船舶三種燃油切換控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用

摘要：解決船舶主輔機(jī)在不同航區(qū)對三種油品的使用要求，滿足歐盟最新生效的法令，達(dá)到可以將重油、柴油、低硫油自由切換的功能。

關(guān)鍵詞：燃油切換；控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；低硫燃油

1 引言

隨著歐盟關(guān)于在歐盟港口停靠船舶使用低硫燃油規(guī)定的生效，低硫燃油系統(tǒng)正式應(yīng)用到新建船舶上，如何將船舶使用的三種油品進(jìn)行自由切換是必須要解決的問題。

本文主要介紹了某船上加裝了低硫燃油系統(tǒng)后，燃油日用控制系統(tǒng)的解決方案，希望能為今后建造的船舶在燃油日用控制系統(tǒng)提供相應(yīng)的借鑒工作。

2 控制系統(tǒng)構(gòu)思

本船燃油日用的控制系統(tǒng)對于燃油轉(zhuǎn)換的控制原則采取 重油/柴油，柴油/低硫油兩級轉(zhuǎn)換控制；主輔機(jī)燃油系統(tǒng)設(shè)遙控控制，輔機(jī)燃油系統(tǒng)單機(jī)另設(shè)置 重油/柴油遙控及本地控制。

3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本船的燃油控制系統(tǒng)由主輔機(jī)燃油轉(zhuǎn)換控制箱、燃油轉(zhuǎn)換遙控控制板、主輔機(jī)低硫油進(jìn)口閥控制箱、主輔機(jī)低硫油出口閥控制箱、主輔機(jī)重油/柴油轉(zhuǎn)換三通閥、輔機(jī)燃油進(jìn)出口三通閥、主輔機(jī)低硫柴油進(jìn)出口三通閥、主輔機(jī)低硫柴油進(jìn)口溫度傳感器、主輔機(jī)供油單元各一套。船舶燃油控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，如圖1所示。

主輔機(jī)燃油轉(zhuǎn)換控制箱，主要負(fù)責(zé)三臺柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)出口總計(jì)六個燃油轉(zhuǎn)換三通閥開關(guān)位置，收集主輔機(jī)供油單元燃油供給泵和循環(huán)泵的運(yùn)行以及主輔機(jī)進(jìn)口閥及回油閥開關(guān)位置信息。將采集的信息輸送至遙控控制板，可以選擇通過遙控控制和本地控制來控制輔機(jī)燃油切換控制。

主輔機(jī)低硫油進(jìn)口閥控制箱，主要通過傳感器感測量低硫燃油溫度，并且根據(jù)溫度控制程序調(diào)節(jié)主輔機(jī)低硫油進(jìn)口閥的開度，并根據(jù)進(jìn)口閥的開度適時輸出出口閥動作信號至主輔機(jī)出口三通閥控制箱。

主輔低硫油機(jī)出口閥控制箱，通過接收主輔機(jī)低硫油進(jìn)口閥的位置信號，經(jīng)內(nèi)部邏輯電路處理控制主輔機(jī)低硫油出口三通閥。

燃油轉(zhuǎn)換遙控控制板，安裝在集控室集中控制臺上，主要負(fù)責(zé)控制主機(jī)重油/柴油轉(zhuǎn)換控制、單臺輔機(jī)進(jìn)出口燃油轉(zhuǎn)換三通閥轉(zhuǎn)換控制及輔機(jī)重油/柴油切換控制，在應(yīng)急狀態(tài)時控制輔機(jī)應(yīng)急柴油泵動作，并在控制板上顯示泵浦的運(yùn)行及三通閥開關(guān)位置，遙控控制板布局設(shè)計(jì)如圖2所示。

主輔機(jī)重油/柴油轉(zhuǎn)換三通閥、輔機(jī)燃油進(jìn)出口三通閥、主輔機(jī)低硫柴油進(jìn)出口三通閥，為整套燃油轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的執(zhí)行元件。

主輔機(jī)低硫柴油進(jìn)口溫度傳感器，為低硫柴油轉(zhuǎn)換控制部分的測量元件。

主輔機(jī)供油單元，主要負(fù)責(zé)主輔機(jī)的各種油品供給和粘度控制。

4 控制系統(tǒng)原理

本控制系統(tǒng)主要著重解決船舶在運(yùn)營過程中對重油/柴油/低硫油這三種油品在不同階段的使用要求，所以如何做到三種油品的自由切換是本控制系統(tǒng)的重點(diǎn)，根據(jù)船舶對重油和柴油的使用頻率最高，低硫油的使用頻率最低的情況，將控制系統(tǒng)分為兩級控制，第一級是重油與柴油之間的轉(zhuǎn)換，第二級是柴油與低硫燃油的轉(zhuǎn)換。出于對主輔機(jī)的保護(hù)，重油不可直接與低硫燃油切換，必須先切換至柴油才能再切換至低硫油。當(dāng)?shù)谝患壙刂圃谥赜臀恢脮r，第二級的柴油與低硫油切換是禁止進(jìn)行的，當(dāng)?shù)诙壙刂圃诘土蛴臀恢脮r，第一級的重油與柴油的的切換也是禁止進(jìn)行的。第一級控制使用頻率較高，設(shè)置遙控控制和本地控制。第二級控制使用頻率較低，只設(shè)置本地控制。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖中主輔機(jī)燃油轉(zhuǎn)換控制箱和燃油轉(zhuǎn)換遙控控制板是第一級控制的主要控制元件，其中遙控控制板有最高的控制級別，既可以單獨(dú)控制每臺輔機(jī)的重油和柴油的切換，也可以控制主輔機(jī)重油/柴油進(jìn)出口三通閥的切換。其中出口閥是與進(jìn)口閥聯(lián)動的，在進(jìn)口閥接收到“重油—柴油”的轉(zhuǎn)換指令后經(jīng)一段時間的延時發(fā)出出口閥的動作指令，設(shè)置延時的目的是防止重油對柴油日用艙的污染。在進(jìn)口閥接收到“柴油—重油”的轉(zhuǎn)換指令后，出口閥立即動作。主輔機(jī)燃油轉(zhuǎn)換控制箱主要收集主輔機(jī)供油單元泵浦運(yùn)行信息以及主輔機(jī)燃油轉(zhuǎn)換三通閥位置信號，并將收集的信息輸送給遙控控制板顯示。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖中主輔機(jī)低硫燃油進(jìn)口閥控制箱和主輔機(jī)低硫燃油出口三通閥控制箱是第二級控制的主要控制元件，主輔機(jī)低硫燃油進(jìn)口閥控制箱通過溫度傳感器采集三通閥中低硫燃油溫度，來調(diào)節(jié)閥開度的大小，并且當(dāng)進(jìn)口閥接收到從“柴油—低硫油”轉(zhuǎn)換的指令后，進(jìn)口閥會緩慢調(diào)整開度至低硫油位置，并反饋信號給出口閥控制箱，出口閥控制箱收到信號后經(jīng)一段時間延時，對出口閥發(fā)出動作指令。當(dāng)進(jìn)口閥接收到“低硫油—柴油”轉(zhuǎn)換的指令后，進(jìn)口閥會緩慢調(diào)整開度至柴油位置，并反饋信號給出口閥控制箱，出口閥控制箱收到信號立即對出口閥發(fā)出動作指令。

鑒于低硫燃油使用的頻率低且成本高，這一級的切換不在燃油轉(zhuǎn)換控制板上設(shè)置遙控轉(zhuǎn)換功能，主要是防止船員出現(xiàn)操作錯誤。

主輔機(jī)供油單元在本系統(tǒng)中主要做燃油供給及粘度控制的作用，其控制權(quán)限較以往船舶相比，被剝奪了燃油切換的控制權(quán)限，整套的燃油控制系統(tǒng)全部由船廠設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 。

5 結(jié)論

本文所述燃油切換控制系統(tǒng)采取兩級控制轉(zhuǎn)換，著重于解決歐盟對于低硫燃油使用的（下轉(zhuǎn)第頁）（上接第頁）要求，將使用頻率高的切換控制系統(tǒng)與使用頻率低的控制系統(tǒng)進(jìn)行分級，降低使用過程中誤操作的概率，并且增加了單臺輔機(jī)燃油轉(zhuǎn)換的控制功能來實(shí)現(xiàn)三臺輔機(jī)使用不同油品的需求。本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是使用簡單，設(shè)計(jì)和操作人性化，降低燃油切換中高價油品損耗，整套控制系統(tǒng)成本低廉，具有很大的實(shí)際應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 顧敏童， 船舶設(shè)計(jì)原理[M]， 上海交通大學(xué)出版社， 2006