船舶主機(jī)燃油粘度測(cè)量技術(shù)與控制裝置研究

李碧桃

（福建船政交通職業(yè)學(xué)院，福建福州 350007）

現(xiàn)代船舶為了降低營(yíng)運(yùn)成本，提高運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)性，主機(jī)采用燃燒重油或燃料油，而重油或燃料油的粘度較高，需要經(jīng)加熱調(diào)節(jié)其粘度以符合主機(jī)的霧化質(zhì)量要求，保證燃燒質(zhì)量。目前的粘度自動(dòng)控制系統(tǒng)中的測(cè)量粘度技術(shù)使用的測(cè)粘計(jì)多為定量泵和毛細(xì)管結(jié)構(gòu)，檢測(cè)油在毛細(xì)管中流動(dòng)時(shí)因粘度存在毛細(xì)管進(jìn)出口處壓差，此壓差信號(hào)經(jīng)差壓變送器轉(zhuǎn)換為所測(cè)量的油的粘度，測(cè)量值與設(shè)定值比較所得的偏差信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)對(duì)油的加熱強(qiáng)度，以控制燃油的粘度。本文將介紹一種燃油粘度檢測(cè)技術(shù)與控制裝置，本裝置測(cè)量定量的燃油在不同粘度下的流動(dòng)時(shí)間與設(shè)定值的偏差為被控量進(jìn)行加熱強(qiáng)度的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)燃油粘度的自動(dòng)控制。

1 粘度測(cè)量技術(shù)的檢測(cè)原理

如圖1所示，燃油粘度測(cè)量結(jié)構(gòu)由磁性浮子1、干簧管低位開(kāi)關(guān)2、干簧管高位開(kāi)關(guān)3、量筒4、電磁閥5、控制器6等組成。

當(dāng)量筒4內(nèi)燃油液位降到下限位置時(shí)，磁性浮子1將干簧管低位開(kāi)關(guān)2接通，經(jīng)控制器6輸出一信號(hào)使電磁閥5得電，電磁閥5打開(kāi)，主油管內(nèi)燃油經(jīng)電磁閥5注入量筒4內(nèi)，則量筒內(nèi)磁性浮子1隨著量筒4內(nèi)油位的升高而上升，當(dāng)量筒4內(nèi)的油位達(dá)到上限位置時(shí)，磁性浮子1 將干簧管高位開(kāi)關(guān)3接通，經(jīng)控制器6輸出一信號(hào)使電磁閥5失電，電磁閥5關(guān)閉，則停止向量筒注入燃油，此控制過(guò)程為向量筒內(nèi)注入定量油的過(guò)程。而量筒內(nèi)壓縮空氣壓力（量筒內(nèi)接入壓縮空氣）將油壓出量筒，油位逐漸下降，磁性浮子1也隨著油位降低而降低，當(dāng)再次降低到下限位置時(shí)，磁性浮子1又將干簧管低位開(kāi)關(guān)2接通，重復(fù)上述向量筒注油過(guò)程。而在量筒內(nèi)油位從上限下降到下限的排空流出過(guò)程中，控制器內(nèi)計(jì)時(shí)器在燃油排出量筒4使干簧管高位開(kāi)關(guān)3 斷開(kāi)的時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，到干簧管低位開(kāi)關(guān)2 閉合時(shí)刻停止計(jì)時(shí)，那么，量筒內(nèi)一定量的燃油（上下限之間油量）排空流出的時(shí)間（簡(jiǎn)稱流動(dòng)時(shí)間，以Tf表示）隨著燃油的粘度不同而變化，該量筒燃油排出流動(dòng)的時(shí)間Tf長(zhǎng)短即反映了燃油粘度的大小。

2 燃油粘度控制裝置及控制原理

如圖2所示，燃油粘度控制裝置由控制器、粘度測(cè)量裝置、加熱器、電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥等組成。燃油的加熱采用蒸汽加熱。

在控制器內(nèi)，控制器把每次所測(cè)量的量筒內(nèi)燃油排出的流動(dòng)時(shí)間Tf與主機(jī)希望的最佳的燃油粘度值時(shí)等量的燃油流動(dòng)時(shí)間Ts（實(shí)驗(yàn)測(cè)得，并作為設(shè)定值）進(jìn)行比較，計(jì)算得出偏差值時(shí)間ΔT，ΔT=Ts-Tf，該偏差值時(shí)間ΔT 經(jīng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，去控制電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥，自動(dòng)地調(diào)節(jié)電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥開(kāi)度以改變蒸汽加熱量。如燃油測(cè)量的排空流動(dòng)時(shí)間比設(shè)定值大，即ΔT＞0，說(shuō)明粘度比希望值大，調(diào)節(jié)閥開(kāi)度調(diào)大，以調(diào)節(jié)燃油的粘度降低，并一直到偏差值為零為止，反之亦然。只要燃油的粘度與希望的最佳設(shè)定值有偏差，該系統(tǒng)即可及時(shí)調(diào)節(jié)。

圖1 燃油粘度測(cè)量原理圖

圖2 燃油粘度控制原理圖

3 燃油粘度控制裝置的故障報(bào)警

為了提高燃油粘度控制裝置的運(yùn)行可靠性，使燃油的粘度能得到良好的調(diào)節(jié)，保證船舶主機(jī)的正?？煽窟\(yùn)行。本燃油粘度控制裝置設(shè)置了故障報(bào)警裝置，報(bào)警裝置及其電控制原理如圖3所示。

（1）流動(dòng)時(shí)間Tf太長(zhǎng)故障

流動(dòng)時(shí)間Tf是干簧管高位開(kāi)關(guān)K3 斷開(kāi)的時(shí)刻開(kāi)始到干簧管低位開(kāi)關(guān)K2閉合時(shí)刻為止的間隔時(shí)間（即量筒內(nèi)定量燃油的排空時(shí)間），當(dāng)干簧管高位開(kāi)關(guān)K3一直處于接通狀態(tài)，或排除管路堵塞，都將導(dǎo)致流動(dòng)時(shí)間太長(zhǎng)。當(dāng)流動(dòng)時(shí)間的測(cè)量值Tf超過(guò)最佳的希望值Ts的偏差ΔT＞0.2Ts，控制裝置則輸出報(bào)警信號(hào)發(fā)出流動(dòng)時(shí)間Tf太長(zhǎng)故障報(bào)警。

圖3 報(bào)警裝置及其控制原理圖

（2）流動(dòng)時(shí)間Tf太短故障

當(dāng)流動(dòng)時(shí)間的測(cè)量值Tf小于最佳的希望值Ts的偏差ΔT＜0.2Ts，控制裝置則輸出報(bào)警信號(hào)發(fā)出流動(dòng)時(shí)間Tf太短故障報(bào)警。

（3）燃油注入量筒的注入時(shí)間太長(zhǎng)故障

燃油注入量筒是由干簧管低位開(kāi)關(guān)K2接通而控制電磁閥通電，停止注入由干簧管高位開(kāi)關(guān)K3接通而控制電磁閥斷電。如果干簧管低位開(kāi)關(guān)K2一直處于接通狀態(tài)，或電磁閥故障，都將導(dǎo)致燃油注入量筒時(shí)，注入的時(shí)間超過(guò)規(guī)定值，則控制裝置輸出報(bào)警信號(hào)發(fā)出量筒的注入時(shí)間太長(zhǎng)故障報(bào)警。

4 結(jié) 語(yǔ)

該燃油粘度的測(cè)量技術(shù)采用測(cè)量燃油的流動(dòng)時(shí)間Tf可以精確地反映燃油的粘度值，本測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作、管理和維護(hù)方便，粘度控制系統(tǒng)的參數(shù)可以在集控室顯示與監(jiān)控，控制裝置的報(bào)警也可以延伸至集控室顯示與監(jiān)控。

1 李世臣，徐善林.輪機(jī)自動(dòng)化［M］.大連海事大學(xué)出版社，2008

2 DoonTeek Cheey.Videojet Systems Manual［M］.Videojet Systems International Inc.1998

3 陳清彬.輪機(jī)自動(dòng)化［M］.人民交通出版社，2008