某船燃油輔助駁運系統改進與自控設計

王振強，黃雪平

（中國衛星海上測控部，江蘇江陰 214431）

0 引言

某船設計燃油輔助駁運系統主要為了給燃油輔鍋爐、焚燒爐、應急發電機等設備的燃油柜供油，保證該設備的正常運行和正常的燃油需要。輔助燃油駁運系統與船舶主燃油駁運系統相互備份，以增加該系統運行的可靠性。

燃油輔助駁運系統的組成包括燃油駁運泵 1臺、輔鍋爐燃油柜2個、焚燒爐燃油柜1個、應急發電機燃油柜1個以及相關的燃油管系和閥件。由于2個輔鍋爐燃油柜可以相互連通使用，增加油柜內部燃油的儲存量，所以在本文后續的描述中輔鍋爐燃油柜合并為1個。該系統內部的3個燃油柜共用1個燃油駁運泵，燃油輔助駁運系統的組成如圖1 所示[1]。

燃油輔助駁運系統功能的實現：當崗位人員巡視發現某一油柜需要加油時，需要打開系統相關的閥件，起動燃油駁運泵，當油柜內部的液位滿足要求時，停止駁運泵，關閉相關閥件，燃油系統復位。每一個油柜設有高低位浮球開關，當油柜的液位降低到低位浮球以下時，發出“燃油柜低位”的警報，提醒崗位人員及時給相關油柜補油；當油柜液位高于高位浮球時，發出“燃油柜高位”的警報，提醒崗位人員及時停泵，油柜高低位報警 輔鍋爐燃油柜為例，如圖2所示。

圖1 燃油輔助駁運系統圖

圖2 燃油柜高低位示意圖

1 燃油輔助駁運系統改造的必要性

經過崗位人員長時間的使用之后，該系統在使用的過程中還存在操作管理不方便、有跑冒滴漏的風險隱患等不足的地方[2]，具體有以下幾個方面。

1.1 泵大柜小不匹配

燃油駁運泵的工作參數：流量為22.43 m3/h，壓力為0.36 MPa。每個燃油柜的具體容積以及燃油柜高低位之間的容積如表1所示。

表1 燃油柜容積列表

從表1可以看出幾個燃油柜的容積普遍偏小，特別是焚燒爐燃油柜只有0.42 m3，駁運泵的工作能力和燃油柜的容積不匹配，油柜加油的速度較快，崗位人員稍不注意或者操作不及時就有跑冒的情況發生。崗位人員對每次加油的時間進行統計，油柜加油的平均時間如表2所示，從表中可以看出，焚燒爐燃油柜只需要不到1 min的時間就可以加滿，速度很快，有很大的風險。

1.2 位置分散，操作不方便

各油柜布置的比較分散，并且每一個油柜距離駁運泵的操控箱距離都比較遠，燃油柜和駁運泵的具體位置如表3所示，每次補油都需要2個人同時操作，人力成本較大，采用對講機進行溝通聯系，由于機艙內部阻隔較多，有時對講機呼叫信號不清楚或者信號干擾，這在操作的過程中增加了跑油的風險。

表2 燃油輔助駁運系統加油時間統計表

表3 燃油柜與駁運泵位置分布

1.3 截止閥關不嚴，容易串油

該系統泵浦后接各終端設備的單向截止閥需手動開啟與關閉，一方面存在著單向截止閥未關閉而導致的駁油時支路間串油的問題，另一方面也存在著閥端面關閉不嚴的燃油回漏之問題。

2 系統改進方案及自控系統設計

針對燃油輔助駁運系統存在的操作管理不方便和跑油風險等不足的地方，經過查閱相關資料，對系統進行改造，增加自動控制功能。

2.1 系統改造方案

為實現自動駁油的功能，對系統進行改造的地方具體如圖3所示[2]。

1）在燃油駁運泵的出口管路增加壓力傳感器和流量開關，為了監測駁運泵后的壓力和流量是否在正常的范圍之內；

圖3 改造后的燃油輔助駁運系統圖

2）在每一個燃油柜進口的管路上增加一個電動閥，保留原來的手動截止閥，為了實現需要補油的燃油柜能夠自動開閥關閥，不用人手動操作；

3）每一燃油柜在原來高、低位報警的基礎上，增加高高位和過低位2個報警點，如圖4所示，以輔鍋爐燃油柜為例；

4）在燃油駁運泵的控制箱上增加一個PLC控制模塊，采集相應的信號，實現對駁運泵和相關電動閥的自動起停，實現自動駁油功能。

圖4 燃油柜報警位置示意圖

2.2 系統自控功能的實現

駁運泵控制模式有“手動”和“自動”2種選擇，當選擇“自動”模式時，駁運泵采用自動控制；選擇“手動”模式時，駁運泵只能手動啟停。

自動駁油功能的實現：某一油柜低位觸發發出報警信號（提醒崗位人員），隨即打開相應的電動閥，延時5 s，啟動駁運泵；當高位觸發時，先停止駁運泵運行，然后關閉燃油柜進口的電動閥；當有2個或者3個油柜油位低時，相應的電動閥打開，并啟動駁運泵加油，當某一柜達到高位時，關閉相應的電動閥，直到最后一個柜子觸發高位時，關閉相應的電動閥，停止駁運泵。

該系統安?？刂频膶崿F主要是依靠泵后的流量開關、壓力傳感器以及油柜4個液位開關對燃油管系的壓力、流量以及燃油柜內的液位進行監測，通過PLC控制模塊對監測到的情況進行分析，判斷系統是否處于正常的工作狀態，當檢測到系統工作異常時立即停止駁運泵的運行，關閉電動閥，發出聲光報警提醒崗位人員進行檢查，確保系統工作安全可靠，具體的安保策略如下。

1）系統若有閥開、泵開的信號，流量開關延時5 s監測不到流量信號，說明系統工作異常，系統則發出報警，停止駁運泵運行。

2）若系統3個電動閥都處于關閉位置，而流量開關檢測到有流量信號，則說明系統存在跑油現象，系統則控制駁運泵緊急停止，發出報警信號，檢查是否有哪一個電動閥關閉不嚴。

3）若某一油柜有高高位觸發，系統控制駁運泵緊急停止，發出報警信號，說明此時該柜進口閥關閉不嚴，系統存在漏油現象，提醒崗位人員有針對性地進行檢查；當某一油柜有過低位觸發時，說明系統沒有及時加油，則發出報警信號，提醒崗位人員進行檢查。

4）泵后有一個壓力傳感器，當監測到泵出口的壓力較高時，說明系統不暢通，則控制駁運泵緊急停止，發出報警信號。

2.3 PL C自控程序設計

根據上述自控系統功能實現的思路編寫 PLC自動控制程序[3]，如圖5和表4所示。

圖5 PLC自動控制系統

3 結論

本文針對系統運行時所存在的問題現象，分析其系統內特性的不匹配性，通過增設相應的電控截止閥、流量開關、壓力傳感器、自控電氣系統，引入相應的安保策略，從而實現系統改進及控制改進，實現對系統管路、閥組、泵浦接通狀態的自動、可靠與安全管理。本文對于相關性船舶燃油輔助駁運系統的優化設計或改造亦具有較強的可借鑒意義。

表4 報警（控制）點信號列表