哪种燃油泵最适合LNG?深井泵与低温潜液泵设计方案对比

九月 2025

深井燃料泵和低温潜液泵在LNG燃料系统中各有哪些优缺点?

 

本文将为您深入解析两种方案的技术特点,助您做出明智选择。

根据劳氏船级社的数据,LNG作为船用燃料具有多重优势:与重油相比排放更低、单位体积能量密度高,且全球主要港口的 LNG 加注基础设施日益完善,使燃料补给更加便捷。那么,船上处理 LNG 的最佳燃料泵解决方案是什么?

 

本文将对两种经实践验证的LNG泵送设计方案——深井燃料泵与低温潜液泵进行对比,基于此对比,您将能够更有依据地为船舶选择适合的燃料泵系统。

技术总体对比

 

深井泵与低温潜液泵的核心区别在于泵体在燃料舱内的布置范围。这两种基础设计各有何利弊?让我们一探究竟。

 

Deepwell pump illustration

 

以DESMI的DesFuel深井泵(RSL)为例,其电机安装在燃料舱外,通过垂直轴连接位于舱底、浸没于 LNG 中的叶轮。泵体采用轴驱动模式,中间管道内设多个导向轴承。被泵送的LNG可润滑驱动轴,电机采用风冷,主轴承则依赖油润滑。深井泵可安装于燃料舱旁的泵井(低温集液槽)内。

Cryogenic submerged pump illustration

 

低温潜液泵完全浸没于LNG舱底部,所有组件均没入液体中。LNG对电机进行低温冷却,泵体采用直驱结构,电机与泵轴同轴或集成安装。该泵通常安装于舱内泵井中,但始终处于燃料舱内部。若安装于舱外泵井,则整个泵体仍需浸没于LNG中。

维护便捷性

 

深井泵的电机、泵座、磁力联轴器等组件易于接触,便于监控泵状态,同时降低了维护成本与难度。例如DesFuel深井泵(RSL)采用标准轴承,船员无需专业支持即可完成维护。

 

中间管道可密封设计使得泵座能够拆卸,整个泵体(包括泵筒)可在不清空LNG舱的情况下取出。尽管泵座位于舱外,DesFuel深井泵仍构成完全密封的燃料泵系统。

 

 

相比之下,低温潜液泵的所有组件均浸没于舱内,只有当燃料舱清空并经过耗时费力的除气处理后才能进行检修。


安装空间

若甲板或舱连接空间有限,泵的占地面积为重要考量因素。

 

DesFuel深井泵(RSL)的泵座位于舱外,因此比完全浸没的潜液泵占用更多空间。但该泵也可选配带驱动装置,显著降低舱上方所需高度。

 

 

温潜液泵仅燃料管道和电源电缆伸出舱外。

 

冗余设计

 

深井泵支持海上随时维修,降低了对冗余单元的需求,且维护间隔较长:例如凭借25,000小时的平均维修间隔(MTBR),两台深井泵即可满足5年坞修周期。对于双LNG舱船舶,每舱一泵即可满足大多数应用场景。

 

 

为确保连续运行,低温潜液泵需配置冗余单元(因其检修困难)。若一泵故障,需另一泵立即接管。双LNG舱船舶通常需配备四台潜液泵(每舱两台)。潜液泵的维护间隔通常短于深井泵,因此需要更多泵体以满足冗余和运行时长的要求。

 

启动、运行与干转

 

深井燃料泵的必需汽蚀余量(NPSHr)通常低于低温潜液泵,因此能在更低液位下启动并持续运行。其对干转不敏感,可用作扫舱泵;同时支持快速重启,停机后无需等待即可再次启动。

 

 

温潜液泵启动时需完全浸没于LNG中,其所需可用汽蚀余量(NPSHa)通常高于深井泵,因此无法在低液位条件下运行。

 

杂质处理

 

深井泵不依赖LNG冷却或润滑电机和轴承,因此耐受燃料杂质。通常需在泵下游安装燃料过滤器,但由于过滤器(及润滑油过滤器)位于舱外且易于接触,可在需要时快速清洁,从而避免因滤器堵塞导致运行中断。此外,磁性杂质无法进入电机绕组造成损坏。DesFuel深井泵(RSL)在吸入口设有粗滤器,防止塑料碎片、焊条等大颗粒杂质进入泵体。

 

 

低温潜液泵内置过滤器用于清除LNG中的杂质(如页岩气残留)。部分品牌会对全部LNG流量进行过滤,有些仅过滤用于冷却和润滑轴承与绕组的流路。若过滤器堵塞,泵必须待清洁完成后才能恢复使用。若采用自清洁式过滤器,可在不清舱的情况下处理堵塞;但若自清洁机制不可靠或发生故障,则只能清舱后手动清洁。

 

燃料灵活性

 

 

深井泵适用于多种燃料,提供面向未来的燃料供应解决方案,可处理LPG、NH3、MeOH及其他替代燃料。



 

低温潜液泵专为LNG燃料应用设计,依赖该液体作为润滑剂和冷却剂。

 

 

蒸发气处理

 

当热量进入 LNG 燃料系统时,液化天然气会开始蒸发,产生需要处理的蒸发气(BOG)。深井泵可将此现象降至最低:由于电机、联轴器和轴承位于舱外,传递至 LNG 的热量更少。

 

 

相反,低温潜液泵的所有组件均安装在舱内,其产生的热量会加剧LNG蒸发。

 

采购成本

 

深井泵通常可通过更少的泵数量满足冗余和维保周期要求,且无需低温电缆、气密电缆贯穿件或独立出口法兰。

 

低温潜液泵单台成本较低,但为确保冗余常需多台泵组,从而推高了总体采购与维护成本。此外,安装低温潜液泵需配备低温电缆,且所有电缆贯穿件、中间管道和出口法兰均需采用气密设计并取得昂贵的船级社认证。

 

核心结论

 

综上所述,深井燃料泵在多个方面优于低温潜液泵:更易于维护,降低冗余单元需求;支持更低液位运行,产生的蒸发气更少;并能兼容LNG以外的其他替代燃料。


低温潜液泵的舱外空间占用更小,单台成本更低(但安装需更多组件,且实现冗余需更多单元)。其内置过滤器可保护泵轴承和绕组,但存在堵塞风险。


希望本文能为您选购船舶LNG燃料泵提供有价值的参考。

 

若您有任何疑问或意见,或需要探讨替代燃料方案的选择,欢迎随时联系我们。

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