船舶主機燃油粘度測量技術與控制裝置研究

李碧桃

（福建船政交通職業學院，福建福州 350007）

現代船舶為了降低營運成本，提高運營的經濟性，主機采用燃燒重油或燃料油，而重油或燃料油的粘度較高，需要經加熱調節其粘度以符合主機的霧化質量要求，保證燃燒質量。目前的粘度自動控制系統中的測量粘度技術使用的測粘計多為定量泵和毛細管結構，檢測油在毛細管中流動時因粘度存在毛細管進出口處壓差，此壓差信號經差壓變送器轉換為所測量的油的粘度，測量值與設定值比較所得的偏差信號進行調節對油的加熱強度，以控制燃油的粘度。本文將介紹一種燃油粘度檢測技術與控制裝置，本裝置測量定量的燃油在不同粘度下的流動時間與設定值的偏差為被控量進行加熱強度的調節，實現燃油粘度的自動控制。

1 粘度測量技術的檢測原理

如圖1所示，燃油粘度測量結構由磁性浮子1、干簧管低位開關2、干簧管高位開關3、量筒4、電磁閥5、控制器6等組成。

當量筒4內燃油液位降到下限位置時，磁性浮子1將干簧管低位開關2接通，經控制器6輸出一信號使電磁閥5得電，電磁閥5打開，主油管內燃油經電磁閥5注入量筒4內，則量筒內磁性浮子1隨著量筒4內油位的升高而上升，當量筒4內的油位達到上限位置時，磁性浮子1 將干簧管高位開關3接通，經控制器6輸出一信號使電磁閥5失電，電磁閥5關閉，則停止向量筒注入燃油，此控制過程為向量筒內注入定量油的過程。而量筒內壓縮空氣壓力（量筒內接入壓縮空氣）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，當再次降低到下限位置時，磁性浮子1又將干簧管低位開關2接通，重復上述向量筒注油過程。而在量筒內油位從上限下降到下限的排空流出過程中，控制器內計時器在燃油排出量筒4使干簧管高位開關3 斷開的時刻開始計時，到干簧管低位開關2 閉合時刻停止計時，那么，量筒內一定量的燃油（上下限之間油量）排空流出的時間（簡稱流動時間，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的時間Tf長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、粘度測量裝置、加熱器、電動三通調節閥等組成。燃油的加熱采用蒸汽加熱。

在控制器內，控制器把每次所測量的量筒內燃油排出的流動時間Tf與主機希望的最佳的燃油粘度值時等量的燃油流動時間Ts（實驗測得，并作為設定值）進行比較，計算得出偏差值時間ΔT，ΔT=Ts-Tf，該偏差值時間ΔT 經轉換為電信號輸出，去控制電動三通調節閥，自動地調節電動三通調節閥開度以改變蒸汽加熱量。如燃油測量的排空流動時間比設定值大，即ΔT＞0，說明粘度比希望值大，調節閥開度調大，以調節燃油的粘度降低，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定值有偏差，該系統即可及時調節。

圖1 燃油粘度測量原理圖

圖2 燃油粘度控制原理圖

3 燃油粘度控制裝置的故障報警

為了提高燃油粘度控制裝置的運行可靠性，使燃油的粘度能得到良好的調節，保證船舶主機的正常可靠運行。本燃油粘度控制裝置設置了故障報警裝置，報警裝置及其電控制原理如圖3所示。

（1）流動時間Tf太長故障

流動時間Tf是干簧管高位開關K3 斷開的時刻開始到干簧管低位開關K2閉合時刻為止的間隔時間（即量筒內定量燃油的排空時間），當干簧管高位開關K3一直處于接通狀態，或排除管路堵塞，都將導致流動時間太長。當流動時間的測量值Tf超過最佳的希望值Ts的偏差ΔT＞0.2Ts，控制裝置則輸出報警信號發出流動時間Tf太長故障報警。

圖3 報警裝置及其控制原理圖

（2）流動時間Tf太短故障

當流動時間的測量值Tf小于最佳的希望值Ts的偏差ΔT＜0.2Ts，控制裝置則輸出報警信號發出流動時間Tf太短故障報警。

（3）燃油注入量筒的注入時間太長故障

燃油注入量筒是由干簧管低位開關K2接通而控制電磁閥通電，停止注入由干簧管高位開關K3接通而控制電磁閥斷電。如果干簧管低位開關K2一直處于接通狀態，或電磁閥故障，都將導致燃油注入量筒時，注入的時間超過規定值，則控制裝置輸出報警信號發出量筒的注入時間太長故障報警。

4 結 語

該燃油粘度的測量技術采用測量燃油的流動時間Tf可以精確地反映燃油的粘度值，本測量裝置的結構簡單，操作、管理和維護方便，粘度控制系統的參數可以在集控室顯示與監控，控制裝置的報警也可以延伸至集控室顯示與監控。

1 李世臣，徐善林.輪機自動化［M］.大連海事大學出版社，2008

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

3 陳清彬.輪機自動化［M］.人民交通出版社，2008