船舶機(jī)艙自動(dòng)化5-2 船舶燃油系統(tǒng)自動(dòng)控制

第二節(jié)

船舶燃油系統(tǒng)自動(dòng)控制一、FCM結(jié)構(gòu)組成和基本工作原理1.燃油供油單元工作原理燃油溫度均由溫度傳感器TT（PT100）檢測(cè)，由控制器EPC-50B按照事前設(shè)定的PI控制規(guī)律調(diào)節(jié)加熱器的加熱量，從而實(shí)現(xiàn)燃油溫度自動(dòng)控制。如果系統(tǒng)選擇黏度控制方式，不僅需要黏度傳感器EVT20檢測(cè)燃油黏度，還需要溫度傳感器TT檢測(cè)燃油溫度，并由控制器按照PI控制規(guī)律來(lái)調(diào)節(jié)加熱器的加熱量，實(shí)現(xiàn)燃油黏度自動(dòng)控制。如果執(zhí)行器件是蒸汽調(diào)節(jié)閥SRV，則控制器給出“增加”或“減小”信號(hào)去控制伺服電機(jī)動(dòng)作，直到閥門(mén)開(kāi)度檢測(cè)信號(hào)（0-2k?電阻信號(hào)）與輸出要求一致；如果是電加熱供電單元，則EPC-50B輸出最多5擋加熱控制（根據(jù)加熱器容量和控制輸出擋位設(shè)定決定），由溫度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)溫度閉環(huán)控制?？刂破魃吓溆惺謩?dòng)／自動(dòng)選擇操作和手動(dòng)加熱量增加／減小（或加熱擋位選擇）操作，可以在需要時(shí)通過(guò)操作面板采用手動(dòng)加熱控制?？刂葡到y(tǒng)除了燃油鉆度或溫度的自動(dòng)控制以外，還能對(duì)“柴油／重油”轉(zhuǎn)換閥進(jìn)行自動(dòng)控制，為保證轉(zhuǎn)換正確可靠，實(shí)際回路中裝有限位開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)換閥的具體位置，并將檢測(cè)信號(hào)送給控制器。油泵電機(jī)啟動(dòng)箱實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟動(dòng)、停止控制，每個(gè)啟動(dòng)箱對(duì)應(yīng)一臺(tái)電機(jī)，帶電源開(kāi)關(guān)、電流表和指示燈。還配有選擇開(kāi)關(guān)安裝在本地操作面板上，用于選擇Manual-Stop-EPC-Remote，當(dāng)選擇EPC時(shí)，即油泵由EPC-50B控制器自動(dòng)控制，兩套油泵之間互為備用，可實(shí)現(xiàn)備用油泵自動(dòng)切換運(yùn)行控制。另外，自動(dòng)濾器也是由本地操作面板選擇手動(dòng)清洗一手動(dòng)關(guān)一自動(dòng)控制，當(dāng)選擇自動(dòng)控制時(shí)，由EPC-50B根據(jù)設(shè)定時(shí)間和壓差開(kāi)關(guān)PDS來(lái)控制濾器的自動(dòng)清洗。當(dāng)油泵電機(jī)或自動(dòng)濾器選擇“Remote”時(shí)，則由FCM的遠(yuǎn)程（集控室）操作面板或微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。2.EPC-50B控制器面板啟?？刂戚p重油轉(zhuǎn)換過(guò)程信息報(bào)警復(fù)位參數(shù)查看參數(shù)修改3.加熱器配制方案二、測(cè)粘計(jì)EVT20工作原理組成：傳感器本體部分，含控制和信號(hào)處理的電路板。本體裝在燃油輸送管道內(nèi)，電路板安裝在EPC-50B主板上部。傳感器本身由不銹鋼制成，安裝在油路中。傳感器的探頭及流管經(jīng)過(guò)特富龍⑧表面特殊涂層。自帶約5m長(zhǎng)的信號(hào)電纜用子與電路板之間連接（即傳感器與電路板間布線的最長(zhǎng)距離約5m）。黏度傳感器的工作原理工作原理：基于流動(dòng)燃油的黏性對(duì)鐘擺的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)有阻尼作用。黏度傳感器由一個(gè)鐘擺1通過(guò)一個(gè)扭力管3附在底盤(pán)2上組成，兩套壓電元件4位于鐘擺內(nèi)部，一套驅(qū)動(dòng)鐘擺旋轉(zhuǎn)振動(dòng)，另一套作為兩個(gè)檢測(cè)傳感器，均用來(lái)測(cè)量鐘擺的振動(dòng)，一個(gè)作為反饋信號(hào)來(lái)控制驅(qū)動(dòng)用的壓電元件，調(diào)節(jié)控制頻率和幅值，以維持鐘擺得以共振頻率振動(dòng)，另一個(gè)作為信號(hào)供系統(tǒng)采樣計(jì)算黏度使用。振動(dòng)壓電元件的信號(hào)由控制板提供，電路板內(nèi)的單片機(jī)CPU通過(guò)測(cè)量出該共振頻率下兩個(gè)壓電元件振動(dòng)信號(hào)間的特定相位偏差值，從而可獲得一個(gè)表示燃油阻尼性質(zhì)的值，而該阻尼與黏度的平方根成比例。保護(hù)管5安裝在鐘擺周?chē)?，保護(hù)其不受機(jī)械損傷。在鐘擺1內(nèi)還內(nèi)置了一個(gè)溫度傳感器PT100用于檢測(cè)鐘擺內(nèi)的溫度，供微機(jī)校正和補(bǔ)償豁度測(cè)量中由溫度引起的誤差。為了產(chǎn)生鐘擺振動(dòng)，需要振動(dòng)源提供給壓電元件；為了檢測(cè)鐘擺振動(dòng)情況，需要對(duì)振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量；所以需要一塊電路板來(lái)實(shí)現(xiàn)控制與檢測(cè)。在FCM系統(tǒng)中，將EVT20的電路板安裝在EPC-50B主控制板上，是兩塊單獨(dú)的電路板疊放在EPC-50B的主板上，其中下邊一塊為電源板，輸入雙路17V交流電源，通過(guò)整流濾波穩(wěn)壓后向黏度檢測(cè)主板提供土15V和5V電源。該控制板與黏度傳感器的連線包括兩對(duì)線用于檢測(cè)振動(dòng)的壓電元件，一對(duì)線用于壓電元件的振動(dòng)源，還有三根線用于溫度傳感器PT100，因此，共需要用到電纜線中的9芯。電路板內(nèi)采用單片機(jī)控制系統(tǒng)，檢測(cè)轉(zhuǎn)換響應(yīng)時(shí)間小于1min，將檢測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為4-20mA，則對(duì)應(yīng)的黏度為0-50cSt，瞬時(shí)誤差范圍為士2%。由于黏度傳感器及其電路板是第三方提供，所以系統(tǒng)采用簡(jiǎn)便的4-20mA信號(hào)實(shí)現(xiàn)傳感器向EPC-50B主控制微型計(jì)算機(jī)傳送。黏度傳感器內(nèi)的溫度傳感器PT100除自身需要豁度校正使用外，還可通過(guò)本電路板轉(zhuǎn)換，選擇輸出4一20mA供EPC-50B使用。黏度傳感器的電路板上有一個(gè)數(shù)碼LED顯示，用于顯示傳感器的狀態(tài)。EVT20電路板對(duì)診斷指示有規(guī)定，故障和錯(cuò)誤用閃爍數(shù)字或文字顯示在數(shù)碼LED的第7段上（即數(shù)碼管的中間一橫）。根據(jù)故障、錯(cuò)誤或警告的類(lèi)型，黍占度或溫度輸出將為0mA、4mA、20mA、或輸出保持正常（4一20mA與實(shí)際茹度對(duì)應(yīng)）如果沒(méi)有故障、錯(cuò)誤或警告，數(shù)碼管用不閃爍的符號(hào)指示程序狀態(tài)。表5-4黏度傳感器一般故障查找故障現(xiàn)象故障原因解決措施黏度信號(hào)太低空氣夾雜在燃油系統(tǒng)排氣系統(tǒng)黏度信號(hào)保持在最大值起動(dòng)期間燃油溫度太低檢查燃油管保溫措施/或燃油加熱器由于沒(méi)有足夠的熱量,系統(tǒng)正常操作期間燃油溫度太低增加黏度控制器的輸出信號(hào)至換熱器無(wú)黏度信號(hào)空氣夾雜在燃油系統(tǒng)中排出旁通閥系統(tǒng)EVT-20沒(méi)有電源檢查主電源檢查控制單元的保險(xiǎn)絲/或電源開(kāi)關(guān),檢查電接頭的完整性電流接頭損壞檢查4-20mA電線輸出信號(hào)EVT-20故障聯(lián)系最近的代表商修理，更換傳感器三、燃油粘度控制系統(tǒng)1.組成：黏度傳感器、溫度傳感器、控制器EPC-50B、加熱器燃油供油單元采用黏度或溫度定值控制,兩種定值控制互為備用,同一燃油溫度變化比黏度變化靈敏，采用溫度控制可以提高系統(tǒng)靈敏行，改善動(dòng)態(tài)特性控制開(kāi)始投入工作或換油切換過(guò)程，控制器根據(jù)燃油溫升斜坡速率實(shí)現(xiàn)溫度程序控制信息顯示窗顯示系統(tǒng)中燃油的黏度、溫度值或其他測(cè)量值，另外可以顯示參數(shù)值和故障信息2.燃油粘度控制系統(tǒng)的綜合控制

從DO轉(zhuǎn)換到HFO并工作狀態(tài)穩(wěn)定后，對(duì)HFO進(jìn)行溫度或黏度定值控制。系統(tǒng)處在溫度控制方式時(shí)，即Pr19-Temp,Pr30作為溫度設(shè)置點(diǎn)，此時(shí)的Pr30應(yīng)為所需黏度對(duì)應(yīng)的溫度值。在從低溫開(kāi)始的加溫過(guò)程中，系統(tǒng)控制加熱量，實(shí)現(xiàn)按設(shè)定的溫升參數(shù)Fa30來(lái)程序控制加熱。當(dāng)溫度程序控制加熱到設(shè)定Pr30減去3℃的溫度值后，系統(tǒng)開(kāi)始溫度定值控制。當(dāng)HFO模式且系統(tǒng)處在黏度控制方式時(shí)，即Pr19＝Vise,，Pr20作為黏度設(shè)置點(diǎn)，而此時(shí)的Pr30應(yīng)為所需黏度對(duì)應(yīng)的溫度值減去2一4℃（一般設(shè)為3℃），這樣，在從低溫開(kāi)始的加溫過(guò)程中，按溫升參數(shù)加熱到該P(yáng)r30后，系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)為私度控制。所以Pr20與Pr30有對(duì)應(yīng)關(guān)系，在換用不同的HFO時(shí)，一般要求黏度不改變，但要調(diào)整Pr30以適應(yīng)黏度控制設(shè)定值Pr20的需要。在燃油黏度定值控制過(guò)程中，系統(tǒng)根據(jù)黏度變化按控制器內(nèi)PI調(diào)節(jié)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制。系統(tǒng)根據(jù)加熱器的不同設(shè)置有兩套PI調(diào)節(jié)參數(shù)，參數(shù)Fa25、Fa26為蒸汽或熱油加熱的比例帶和積分時(shí)間，參數(shù)Fa27、Fa28為電加熱的比例帶和積分時(shí)間。如果調(diào)節(jié)過(guò)程出現(xiàn)振蕩，則需要增加參數(shù)Fa25或Fa27，F(xiàn)a26或Fa28。如果調(diào)節(jié)過(guò)程，黏度或溫度偏差過(guò)大，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)黏度／溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出主要是控制SHS蒸汽加熱裝置的調(diào)節(jié)閥或EHS電加熱裝置的接觸器，以達(dá)到控制燃油溫度或豁度的目的。采用SHS蒸汽加熱裝置時(shí)比例積分調(diào)節(jié)器輸出控制信號(hào)控制蒸汽調(diào)節(jié)閥，以保持系統(tǒng)設(shè)定的溫度或黏度。而在EHS電加熱裝置和SHS蒸汽加熱（或熱油加熱）裝置同時(shí)被采用的系統(tǒng)中，系統(tǒng)以蒸汽加熱（或熱油加熱）為主，電加熱裝置為備用，即剛投人使用期間用SHS蒸汽加熱裝置，由增加或減少信號(hào)控制蒸汽調(diào)節(jié)閥；當(dāng)來(lái)自EPC-50B的信號(hào)指示系統(tǒng)需要更高加熱量且蒸汽調(diào)節(jié)閥已全開(kāi)時(shí)，控制器輸出控制信號(hào)使EHS電加熱裝置投人工作，以繼續(xù)保持系統(tǒng)運(yùn)行在設(shè)定的參數(shù)上。當(dāng)加熱功率需要減少時(shí)，首先減少電加熱功率直至零后，如需再降低加熱功率則自動(dòng)關(guān)小蒸汽調(diào)節(jié)閥。四、燃油供油單元的操作與管理1.系統(tǒng)投入工作前的準(zhǔn)備2.黏度傳感器的使用與維護(hù)

EVT-20黏度傳感器的工作情況，可通過(guò)設(shè)在傳感器電路板上的數(shù)碼管顯示內(nèi)容來(lái)檢查。清洗EVT-20傳感器時(shí)需要特別小心，防止個(gè)人受傷和損壞傳感器。3.系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定與修改

重油改變時(shí)，下面的一些參數(shù)是必須改變的：

（1）密度參數(shù)Pr23：對(duì)不同密度的一種重油，調(diào)整密度參數(shù)，可獲得更為精確的黏度測(cè)量。

（2）重油溫度設(shè)置點(diǎn)參數(shù)Pr30：新更換的燃油需要加熱到不同的溫度，從而得到相同的黏度。該溫度值用于黏度智能調(diào)節(jié)過(guò)程的控制。

（3）HFO低溫限制值Pr32：HFO加熱溫度控制不能低于該限制值。表5-5FCM系統(tǒng)故障一覽表故障編碼故障說(shuō)明故障編碼故障說(shuō)明A40黏度-高A100輸入/輸出通信-故障A41黏度-低A101OP操作員面板通信-故障A42黏度傳感器VT-故障A102OPr通信-故障A50溫度-高(xxx°C)A110輸入/輸出板-故障A51溫度-低(xxx°C)A111OP板-故障A52溫度-慢反應(yīng)A112OPr板-故障A53溫度傳感器TT-故障A113加熱器板-故障A54溫度傳感器TT2-故障A115電腦通信板-故障A70三通閥CV(DO)-故障A117遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)變HFO/DO-故障A71三通閥CV(HFO)-故障A118參數(shù)xx.xx-沒(méi)有規(guī)定A80轉(zhuǎn)換到DO模式-溫度-低W49黏度傳感器VT-失效A81檢測(cè)到無(wú)油轉(zhuǎn)換W58溫度傳感器TT-失效A82調(diào)節(jié)閥SRV-沒(méi)反應(yīng)W59溫度傳感器TT2-失效A83電加熱器-故障W75轉(zhuǎn)換控制模式(Pr19)，傳感器故障A84模擬輸入1-故障W79三通閥CV-失效A87電源故障W116IP地址-錯(cuò)誤(xxx.xxx.xxx.xxx)五、NAKAKITA型燃油黏度控制系統(tǒng)

NAKAKITA型燃油黏度控制系統(tǒng)是采用溫度程序控制和黏度定值控制的綜合控制方案，在燃油黏度控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加裝一套“柴油-重油”自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置和溫度程序控制裝置。

控制系統(tǒng)的組成中，由黏度發(fā)訊器24、差壓變送器20、黏度調(diào)節(jié)器9和蒸汽調(diào)節(jié)閥6等組成燃油黏度的定值控制系統(tǒng)；由溫度變送器25、溫度程序調(diào)節(jié)器8和蒸汽調(diào)節(jié)閥6等組成溫度程序控制系統(tǒng)。

“溫度-黏度”控制選擇閥7分別輸入溫度調(diào)節(jié)器和黏度調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)，其輸出是選擇其中輸入大的信號(hào)。圖5-2-7NAKAKITA燃油黏度控制系統(tǒng)的組成六、VISCOCHIEF型燃油黏度控制系統(tǒng)

AlfaLaval公司的VISCOCHIEF型燃油控制系統(tǒng)采用了單片機(jī)，具有完善的自檢、控制、顯示、多種故障報(bào)警等功能。其很多功能設(shè)置的改變是靠改變控制系統(tǒng)的某些參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這就使它具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和靈活性，并具有與上位機(jī)進(jìn)行通信的功能。