船舶三種燃油切換控制系統的設計應用

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

關鍵詞：燃油切換；控制系統設計；低硫燃油

1 引言

隨著歐盟關于在歐盟港口停靠船舶使用低硫燃油規定的生效，低硫燃油系統正式應用到新建船舶上，如何將船舶使用的三種油品進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后，燃油日用控制系統的解決方案，希望能為今后建造的船舶在燃油日用控制系統提供相應的借鑒工作。

2 控制系統構思

本船燃油日用的控制系統對于燃油轉換的控制原則采取 重油/柴油，柴油/低硫油兩級轉換控制；主輔機燃油系統設遙控控制，輔機燃油系統單機另設置 重油/柴油遙控及本地控制。

3 控制系統結構

本船的燃油控制系統由主輔機燃油轉換控制箱、燃油轉換遙控控制板、主輔機低硫油進口閥控制箱、主輔機低硫油出口閥控制箱、主輔機重油/柴油轉換三通閥、輔機燃油進出口三通閥、主輔機低硫柴油進出口三通閥、主輔機低硫柴油進口溫度傳感器、主輔機供油單元各一套。船舶燃油控制系統結構框圖，如圖1所示。

主輔機燃油轉換控制箱，主要負責三臺柴油發電機進出口總計六個燃油轉換三通閥開關位置，收集主輔機供油單元燃油供給泵和循環泵的運行以及主輔機進口閥及回油閥開關位置信息。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燃油切換控制。

主輔機低硫油進口閥控制箱，主要通過傳感器感測量低硫燃油溫度，并且根據溫度控制程序調節主輔機低硫油進口閥的開度，并根據進口閥的開度適時輸出出口閥動作信號至主輔機出口三通閥控制箱。

主輔低硫油機出口閥控制箱，通過接收主輔機低硫油進口閥的位置信號，經內部邏輯電路處理控制主輔機低硫油出口三通閥。

燃油轉換遙控控制板，安裝在集控室集中控制臺上，主要負責控制主機重油/柴油轉換控制、單臺輔機進出口燃油轉換三通閥轉換控制及輔機重油/柴油切換控制，在應急狀態時控制輔機應急柴油泵動作，并在控制板上顯示泵浦的運行及三通閥開關位置，遙控控制板布局設計如圖2所示。

主輔機重油/柴油轉換三通閥、輔機燃油進出口三通閥、主輔機低硫柴油進出口三通閥，為整套燃油轉換系統的執行元件。

主輔機低硫柴油進口溫度傳感器，為低硫柴油轉換控制部分的測量元件。

主輔機供油單元，主要負責主輔機的各種油品供給和粘度控制。

4 控制系統原理

本控制系統主要著重解決船舶在運營過程中對重油/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的重點，根據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，將控制系統分為兩級控制，第一級是重油與柴油之間的轉換，第二級是柴油與低硫燃油的轉換。出于對主輔機的保護，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。當第一級控制在重油位置時，第二級的柴油與低硫油切換是禁止進行的，當第二級控制在低硫油位置時，第一級的重油與柴油的的切換也是禁止進行的。第一級控制使用頻率較高，設置遙控控制和本地控制。第二級控制使用頻率較低，只設置本地控制。

系統結構框圖中主輔機燃油轉換控制箱和燃油轉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，既可以單獨控制每臺輔機的重油和柴油的切換，也可以控制主輔機重油/柴油進出口三通閥的切換。其中出口閥是與進口閥聯動的，在進口閥接收到“重油—柴油”的轉換指令后經一段時間的延時發出出口閥的動作指令，設置延時的目的是防止重油對柴油日用艙的污染。在進口閥接收到“柴油—重油”的轉換指令后，出口閥立即動作。主輔機燃油轉換控制箱主要收集主輔機供油單元泵浦運行信息以及主輔機燃油轉換三通閥位置信號，并將收集的信息輸送給遙控控制板顯示。

系統結構框圖中主輔機低硫燃油進口閥控制箱和主輔機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，主輔機低硫燃油進口閥控制箱通過溫度傳感器采集三通閥中低硫燃油溫度，來調節閥開度的大小，并且當進口閥接收到從“柴油—低硫油”轉換的指令后，進口閥會緩慢調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一段時間延時，對出口閥發出動作指令。當進口閥接收到“低硫油—柴油”轉換的指令后，進口閥會緩慢調整開度至柴油位置，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換控制板上設置遙控轉換功能，主要是防止船員出現操作錯誤。

主輔機供油單元在本系統中主要做燃油供給及粘度控制的作用，其控制權限較以往船舶相比，被剝奪了燃油切換的控制權限，整套的燃油控制系統全部由船廠設計實現 。

5 結論

本文所述燃油切換控制系統采取兩級控制轉換，著重于解決歐盟對于低硫燃油使用的（下轉第頁）（上接第頁）要求，將使用頻率高的切換控制系統與使用頻率低的控制系統進行分級，降低使用過程中誤操作的概率，并且增加了單臺輔機燃油轉換的控制功能來實現三臺輔機使用不同油品的需求。本系統的優點是使用簡單，設計和操作人性化，降低燃油切換中高價油品損耗，整套控制系統成本低廉，具有很大的實際應用價值。

參考文獻：

[1] 顧敏童， 船舶設計原理[M]， 上海交通大學出版社， 2006