再冷凝器的控制系统
阅读：579发布：2022-04-24
专利汇可以提供再冷凝器的控制系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种再 冷凝器 的控制系统。包括：通过两管道分别与 外壳 的顶部和底部相连以检测外壳内 混合液 的液面高度的液位 传感器 、在BOG输入管中部与其汇合的NG输入管、位于NG输入管上的NG 开关 阀 、与 液位传感器 相连以接收其输出的液面高度的第二 控制器 、与第二控制器和BOG 压缩机 分别相连以在接收到第二控制器输出的液面高度低于液位最低值信息时控制减小BOG压缩机输出BOG的流量的第一控制器；第二控制器与NG开关阀相连，以在液面高度高于液位最高值的情况下控制开启NG开关阀。本实用新型能在保证再冷凝器下游设备(如LNG 泵 )的不被汽蚀并安全运行的前提下，保持再冷凝器外壳内的气压和液位均稳定在一定范围内。，下面是再冷凝器的控制系统专利的具体信息内容。
1.一种再冷凝器的控制系统，所述再冷凝器包括外壳、与所述外壳顶部相通的蒸发气BOG输入管、与所述外壳上部相通且部分进入所述外壳内部的液化天然气LNG输入管、与所述LNG输入管位于所述外壳内部的末端相连通的进液管、位于所述外壳内部且位于所述进液管下方使LNG分布均匀的液体分布器、位于所述外壳内部且位于所述液体分布器下方的填充了填料的填料床层、与所述外壳的底部相通的混合液输出管、设置在所述外壳底部且位于所述混合液输出管的入口处的破涡器、输送过冷LNG的过冷LNG输送管；所述混合液输出管在其末端与过冷LNG输送管汇合为总输出管；所述BOG输入管的始端与BOG压缩机的输出管相连，接收其输出的BOG；所述LNG输入管的始端与LNG低压输送泵的输出管相连，接收其输出的LNG；在所述填料床层处，输入所述外壳内的LNG与输入所述外壳内的BOG混合冷凝为混合液，所述混合液经所述混合液输出管与所述过冷LNG输送管中的过冷LNG在所述总输出管中进一步混合为最终混合液；其特征在于，该控制系统包括：通过两管道分别与所述外壳的顶部和底部相连以检测所述外壳内的混合液的液面高度的液位传感器、在所述BOG输入管的中部与其汇合的天然气NG输入管、位于所述NG输入管上的NG开关阀、与所述液位传感器相连以接收其输出的液面高度的第二控制器、与所述第二控制器和所述BOG压缩机分别相连以在接收到所述第二控制器输出的液面高度低于液位最低值信息时控制减小所述BOG压缩机输出BOG的流量的第一控制器；
所述第二控制器与所述NG开关阀相连，以在所述液面高度高于液位最高值的情况下控制开启所述NG开关阀。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，还包括：与所述BOG输入管分别相连、以分别检测其中的BOG流量、BOG温度、BOG压力的BOG流量计、第一温度传感器、第二压力传感器；分别与所述BOG流量计、第一温度传感器、第二压力传感器相连，以根据三者分别输入的所述BOG流量、BOG温度、BOG压力计算得到BOG标准体积流量的标准体积流量计算器；与所述总输出管相连以检测其中的最终混合液压力的第一压力传感器；与所述第一压力传感器相连以接收其输入的最终混合液压力的第四控制器；与所述标准体积流量计算器和所述第四控制器分别相连，以根据二者分别输入的所述BOG标准体积流量和所述最终混合液压力计算得到LNG输入流量设定值的第一计算器；与所述LNG输入管相连以检测其中的LNG输入流量的LNG流量计；位于所述LNG输入管上的LNG 输入调节阀；与所述第一计算器、所述LNG流量计和所述LNG输入调节阀分别相连，以比较所述第一计算器和所述LNG流量计分别输入的所述LNG输入流量设定值和所述LNG输入流量、从而控制调节所述LNG输入调节阀的开度的第三控制器。
3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，还包括：与所述总输出管相连以检测其中的最终混合液温度的第二温度传感器；与所述第二温度传感器和所述第四控制器分别相连，根据所述第二温度传感器输入的所述最终混合液温度计算得到该最终混合液温度所对应的饱和蒸汽压、用所述第四控制器输入的所述最终混合液压力减去所述饱和蒸汽压得到压差的压差计算器；与所述压差计算器和所述第一控制器分别相连、比较压差设定值和所述压差计算器输入的所述压差、并将比较结果发送到所述第一控制器的第六控制器；
所述第一控制器在所述比较结果为所述压差小于所述压差设定值的情况下，控制减小所述BOG压缩机输出BOG的流量。
4.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，还包括位于所述过冷LNG输送管上的过冷LNG输送管调节阀；所述过冷LNG输送管调节阀与所述第四控制器相连，在所述第四控制器判断所述最终混合液压力低于最终混合液压力设定值的情况下，根据所述第四控制器的控制来加大自身的开度。
5.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述再冷凝器还包括与所述过冷LNG输送管并联的过冷LNG输送支管；所述控制系统还包括位于所述过冷LNG输送支管上的过冷LNG输送支管调节阀；所述过冷LNG输送支管调节阀与所述第四控制器相连，在所述第四控制器判断所述过冷LNG输送管调节阀已达最大开度且所述最终混合液压力低于最终混合液压力设定值的情况下，根据所述第四控制器的控制来加大自身的开度。
6.根据权利要求3或4所述的控制系统，其特征在于，还包括：位于所述过冷LNG输送管上以检测其中的过冷LNG流量的过冷LNG流量计；与所述过冷LNG流量计和所述第一控制器分别相连、判断所述过冷LNG流量计输入的所述过冷LNG流量是否小于过冷LNG流量设定值、并将判断结果发送到所述第一控制器的第七控制器；所述第一控制器在所述判断结果为所述过冷LNG流量小于所述过冷LNG流量设定值的情况下，控制减小所述BOG压缩机输出BOG的流量。
7.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述再冷凝器还包括与所述外壳的顶部相连通的气体输出管；所述控制系统还包括：位于所述气体输出管上的气体输出调节阀；与所述气体输出管相连以检测所述外壳内的气压的第三压力传感器；与所述第三压力传感器和所述气体输出调节阀分别相连，在判断所述第三压力传感器送来的所 述外壳内的气压大于外壳内气压第一设定值的情况下，控制开启所述气体输出调节阀的第五控制器。
8.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述再冷凝器还包括与所述外壳的顶部相连通的气体输出管；所述控制系统还包括：位于所述气体输出管上、在所述外壳内的气压高于外壳内气压第二设定值的情况下开启的气压安全阀。
9.根据权利要求7或8所述的控制系统，其特征在于，所述气体输出管的末端与BOG回收总管或火炬系统连接。
10.根据权利要求1-5、7、8中任一权利要求所述的控制系统，其特征在于，所述填料为拉西环或鲍尔环。
再冷凝器的控制系统
技术领域
背景技术
[0002] 液化天然气(LNG，liquefied natural gas)是一种优质能源，具有热值高、燃烧污染小的特点。LNG接收站的主要功能是接收远洋运输来的LNG，并对其进行储存和汽化，以获得气态天然气(NG)产品，并通过天然气管网向电厂和城市燃气用户供气。
[0003] 在LNG接收站的生产过程中，由于环境热量的漏入、卸船过程中的体积置换、闪蒸、大气环境压力的急剧降低等多种因素，在LNG储罐、其他LNG设备以及LNG管线里会从LNG中释放出一定量的蒸发气(BOG，Boil Off Gas)，这些BOG为可燃性气体，直接排放不仅会污染空气，还可能造成爆炸、火灾等事故，因此，如何安全有效地处理各种操作工况下所产生的BOG，是LNG接收站必须面对的非常重要的课题。
[0004] 通常情况下，LNG接收站处理BOG的方式为再冷凝法，即用BOG压缩机将BOG压缩到较低的压力(通常为0.5MPa-1.0MPa)后，将其与LNG低压输送泵送出的LNG在再冷凝器中混合，利用LNG的冷量将BOG冷凝为液态，从而形成混合液输出。再冷凝法可以利用LNG的冷量(现有的与“热量”相对应的概念)，减少了将BOG直接压缩达到外输压力要求所需要的部分功率消耗，因而能够在安全有效处理BOG的前提下进一步节省能源的使用。
[0005] 图1为现有技术提供的再冷凝器及其控制系统的结构图。如图1所示，该再冷凝器包括外壳101、与外壳101顶部相通的BOG输入管102、与外壳101上部相通且部分进入外壳101内部的LNG输入管103、与LNG输入管103位于外壳101内部的末端相连通以使LNG从自身的两个出口输出的进液管104、位于外壳101内部且位于进液管104下方可使LNG分布均匀的液体分布器111、位于外壳101内部且位于液体分布器111下方的填充了填料的填料床层105、与外壳101的底部相通的混合液输出管106、设置在外壳101底部且位于混合液输出管106入口处的破涡器112。
[0006] 图1中，BOG输入管102的始端与BOG压缩机的输出管相连，可接收其压缩后输出的BOG；LNG输入管103的始端与LNG低压输送泵的输出管相连，输送其输出的全部的LNG；这些LNG经进液管104的出口到达液体分布器111的上表面，然后沿液体分布器111中的细管流到填料床层105处，在此处，LNG与BOG充分混合，进而冷凝为混合液，该混合液经混合液输出管106输出。混合液输出管106的末端可与LNG泵相连，以将混合液输出给用户。
破涡器112可防止混合液进入混合液输出管106的入口时产生漩涡，进而产生气泡，造成对LNG泵的汽蚀。
破涡器112可防止混合液进入混合液输出管106的入口时产生漩涡，进而产生气泡，造成对LNG泵的汽蚀。
[0007] LNG低压输送泵送入外壳101内的单位量LNG的冷量是确定的，因而其能冷凝BOG的能力也是一定的，如果输入外壳101内的BOG量过多，将会造成LNG与BOG的量的比例不协调，这样，外壳101内将存在较多的BOG从而产生较大的气压，该气压又使外壳101内混合液的液面高度107降低到填料床层105的表面以下，进一步影响LNG与BOG的混合和冷凝速度。同时，这种情况下通过混合液输出管106输出的混合液呈饱和状态，一旦有外界因素的影响(如环境气温升高导致混合液输出管线温度较高等)将重新释放出BOG，这可能造成下游设备LNG泵的“汽蚀”。因此，再冷凝器外壳101内的气压和液面高度107都需要保持在一定的范围内，以确保混合液输出管106中的混合液压力是稳定的，并且LNG处于一定程度的过冷状态，从而防止下游设备(如图1中的LNG泵)发生“汽蚀”。
[0008] 图1所示的控制系统是对外壳101内的液位(即液面高度107)进行控制。如图1所示，通过两条管道分别与外壳101的顶部和底部相通的液位传感器108可实时检测外壳101内的混合液的液面高度107，其将该液面高度107送至控制器109后，控制器109判断此时的液面高度107是否与设定值(该设定值略高于填料床层105的高度)相等，如不相等，则控制加大或减小LNG输入管103上的调节阀110的开度，以增加或减小LNG输入外壳
101内的流量，从而使外壳101内的液面高度107逐渐地恢复为设定值。
101内的流量，从而使外壳101内的液面高度107逐渐地恢复为设定值。
[0009] 但是，现有技术这种仅控制外壳101内的液位107保持恒定的控制系统，仅采用调节LNG输入管103上的调节阀110开度的方式进行，没有综合考虑输入外壳内的BOG的流量和输出的混合液的过冷度，这样是无法保持混合液出口处的压力稳定并使混合液满足过冷度要求的，这是由于：当外壳内气压较大造成液位下降时，现有技术这种控制系统将增加LNG输入管103上的调节阀110的开度以增加LNG输入量，从而提高液位，但这也造成外壳内的气压在液位提高之后进一步加大，使外壳内的气体因超压排放而产生物料损失和环境污染，同时，由于外壳101内的压力升高，BOG的冷凝量增加，这可能导致输出的混合液处于饱和状态，这对再冷凝器的下游设备的安全(如图1中的LNG泵可能受到汽蚀)是一个考验。反之，当外壳内气压较小造成液位上升时，现有技术这种控制系统为了防止液位过高导致混合液回流至BOG压缩机，将减小调节阀110的开度以减小LNG的输入流量，从而降低液位，但这会造成外壳内气压在液位降低之后进一步减小，同时，输出的混合液的压力也由于外壳内液位的降低而进一步减小，这对再冷凝器的下游设备的安全(如LNG泵可能产生汽蚀)造成不良影响。实用新型内容
[0010] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种再冷凝器的控制系统，能在保证混合液输出管道以及下游设备安全的前提下，保持再冷凝器外壳内的气压和液位均稳定在一定范围内。
[0011] 本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种再冷凝器的控制系统，所述再冷凝器包括外壳、与所述外壳顶部相通的蒸发气BOG输入管、与所述外壳上部相通且部分进入所述外壳内部的液化天然气LNG输入管、与所述LNG输入管位于所述外壳内部的末端相连通的进液管、位于所述外壳内部且位于所述进液管下方使LNG分布均匀的液体分布器、位于所述外壳内部且位于所述液体分布器下方的填充了填料的填料床层、与所述外壳的底部相通的混合液输出管、设置在所述外壳底部且位于所述混合液输出管的入口处的破涡器、输送过冷LNG的过冷LNG输送管；所述混合液输出管在其末端与过冷LNG输送管汇合为总输出管；所述BOG输入管的始端与BOG压缩机的输出管相连，接收其输出的BOG；所述LNG输入管的始端与LNG低压输送泵的输出管相连，接收其输出的LNG；在所述填料床层处，输入所述外壳内的LNG与输入所述外壳内的BOG混合冷凝为混合液，所述混合液经所述混合液输出管与所述过冷LNG输送管中的过冷LNG在所述总输出管中进一步混合为最终混合液；该控制系统包括：通过两管道分别与所述外壳的顶部和底部相连以检测所述外壳内的混合液的液面高度的液位传感器、在所述BOG输入管的中部与其汇合的天然气NG输入管、位于所述NG输入管上的NG开关阀、与所述液位传感器相连以接收其输出的液面高度的第二控制器、与所述第二控制器和所述BOG压缩机分别相连以在接收到所述第二控制器输出的液面高度低于液位最低值信息时控制减小所述BOG压缩机输出BOG的流量的第一控制器；
[0012] 所述第二控制器与所述NG开关阀相连，以在所述液面高度高于液位最高值的情况下控制开启所述NG开关阀。
[0013] 本实用新型的有益效果是：本实用新型中，由于在液位传感器检测到的外壳内液面高度低于液位最低值的情况下，说明外壳内气压较高，此时，第二控制器将向第一控制器发送液面高度低于液位最低值信息，使其控制相连的BOG压缩机减小输出BOG的流量，从而减少BOG输入外壳的流量，这样，外壳内的BOG就会随着时间的推移而逐渐被输入的LNG冷凝为混合液，从而使LNG和BOG的量的比例逐渐达到协调比例，外壳内的气压逐渐降低，而液面高度逐渐上升；在液位传感器检测到的外壳内液面高度高于液位最高值的情况下，说明外壳内的气压较低，此时，第二控制器将直接控制开启相连的NG开关阀，这样，NG就会沿NG输入管进入外壳内，从而提高外壳内的气压，将液面高度逐渐降低。因此，本实用新型能够保持再冷凝器外壳内的气压和液位均稳定在一定范围内。而外壳内气压的稳定，也就保证了混合液输出管道(包括混合液输出管和总输出管)以及下游设备(如图2中的LNG泵)中混合液的压力不会过小，从而保证二者的安全。另外，由于混合液输出管又与输送过冷LNG的过冷LNG输送管汇合为总输出管，因而在总输出管中混合得到的最终混合液必定是非饱和状态的混合液，这样就能充分保证下游设备不受到汽蚀的侵害，从而保证下游设备的安全。
[0014] 在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：
[0015] 进一步，还包括：与所述BOG输入管分别相连、以分别检测其中的BOG流量、BOG温度、BOG压力的BOG流量计、第一温度传感器、第二压力传感器；分别与所述BOG流量计、第一温度传感器、第二压力传感器相连，以根据三者分别输入的所述BOG流量、BOG温度、BOG压力计算得到BOG标准体积流量的标准体积流量计算器；与所述总输出管相连以检测其中的最终混合液压力的第一压力传感器；与所述第一压力传感器相连以接收其输入的最终混合液压力的第四控制器；与所述标准体积流量计算器和所述第四控制器分别相连，以根据二者分别输入的所述BOG标准体积流量和所述最终混合液压力计算得到LNG输入流量设定值的第一计算器；与所述LNG输入管相连以检测其中的LNG输入流量的LNG流量计；位于所述LNG输入管上的LNG输入调节阀；与所述第一计算器、所述LNG流量计和所述LNG输入调节阀分别相连，以比较所述第一计算器和所述LNG流量计分别输入的所述LNG输入流量设定值和所述LNG输入流量、从而控制调节所述LNG输入调节阀的开度的第三控制器。
[0016] 进一步，还包括：与所述总输出管相连以检测其中的最终混合液温度的第二温度传感器；与所述第二温度传感器和所述第四控制器分别相连，根据所述第二温度传感器输入的所述最终混合液温度计算得到该最终混合液温度所对应的饱和蒸汽压、用所述第四控制器输入的所述最终混合液压力减去所述饱和蒸汽压得到压差的压差计算器；与所述压差计算器和所述第一控制器分别相连、比较压差设定值和所述压差计算器输入的所述压差、并将比较结果发送到所述第一控制器的第六控制器；所述第一控制器在所述比较结果为所述压差小于所述压差设定值的情况下，控制减小所述BOG压缩机输出BOG的流量。
[0017] 进一步，还包括位于所述过冷LNG输送管上的过冷LNG输送管调节阀；所述过冷LNG输送管调节阀与所述第四控制器相连，在所述第四控制器判断所述最终混合液压力低于最终混合液压力设定值的情况下，根据所述第四控制器的控制来加大自身的开度。
[0018] 进一步，所述再冷凝器还包括与所述过冷LNG输送管并联的过冷LNG输送支管；所述控制系统还包括位于所述过冷LNG输送支管上的过冷LNG输送支管调节阀；所述过冷LNG输送支管调节阀与所述第四控制器相连，在所述第四控制器判断所述过冷LNG输送管调节阀已达最大开度且所述最终混合液压力低于最终混合液压力设定值的情况下，根据所述第四控制器的控制来加大自身的开度。
[0019] 进一步，还包括：位于所述过冷LNG输送管上以检测其中的过冷LNG流量的过冷LNG流量计；与所述过冷LNG流量计和所述第一控制器分别相连、判断所述过冷LNG流量计输入的所述过冷LNG流量是否小于过冷LNG流量设定值、并将判断结果发送到所述第一控制器的第七控制器；所述第一控制器在所述判断结果为所述过冷LNG流量小于所述过冷LNG流量设定值的情况下，控制减小所述BOG压缩机输出BOG的流量。
[0020] 进一步，所述再冷凝器还包括与所述外壳的顶部相连通的气体输出管；所述控制系统还包括：位于所述气体输出管上的气体输出调节阀；与所述气体输出管相连以检测所述外壳内的气压的第三压力传感器；与所述第三压力传感器和所述气体输出调节阀分别相连，在判断所述第三压力传感器送来的所述外壳内的气压大于外壳内气压第一设定值的情况下，控制开启所述气体输出调节阀的第五控制器。
[0021] 进一步，所述再冷凝器还包括与所述外壳的顶部相连通的气体输出管；所述控制系统还包括：位于所述气体输出管上、在所述外壳内的气压高于外壳内气压第二设定值的情况下开启的气压安全阀。
[0022] 进一步，所述气体输出管的末端与BOG回收总管或火炬系统连接。
[0024] 图1为现有技术提供的再冷凝器及其控制系统的结构图；
[0025] 图2为本实用新型提供的再冷凝器及其控制系统中的液位控制部分的结构图；
[0026] 图3为本实用新型提供的再冷凝器及其控制系统中的LNG输入流量控制部分、压差控制部分、压力控制部分和过冷LNG输出流量控制部分的结构图。
具体实施方式
[0027] 以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
[0028] 图2为本实用新型提供的再冷凝器及其控制系统中的液位控制部分的结构图。如图2所示，本实用新型对现有技术的再冷凝器进行了改造，其除了包括外壳201、与外壳201顶部相通的BOG输入管202、与外壳201上部相通且部分进入外壳201内部的LNG输入管203、与LNG输入管203位于外壳201内部的末端相连通的进液管216、位于外壳201内部且位于进液管216下方使流到其上表面的LNG分布均匀的液体分布器214(通过图2所示液体分布器214内部的上下贯通的细管使LNG分布均匀)、位于外壳201内部且位于液体分布器214下方的填充了填料的填料床层205、与外壳201的底部相通的混合液输出管213、设置在外壳201底部且位于混合液输出管213的入口处的破涡器215这些部分之外，还包括输送过冷LNG的过冷LNG输送管212。该再冷凝器中的混合液输出管213在其末端与过冷LNG输送管212汇合为总输出管206；BOG输入管202的始端与BOG压缩机的输出管相连，接收其输出的BOG；LNG输入管203的始端与LNG低压输送泵的输出管相连，接收其输出的LNG。这样，在外壳201内部的填料床层205处，输入外壳201内的LNG与输入外壳201内的BOG混合冷凝为混合液，混合液经混合液输出管213与过冷LNG输送管212中的过冷LNG在总输出管206中进一步混合为最终混合液。
[0029] 由于图2中的过冷LNG输送管212中输送的过冷LNG是指呈非饱和状态的LNG，因此，无论该过冷LNG与饱和状态的混合液相混合，还是与非饱和状态的混合液相混合，混合后得到的最终混合液均为非饱和状态，这就充分保证了即使再冷凝器外部的环境有一定变化，如环境气温升高等，最终混合液也会保证为非饱和状态，不会释放出BOG，从而防止了最终混合液对下游设备(如图2中的LNG泵)的汽蚀侵害。
[0030] 如图2所示，过冷LNG输送管212与LNG输入管203的始端均可以与输出LNG的LNG低压输送泵的输出管相连，即二者所输送的LNG均为LNG低压输送泵所输出的LNG的一部分，现有技术要求LNG低压输出泵输送的所有LNG全部进入再冷凝器外壳201内，而本实用新型只要求一小部分LNG进入再冷凝器的外壳内，这样，在使用相同流量的LNG低压输送泵的情况下，本实用新型所提供的再冷凝器外壳201的容量要远小于现有技术，因而其体积、重量也小于现有技术。而体积和重量的减小，意味着相比现有技术需要耗费大量人力物力将笨重的再冷凝器外壳201置于高于LNG泵的位置处、并设计复杂的管线以适应二者的位置关系的情况，本实用新型在设置再冷凝器与LNG泵的位置关系以及设计管线方面所花费的人力物力要小得多，同时体积和重量较小的再冷凝器外壳本身的造价也低，因而其总体成本也就低得多。
[0031] 当然，过冷LNG输送管212的始端也可以不与LNG输入管203的始端同为LNG低压输送泵的输出管，而是为其设置独立的过冷LNG输出管线，不过这样做的成本要高一些，结构也更复杂。
[0032] 本实用新型所提供的控制系统包括五大部分，分别为：液位控制部分、LNG输入流量控制部分、压差控制部分、压力控制部分和过冷LNG输出流量控制部分。
[0033] 图2所示的为本实用新型所提供的控制系统中的液位控制部分。如图2所示，该控制系统包括：通过两管道分别与外壳201的顶部和底部相连以检测外壳201内的混合液的液面高度207的液位传感器208、在BOG输入管202的中部(始端与末端之外的中间任一位置称为其中部)与其汇合的天然气(NG)输入管204、位于NG输入管204上的NG开关阀210、与液位传感器208相连以接收其输出的液面高度的第二控制器209、与第二控制器209和BOG压缩机分别相连以在接收到第二控制器209输出的液面高度207低于液位最低值信息时控制减小BOG压缩机输出BOG的流量的第一控制器211；
[0034] 第二控制器209与NG开关阀210相连，以在液面高度207高于液位最高值的情况下控制开启NG开关阀210。
[0035] 图2中的液位传感器208可以用常用的高度传感器来实现，第一控制器211和第二控制器209可以用微处理器、可编程逻辑器件(PLC)、FPGA等各种具有控制功能的器件来实现，NG开关阀210可以为电动或气动阀门。
[0036] 由此可见，本实用新型中，由于在液位传感器检测到的外壳内液面高度低于液位最低值的情况下，说明外壳内气压较高，此时，第二控制器将向第一控制器发送液面高度低于液位最低值信息，使其控制相连的BOG压缩机减小输出BOG的流量，从而减少BOG输入外壳的流量，这样，外壳内的BOG就会随着时间的推移而逐渐被输入的LNG冷凝为混合液，从而使LNG和BOG的量的比例逐渐达到协调比例，外壳内的气压逐渐降低，而液面高度逐渐上升；在液位传感器检测到的外壳内液面高度高于液位最高值的情况下，说明外壳内的气压较低，此时，第二控制器将直接控制开启相连的NG开关阀，这样，NG就会沿NG输入管进入外壳内，从而提高外壳内的气压，将液面高度逐渐降低。因此，本实用新型能够保持再冷凝器外壳内的气压和液位均稳定在一定范围内。而外壳内气压的稳定，也就保证了混合液输出管道(包括混合液输出管和总输出管)以及下游设备(如图2中的LNG泵)中混合液的压力不会过小，从而保证二者的安全。另外，由于混合液输出管又与输送过冷LNG的过冷LNG输送管汇合为总输出管，因而在总输出管中混合得到的最终混合液必定是非饱和状态的混合液，这样就能充分保证下游设备不受到汽蚀的侵害，从而保证下游设备的安全。
[0037] 图3为本实用新型提供的再冷凝器及其控制系统中的LNG输入流量控制部分、压差控制部分、压力控制部分和过冷LNG输出流量控制部分的结构图。如图3所示，该再冷凝器具有与图2相同的结构，即具有外壳301、LNG输入管303及其末端连接的进液管、位于外壳301内部且位于进液管下方的液体分布器、BOG输入管302、过冷LNG输送管、混合液输出管以及总输出管305、设置在外壳301底部且位于混合液输出管305的入口处的破涡器329，其中，LNG输入管303和过冷LNG输送管的始端均与LNG低压输送泵的输出管相连，BOG输入管302的始端以及总输出管305的终端分别与BOG压缩机和LNG泵相连，过冷LNG输送管与混合液输出管的末端汇合为总输出管305。
[0038] 本实用新型提供的再冷凝器的控制系统，除了具有图2所示的液位控制部分之外，还包括LNG输入流量控制部分，该部分包括：与BOG输入管302分别相连、以分别检测其中的BOG流量、BOG温度、BOG压力的BOG流量计308、第一温度传感器324、第二压力传感器325；分别与BOG流量计308、第一温度传感器324、第二压力传感器325相连，以根据三者分别输入的BOG流量、BOG温度、BOG压力计算得到BOG标准体积流量的标准体积流量计算器
309；与总输出管305相连以检测其中的最终混合液压力的第一压力传感器307；与第一压力传感器307相连以接收其输入的最终混合液压力的第四控制器313；与标准体积流量计算器309和第四控制器313分别相连，以根据二者分别输入的BOG标准体积流量和最终混合液压力计算得到LNG输入流量设定值的第一计算器310；与LNG输入管303相连以检测其中的LNG输入流量的LNG流量计326；位于LNG输入管303上的LNG输入调节阀312；与第一计算器310、LNG流量计326和LNG输入调节阀312分别相连，以比较第一计算器310和LNG流量计326分别输入的LNG输入流量设定值和LNG输入流量、从而控制调节LNG输入调节阀312的开度的第三控制器311。
309；与总输出管305相连以检测其中的最终混合液压力的第一压力传感器307；与第一压力传感器307相连以接收其输入的最终混合液压力的第四控制器313；与标准体积流量计算器309和第四控制器313分别相连，以根据二者分别输入的BOG标准体积流量和最终混合液压力计算得到LNG输入流量设定值的第一计算器310；与LNG输入管303相连以检测其中的LNG输入流量的LNG流量计326；位于LNG输入管303上的LNG输入调节阀312；与第一计算器310、LNG流量计326和LNG输入调节阀312分别相连，以比较第一计算器310和LNG流量计326分别输入的LNG输入流量设定值和LNG输入流量、从而控制调节LNG输入调节阀312的开度的第三控制器311。
[0039] 这里，标准体积流量是一个常用的物理概念，指的是在0℃且在一个大气压的情况下的单位时间内的体积流量，由于在LNG接收站中用BOG流量计308测得的只能是当前温度和当前气压条件下BOG输入管302中的BOG流量值，因此，要得到BOG的标准体积流量，就需要利用第一温度传感器324、第二压力传感器325来分别测得BOG输入管302中的当前BOG温度和当前BOG压力，从而对BOG流量计308测得的BOG输入管302中的当前BOG流量进行换算。
[0040] 如果第一计算器310计算得到的LNG输入流量设定值大于LNG流量计326测得的LNG输入流量，则第三控制器311控制加大LNG输入调节阀312的开度，从而提高LNG输入管303中LNG的流量，使其逐渐达到上述的LNG输入流量设定值。反之，如果LNG输入流量设定值小于LNG输入流量，则第三控制器311控制减小LNG输入调节阀312的开度，从而减小LNG输入管303中LNG的流量，使其逐渐达到上述的LNG输入流量设定值。
[0041] 这里的BOG流量计308和LNG流量计326可以用常用的流量传感器来实现，第一温度传感器324可以为常用的温度传感器，第一压力传感器307和第二压力传感器325可以用压力传感器来实现，标准体积流量计算器309和第一计算器310可以用具有计算功能的电路来实现，第三控制器311和第四控制器313可以用PLC、微处理器等具有控制功能的器件来实现，LNG输入调节阀312可为电动或气动调节阀门。
[0042] 利用上述的LNG输入流量控制部分，本实用新型可以保证LNG与BOG输入外壳301内的流量相协调，保持一个协调的比例，从而保证再冷凝器内的混合冷凝速度、气压、液位的稳定，保证总输出管305中最终混合液的压力的稳定。
[0043] 上述的控制系统中的压差控制部分包括：与总输出管305相连以检测其中的最终混合液温度的第二温度传感器320；与第二温度传感器320和第四控制器313分别相连，根据第二温度传感器320输入的最终混合液温度计算得到该最终混合液温度所对应的饱和蒸汽压、用第四控制器313输入的最终混合液压力减去饱和蒸汽压得到压差的压差计算器321；与压差计算器321和第一控制器211分别相连、比较压差设定值和压差计算器321输入的压差、并将比较结果发送到第一控制器211的第六控制器322；第一控制器211在比较结果为压差大于压差设定值的情况下，可以不输出控制信号，在比较结果为压差小于压差设定值的情况下，控制减小BOG压缩机输出BOG的流量。
[0044] 这里的第一控制器211即为图2中的第一控制器211。
[0045] 正常情况下，最终混合液压力与该温度下的饱和蒸汽压之间应有0.1MPa左右的压差，因而这里的压差设定值可以设置为0.1MPa。如果最终混合液压力与该温度下的饱和蒸汽压之间的压差大于压差设定值，则说明输入至外壳301内的LNG的冷量足够多，可以满足外壳301内的BOG的冷凝所要求的冷量，不用减小BOG压缩机输出BOG的流量，如果压差小于压差设定值，则说明外壳301内的LNG的冷量不足，而相应的BOG的量则显得过多，这时应减小BOG压缩机的流量以减少其输出至外壳301内的BOG的量，从而防止外壳301内的气压偏高导致液面高度306降低，进而导致最终混合液压力与该温度下的饱和蒸汽压之间的压差过低，造成下游设备LNG泵被汽蚀损坏。
[0046] 上述的第二温度传感器320可用常用的温度传感器来实现，压差计算器321可用具有计算功能的电路来实现，第六控制器322可以用PLC、微处理器等具有控制功能的器件来实现。
[0047] 本实用新型提供的控制系统中的压力控制部分包括液相压力控制部分和气相压力控制部分。其中，
[0048] 液相压力控制部分包括：位于过冷LNG输送管上的过冷LNG输送管调节阀314；过冷LNG输送管调节阀314与第四控制器313相连，在第四控制器313判断最终混合液压力低于最终混合液压力设定值的情况下，根据第四控制器313的控制来加大自身的开度。
[0049] 此外，如图3所示，再冷凝器还可以包括与过冷LNG输送管并联的过冷LNG输送支管，这样，上述的液相压力控制部分还可以包括：位于过冷LNG输送支管上的过冷LNG输送支管调节阀315；该过冷LNG输送支管调节阀315与第四控制器313相连，在第四控制器313判断过冷LNG输送管调节阀314已达最大开度且最终混合液压力低于最终混合液压力设定值的情况下，根据第四控制器313的控制来加大自身的开度。
[0050] 这里的过冷LNG输送管与过冷LNG输送支管并联，且每个管道上各有一个调节阀，其中，过冷LNG输送管上的过冷LNG输送管调节阀314可以为常开状态的小口径的调节阀，而过冷LNG输送支管上的过冷LNG输送支管调节阀315可以为大口径的调节阀，并且其开闭状态视过冷LNG输送管调节阀314的开度以及最终混合液压力的大小而定。本实用新型通过判断最终混合液的压力是否低于最终混合液压力设定值来调节过冷LNG输送管和过冷LNG输送支管上的两个调节阀，从而保证最终混合液压力保持为混合液压力设定值，这有利于总输出管305以及下游设备(如图3中的LNG泵)的安全。
[0051] 上述的过冷LNG输送管调节阀314和过冷LNG输送支管调节阀315可以为电动或气动调节阀。
[0052] 如图3所示，该再冷凝器还包括与外壳301的顶部相连通的气体输出管，则上述的气相压力控制部分包括：位于气体输出管上的气体输出调节阀318；与气体输出管相连以检测外壳301内的气压的第三压力传感器316；与第三压力传感器316和气体输出调节阀318分别相连，在判断第三压力传感器316送来的外壳301内的气压大于外壳301内气压第一设定值的情况下，控制开启气体输出调节阀318的第五控制器317。
[0053] 此外，为了应付外壳301内气压的进一步升高，防止气压过高造成对再冷凝器设备的损坏，该气相压力控制部分还可以包括：位于气体输出管上、在外壳301内的气压高于外壳301内气压第二设定值的情况下开启的气压安全阀319。
[0054] 本实用新型可以综合利用上述的两种气相压力控制部分，即如图3所示，该再冷凝器可以设置两条相并联的气体输出管路，其一上设置气体输出调节阀318，另一路上设置气压安全阀319，并设置外壳301内气压第一设定值低于外壳301内气压第二设定值(例如，外壳301内气压第一设定值为0.8MPa，外壳301内气压第二设定值为1.0MPa)，则当外壳301内气压达到或超过外壳301内气压第一设定值时，气体输出调节阀318开启，其所在的气体输出管路导通，这样，外壳301内的气体就可以通过该气体输出管路输出，以降低外壳301内的气压。如果外壳301内气压升高过快，导致气压进一步升高到气压第二设定值，则气压安全阀319开启，从而导通其所在的气体输出管路，这样，外壳301内的气体就进一步通过第二条气体输出管路输出，从而更快地降压，保证再冷凝器的安全。
[0055] 上述的气体输出调节阀318可以为常用的电动或气动阀门，气压安全阀319可以为常用的安全阀。上述的第三压力传感器316可以为常用的压力传感器，第五控制器317可以为PLC、微处理器等具有控制功能的器件。
[0056] 如图3所示，上述两种气相压力控制部分中所述的气体输出管的末端可与BOG回收总管或火炬系统连接，从而及时回收BOG，或者将其烧掉以防污染环境和造成安全问题。
[0057] 该控制系统中的过冷LNG输出流量控制部分包括：位于过冷LNG输送管上以检测其中的过冷LNG流量的过冷LNG流量计327；与过冷LNG流量计327和第一控制器211分别相连、判断过冷LNG流量计327输入的过冷LNG流量是否小于过冷LNG流量设定值、并将判断结果发送到第一控制器211的第七控制器323；第一控制器211在判断结果为过冷LNG流量小于过冷LNG流量设定值的情况下，控制减小BOG压缩机输出BOG的流量。
[0058] 这里，过冷LNG流量计327可以用流量传感器来实现，第七控制器323可用PLC、微处理器等具有控制功能的器件来实现。
[0059] 由于图3中的过冷LNG输送管上的过冷LNG输送管调节阀314为常开状态，该过冷LNG输送管中始终有过冷LNG流过，因而本实用新型在该过冷LNG输送管上设置过冷LNG流量计327，利用其检测的过冷LNG的流量来判断过冷LNG的流量是否过低(低于过冷LNG流量设定值)，如果过低，则可能造成总输出管305中的最终混合液的饱和程度提高及其压力过小，因而需要减小BOG压缩的流量，减少BOG的输入。
[0060] 上述的过冷LNG流量计327可以用流量传感器来实现，第七控制器323可以用PLC、微处理器等具有控制功能的器件来实现。
[0061] 本实用新型所提供的再冷凝器中，填料床层304中的填料可以为拉西环或鲍尔环。
[0062] 综合图2和图3所示的本实用新型提供的控制系统的五个部分可以看出，第一控制器211在接收到第二控制器209发送的液面高度低于液位最低值的信息、在接收到第六控制器322发送的压差小于压差设定值的比较结果、在接收到第七控制器323发送的过冷LNG流量小于过冷LNG流量设定值的判断结果这三种信息时，均会控制减小BOG压缩机输出BOG的流量，由于这三种信息均为实时发送的，有可能发生两种甚至三种信息同时发送到第一控制器211的情况，而每一种信息均携带了要求BOG压缩机的流量减小到自身所需要的目标流量值的信息，因此，第一控制器211可以为一低选器，即第一控制器211要从自身接收到的所有要求减小BOG压缩机的流量的信息中挑选出最低的目标流量值，将其作为BOG压缩机的目标流量。这样可以保证再冷凝器、下游设备、各管线的安全。
[0063] 由于本实用新型提供的再冷凝器的控制系统具有液位控制部分、LNG输入流量控制部分、压差控制部分、压力控制部分和过冷LNG输出流量控制部分这五大部分，相对于现有的仅保持外壳内液位恒定的控制技术，本实用新型大大提高了再冷凝器及其下游设备的使用安全，保护了环境，同时也防范了爆炸、火灾等事故的发生。
[0064] 由此可见，本实用新型具有以下优点：
[0065] (1)本实用新型中，由于在液位传感器检测到的外壳内液面高度低于液位最低值的情况下，说明外壳内气压较高，此时，第二控制器将向第一控制器发送液面高度低于液位最低值信息，使其控制相连的BOG压缩机减小输出BOG的流量，从而减少BOG输入外壳的流量，这样，外壳内的BOG就会随着时间的推移而逐渐被输入的LNG冷凝为混合液，从而使LNG和BOG的量的比例逐渐达到协调比例，外壳内的气压逐渐降低，而液面高度逐渐上升；在液位传感器检测到的外壳内液面高度高于液位最高值的情况下，说明外壳内的气压较低，此时，第二控制器将直接控制开启相连的NG开关阀，这样，NG就会沿NG输入管进入外壳内，从而提高外壳内的气压，将液面高度逐渐降低。因此，本实用新型能够保持再冷凝器外壳内的气压和液位均稳定在一定范围内。而外壳内气压的稳定，也就保证了混合液输出管道(包括混合液输出管和总输出管)以及下游设备(如图2中的LNG泵)中混合液的压力不会过小，从而保证二者的安全。另外，由于混合液输出管又与输送过冷LNG的过冷LNG输送管汇合为总输出管，因而在总输出管中混合得到的最终混合液必定是非饱和状态的混合液，这样就能充分保证下游设备不受到汽蚀的侵害，从而保证下游设备的安全。
[0066] (2)本实用新型中，过冷LNG输送管与LNG输入管的始端均可以与输出LNG的LNG低压输送泵的输出管相连，即二者所输送的LNG均为LNG低压输送泵所输出的LNG的一部分，这样，在使用相同功率的LNG低压输送泵的情况下，本实用新型所提供的再冷凝器外壳的容量要小于现有技术，因而其体积、重量也小于现有技术。而体积和重量的减小，意味着相比现有技术需要耗费大量人力物力将笨重的再冷凝器外壳置于高于LNG泵的位置处、并设计复杂的管线以适应二者的位置关系的情况，本实用新型在设置再冷凝器与LNG泵的位置关系以及设计管线方面所花费的人力物力要小得多，成本也就低得多。
[0067] (3)由于本实用新型提供的再冷凝器的控制系统具有液位控制部分、LNG输入流量控制部分、压差控制部分、压力控制部分和过冷LNG输出流量控制部分这五大部分，相对于现有的仅保持外壳内液位恒定的控制技术，本实用新型大大提高了再冷凝器及其下游设备的使用安全，保护了环境，同时也防范了爆炸、火灾等事故的发生。
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