液货系统自主研发在大型LNG船上的应用浅析

液货系统自主研发在大型LNG船上的应用浅析

韩新花

江南造船(集团)有限责任公司 上海市  201913

摘要：随着能源需求的不断增加，液化天然气（LNG）作为清洁、可再生能源的代表，在国际能源市场上扮演着越来越重要的角色。同时，大型LNG船的运输系统也处于不断创新与发展之中。本文通过分析液货系统自主研发在大型LNG船上的应用，探讨了其对船舶安全、效率和环保性能的影响，并展望了未来的发展方向。

关键词：液货系统；自主研发；大型LNG船；应用

引言

大型LNG船作为运输LNG最重要的工具之一，液货系统在其设计和建造过程中起到至关重要的作用。随着技术的进步和需求的增长，经常很多技术都被国外垄断掌控，为了促进我们国内产业快速发展，液货系统自主研发成为展现国内实力和进步的有效途径之一。

一、液货系统自主研发的技术特点

1.1引入智能化控制系统

利用先进的传感器技术和自动控制算法，实现对LNG船液货流动、压力和温度等参数进行实时监测与控制，提高系统的灵活性和稳定性。随着LNG（液化天然气）船的应用范围越来越广泛，确保船舶运输过程中的安全性和可靠性成为一个关键问题。传统的人工检测方式无法满足对船舶液货流动、压力和温度等参数的实时监测和控制需求。为了解决这一问题，本研究将引入先进的传感器技术，通过多种传感器对LNG船的液货流动、压力和温度等参数进行精确监测。这些传感器具备高灵敏度和高稳定性，能够准确地获取船舶内部的各项参数信息。此外，自动控制算法将被应用于监测数据的处理和控制策略的制定，以实现对船舶系统的实时控制。

在实际应用中，本系统将采集到的传感器数据进行实时分析和处理，根据分析结果调整船舶的液货流动、压力和温度等参数，以提高系统的灵活性和稳定性。通过引入自动控制算法，系统能够根据船舶运行状态自动调整控制策略，提高运输过程中的安全性和可靠性。此外，本系统还具备良好的可扩展性和适应性。在未来，随着传感器技术和自动控制算法的不断发展，本系统可以进一步优化和升级。例如，可以通过引入更多类型的传感器来监测更多船舶参数，或者使用更先进的控制算法来提高控制效果。

智能化在大型LNG船舶上的试点和应用，为无人船的设计和发展起到了重要的推进作用，使无人船研发、设计、建造打下了坚实的基础，同时，智能化技术的应用还使得大型LNG船舶在航行过程中更加安全可靠。无人船的设计和发展不仅能够减少人力资源的投入，还可以降低操纵风险和事故发生的可能性。智能化系统可以通过各种传感器和监测设备及时掌握船舶的运行状态，并根据相关数据进行智能决策，以提升船舶的自动化操作性能。

1.2适度大型化

LNG船是在162℃(-162℃)低温下运输液化气的专用船舶，是一种“海上超级冷冻车”，是国际公认的高技术、高难度、高附加值的“三高”船舶。LNG船的载货量不是以吨位来计算的，而是以其所能装载液化天然气的体积来计算，单位为㎥。首先，满足液化天然气低成本运输需求最有效的方式是提高船舶的载货量。运输效率(nm)是有效时距(航行距离和花费的时间)与船舶所消耗的燃料的比值(Nakazawa，2011)。由于n与 P/WV 成反比，为了提高运输效率，船舶推进装置的输出功率应当减小，不论减小输出功率还是降低速度，增加船舶的排水量是提高运输效率和降低运营成本的最有效途径。这意味着，LNG船型越大，其运输成本越低。

1.3引入高效能源利用技术

通过节能减排和能源回收等技术手段，提高LNG船的能源利用效率，降低碳排放。首先，通过改进船舶设计和使用材料，减少船舶的阻力和重量，以降低能源消耗。此外，可以利用先进的船舶动力系统，例如采用高效率的发动机、涡轮增压器等，提高能源的利用效率，从而降低船舶运行所需能源的消耗。除了节能措施外，能源回收技术也是提高LNG船能源利用效率的重要手段之一。例如，可以利用废热回收技术，将船舶排出的废热转化为能源供船舶系统使用，减少能源的浪费。此外，还可以利用船舶运行过程中产生的波浪、风能等自然能源，进行能量的回收和利用，降低对传统能源的依赖。

通过这些技术手段的综合应用，能够提高LNG船的能源利用效率，实现节能减排和降低碳排放的目标。然而，在实践中仍面临一些挑战，例如技术成本、设备更新等问题。因此，未来需要进一步研究和发展相关技术，以打造更加高效和环保的LNG船舶。

二、液货系统自主研发大型LNG船上的应用效果

2.1LNG液货操作系统及技术

首先，船舶LNG液货操作系统的升级使得船舶操作更加智能化和自动化。传统的人工操作方式不仅费时费力，而且存在一定的安全隐患。而采用LNG操作系统，可以实现船舶货物的自动监测、控制和管理，极大地减少了人为错误的发生，并提高了作业效率。同时，船舶操作人员也能通过系统实时监控船舶状态，及时发现和解决潜在的问题，确保船舶安全。这不仅提高了船舶乘员的工作体验，还降低了事故发生的可能性。

其次，船舶LNG液货操作系统的先进技术也为船舶提供了更多的运营策略和灵活性。LNG操作系统可以精确控制船舶燃料的使用量和消耗速度，从而优化燃油利用效率，并减少二氧化碳和硫氧化物等有害气体的排放。这对于缓解温室效应和改善空气质量有着重要的意义。此外，LNG还可以用于替代柴油或重油作为动力燃料，降低航运成本，提高船舶竞争力。船舶可以根据实际情况选择不同的操作模式，如船舶进出港口时切换到电池供电模式，减少噪音和挥发污染。

最后，随着船舶行业对LNG液货操作系统需求的增加，也面临着一些挑战。首先，技术研发和设备更新需要大量投资，这对于船舶经营者来说可能是一个重大负担。其次，船舶LNG液货操作系统的使用需要操作人员具备相关知识和技能，需要进行培训和教育。此外，LNG操作系统的安全性与稳定性也需要得到充分保障，以避免潜在的事故风险。

2.2减排系统应用技术

在船舶减排系统应用技术逐渐成熟的背景下，航运业在环保方面取得了显著的进展。然而，我们仍然面临着许多挑战和问题。为了更好地推动航运业的可持续发展，需要采取进一步的措施和技术创新。据悉，江南造船研发的配置了碳捕捉系统的17.5万立方米LNG运输船方案已经获得国际知名船东的高度认可，目前已经完成相关技术准备工作，预计将在其订购的第六艘17.5万立方米LNG运输船上安装应用。这也意味着，新船型有望在近期落个地。对LNG船舶的低速主机进行了深度优化升级，随着全球低碳行动的加速，船舶行业的二氧化碳（CO2）减排成为了当务之急。为此，碳捕获、利用与储存（Carbon Capture, Utilization, and Storage, CCUS）技术崭露头角，被视为船舶碳排放管理的有效策略。这项技术通过捕捉并储存船只尾气中的CO2，能在很大程度上削减运营期间的碳排放，最高可达80%的减排效果，为构建绿色航海未来提供了关键支撑。江南造船相关负责人介绍，该船型基于公司自主研发的17.5万立方米Mark I Flex薄膜型LNG船，搭载业内技术成熟的基于有机胺溶液化学吸收和热解吸的碳捕捉系统，并在货物区露天甲板两舷布置了2个C型中压液态二氧化碳储罐，使得液罐的运行区间远离二氧化碳的三相点，从本质上保证了运行安全。

图 2化学吸收碳捕捉系统流程图

三、结论

液货系统自主研发在大型LNG船上的应用有助于提高船舶的安全性、运输效率和环保性能。随着技术的进步和市场的需求，其发展前景广阔。然而，还需要解决相关的技术、安全和法律问题，并加强合作与研发，以使液货系统能够更好地适应未来大型LNG船的需求。未来主要是朝着提升数字智能化应用深度的方向发展，通过大数据的数字智能化，实现LNG船营运向更加安全、便捷与精准的方向发展。

参考文献

[1]王思佳.合力推进船载碳捕集技术应用发展[J].中国船检,2023,5(07):29-33

[2]杨文猛,周忠山.液货船惰性气体系统介绍[J].江苏船舶,2019,5(02):26-29+37