥在上支管中放入夾箍支架上半部分，將夾箍支架上半部分和夾箍支架下半部分用螺栓擰緊以固定內管，並將上支管盲法蘭封蓋裝妥；

⑦上緊外管支架的固定螺栓，對外管進行固定。

實施方式

《LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道及其安裝方法》需要解決的是從燃氣閥組室C至雙燃料發動機A的進氣口間的管道設計及安裝難題，突出其安全性能以及結構儘量簡單，便於安裝與使用。

《LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道及其安裝方法》提供的是一種在LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道。上述雙壁管道B的主要結構包括同軸套設的內管和外管，由其構成一個雙壁管，內管與外管之間通過多個可拆卸的夾箍支架進行支撐。外管的一端固定於裝有燃氣閥組D的燃氣閥組室C的側壁上，內管的一端 通過一根過渡連線管連通至燃氣閥組C上，內管的另一端通過一根內波紋管連通至雙燃料發動機A的進氣口。內管的孔徑與發動機進氣口孔徑相同，在內管與外管之間為一環腔，該環腔連通燃氣閥室C以同燃氣閥室C一起實現換氣。上述結構LNG船上的連線布局如圖1所示，圖1是該發明LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道在LNG船上的布局圖。

《LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道及其安裝方法》的雙壁管道的具體結構和連線關係如圖2所示，圖2是本發明LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道的結構示意圖。由圖可知，

內管的一端通過一根過渡連線管13連通至燃氣閥組C上，內管的另一端通過一根內波紋管5連通至雙燃料發動機A的進氣口，內管分為相連線的一號內管1和二號內管2，一號內管1的一端和二號內管2的一端相對並連線，一號內管1的另一端連線內波紋管5，二號內管2的另一端連線過渡連線管13。

內波紋管5的另一端連線至雙燃料發動機A的進氣口，過渡連線管13的另一端連線至燃氣閥組D。

套於內管上的外管分為一號外管3和二號外管4，一號外管3和二號外管4之間通過連線法蘭同軸連通並固定。其中，一號外管3位於一號內管1的外側，二號外管4位於二號內管2外側。一號外管3的一端連線至外波紋管6上，外波紋管6的另一端連線至雙燃料發動機端，所述的一號外管3和二號外管4的底部設有多個保持其水平的外管支架12，外管支架12的底部支撐在甲板上。

LNG船上將燃氣閥組D設定於燃氣閥組室C內，並對燃氣閥組室C經常通風換氣，保持燃氣閥組室C空氣清潔，即使燃氣閥組D有燃氣泄漏也可以及時抽出，避免發生危險，提高安全性能。該發明的目的也就是將輸送燃氣的內管外層包裹一層外管，並且外管與內管之間留有環形空腔，並且該空腔與燃氣閥組室C相連通，以實現與燃氣閥組室C一起 換氣，這樣即使發生內管泄漏，也可以及時將泄漏氣體控制在環腔內被立刻稀釋排出，降低危險。

由於燃氣閥組D位於燃氣閥組室C內，所以需要通過一些結構設計將內管、外管之間的環腔同燃氣閥組室C連通。具體技術上是這樣實現的：在燃氣閥組室C的側壁上開有一個通艙孔，該通艙孔的內側設有法蘭，該法蘭的內徑略大於一號外管3和二號外管4之間連線法蘭的外徑，這樣是便於在一號外管3和二號外管4連線固定後可以順利地穿過通艙孔。將所述二號外管4貫穿所述的通艙孔，使其連通燃氣閥組室C的內側和外側，則二號外管4位於燃氣閥組室C內的一端固定在通艙孔內側的法蘭上。這樣，二號外管4就同燃氣閥組室C連通起來，外管與內管之間的環腔也就與燃氣閥組室C連通起來。

通過下面的技術方案來解決外管與內管之間的支撐問題：所述的一號外管3上設有垂直於外管軸線的上支管7和下支管9，該上支管7和下支管9設有兩對，分別上下對應設定，每個上支管7上設有上支管盲法蘭封蓋8，每個下支管9上設有下支管盲法蘭封蓋10，如圖3所示，圖3是《LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道及其安裝方法》LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道中的一號外管、上支管和下支管的結構示意圖。

內管和外管之間是通過夾箍支架來進行支撐固定的。夾箍支架的結構可由圖4看出，圖4是《LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道及其安裝方法》LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道中下支管盲法蘭封蓋、夾箍支架下部分和夾箍支架上部分組合後的示意圖。夾箍支架下部分11為一個頂端帶有半圓形凹槽的支柱，半圓形凹槽的內徑等於內管的外徑，可以將內管卡入到半圓形凹槽中；夾箍支架上部分14也有一個半圓形凹槽，將夾箍支架上部分14固定在夾箍支架下部分11後，兩個半圓形凹槽形成一個扣住內管的圓孔，可以將內管固定。將可拆式夾箍的夾箍支架下部分11放置於下支管9內，其支柱的 底端部可以用下支管盲法蘭封蓋10支撐。可以打開上支管7上的上支管盲法蘭封蓋8，將夾箍支架上部分14放於上支管7內，並卡住內管後固定在夾箍支架下部分11上，然後將上支管盲法蘭封蓋8固定在上支管7上。通過多個這樣的夾箍支架將內管與外管支撐起來，在內管與外管之間形成一個環腔。

• 實施例

套用於研發中的16萬立方米電力推進LNG船舶上的雙壁管設計方案。

一、雙壁管結構

①內管採用Φ114×6的普通鋼管，一號內管長2500毫米，二號內管長2200毫米，兩端採用10100 GB2506—89的標準法蘭；

②外管採用Φ325×8的普通鋼管，二號外管長1250毫米，一號外管為組合式結構，上面開有DN300等直徑的上、下支管，兩端採用10300 GB2506—89的標準法蘭；

③上、下支管的兩端採用10300 GB2506—89的標準法蘭，末端封蓋採用該系列的標準盲法蘭；

④內波紋管採用DN100 PN10的規格，外波紋管採用DN300 PN10的規格；

⑤內管支架採用100×6的扁鋼製作，以及採用65×8的扁鋼作支撐落焊於盲法蘭封蓋上；

⑥過渡連線管採用Φ114×6的普通鋼管，1＝450毫米；

⑦外管支架採用普通船用型管夾支架。

二、雙壁管的安裝步驟

①將二號外管4放入燃氣閥組室C內，將其靠近燃氣閥組D端臨時擺放；

②將二號內管2插入二號外管4中，也將其靠近燃氣閥組D端臨時擺放；

③將一號內管1插入到一號外管3中，將帶有夾箍支架下半部分11的下支管盲法蘭封蓋10安裝到下支管9內，用其支撐起一號內管1，使得內管可以在外管內自由移動及轉動，再在外管的底部安裝上外管支架12，外管支架12的底部置於船舶甲板上，但僅僅是松套不夾緊，使一號外管3可以在預定高度處自由移動；

④移動一號內管1與二號內管2，使兩段內管的連線端法蘭位於上支管7處的支管段內，從上支管7處的上支管內伸入扳手，將兩段內管間的連線法蘭螺栓上緊，由於內管可以在外管內旋轉，逐一將各連線螺栓裝好；

⑤在一號外管3在靠近雙燃料發動機的一端裝上外波紋管6，再將一號外管3向燃氣閥組D端移動；由於L3＞L2＞L1，可以獲得讓內管在預定位置使其發動機端法蘭露出內波紋管5的安裝空間；

⑥在發動機進氣口裝上內波紋管5；

⑦將內管向發動機端移至預定位置，並與內波紋管5的法蘭相連；

⑧移動外管至預定位置，將外波紋管6與發動機進氣口相連線裝妥；

⑨移動二號外管4，將二號外管4與一號外管3相連線並安裝妥當，並將二號外管4與燃氣閥組室C的通艙孔處法蘭連線裝妥；

⑩將過渡連線管13裝入到燃氣閥組室C內，使其分別與燃氣閥組 D及二號內管2的法蘭相連線裝妥；

上支管件7中放入夾箍支架上半部分14，將夾箍支架的兩部分用螺栓連線夾緊，對外管中的內管進行固定，再將上支管盲法蘭封蓋8裝妥；二緊外管支架12上的固定螺栓，以對外管進行固定。

通過上述步驟，可用普通工具將《LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道及其安裝方法》中的組合式雙壁管安裝妥當。

三、拆卸步驟

①松解開外波紋管6與發動機進氣口間的法蘭連線螺栓，斷開此處連線；

②鬆開過渡連線管13兩端的法蘭連線螺栓，取出並移走過渡連線管13；

③鬆開二號外管4與燃氣閥組室C的通艙口處法蘭的連線，鬆開外管支架12的緊固螺栓，使外管可以前後移動，將其朝燃氣閥組D端移動，由於L3＞L2＞L1，可以獲得拆除內波紋管5的操作空間；

④鬆開內波紋管5兩端的法蘭連線螺栓，取出並移走內波紋管5；

⑤拆開件上支管7處的上支管盲法蘭封蓋8，用工具鬆開夾箍支架下半部分11的夾緊螺栓，取出並移走夾箍支架上半部分14，使內管可以自由移動及轉動；

⑥朝燃氣閥組D端少許移動內管，使內管的發動機端法蘭縮入到外波紋管6以內，鬆開外波紋管6的法蘭連線螺栓，取出並移走外波紋管6。

⑦向燃氣閥組D端移動內管，使一號內管1與二號內管2兩段內管間連線法蘭位於上支管7處的支管內，用扳手拆開內管法蘭間的連線螺栓，斷開內管間連線，並將二號內管2朝燃氣閥組D端移動；

⑧拆開一號外管3與二號外管4兩段外管間的連線法蘭，將一號外管3朝發動機端移動，使一號外管3露出二號內管2；

⑨拆除外管支架12，移走一號內管1與一號外管3的松套組合體；

⑩在空曠場地分別取出一號內管1與一號外管3；朝發動機端移動並取出二號內管2；最後取出二號外管4。

通過上述步驟，可用普通工具將《LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道及其安裝方法》中的組合式雙壁管拆卸妥當。

榮譽表彰

2017年12月11日，《LNG船上連線燃氣閥組和發動機的雙壁管道及其安裝方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。