轮机自动化课件第六章

1、 第六章第六章 燃油供油单元自动控制系统燃油供油单元自动控制系统 燃油供油单元燃油供油单元FCM是专门为燃油系统的是专门为燃油系统的自动监视和燃油黏度控制而设计的。自动监视和燃油黏度控制而设计的。该系统该系统的核心设备包括黏度传感器的核心设备包括黏度传感器EVT20、温度传、温度传感器感器PT100、控制器、控制器EPC-50B、蒸汽调节阀、蒸汽调节阀（或电加热供电单元）和燃油加热器。（或电加热供电单元）和燃油加热器。除此除此之外，系统还对供油泵、自动滤器、循环泵、之外，系统还对供油泵、自动滤器、循环泵、“柴油柴油/重油重油”自动转换实现全面的自动控制自动转换实现全面的自动控制和监视。和监视。

2、第一节第一节 燃油供油单元自动控制系统燃油供油单元自动控制系统 的组成及原理的组成及原理 燃油供油单元自动控制系统总燃油供油单元自动控制系统总体上可以分为体上可以分为供油处理系统、燃油供油处理系统、燃油黏度或温度自动控制系统、油泵电黏度或温度自动控制系统、油泵电机和滤器自动控制系统等机和滤器自动控制系统等部分。部分。 转换阀进油滤器供油泵自动/手动滤器流量变送器压力变送器浮子开关脱气阀加热器压力变送器温度传感器压力控制阀粘度传感器循环泵带脱气的混合管压力控制阀滤器排污阀主机VTBEHSCPBFTBAFBSPBCVVTB：黏度温度测量模块EHS:电加热器CPB：循环泵组合模块EPC-50B：控制

3、单元FTB：流量计模块；AFB：自动滤器模块PDS：差压开关SPB：供油泵模块CV：重油/轻油切换阀燃油供油单元的结构组成图燃油供油单元的结构组成图 燃油供给泵的压力由压力变送器燃油供给泵的压力由压力变送器PT检测，用于控检测，用于控制器分析判断供给泵的状态。制器分析判断供给泵的状态。 供给泵的流量由流量变送器供给泵的流量由流量变送器FT检测，用于控制器检测，用于控制器分析柴油机的耗油情况。分析柴油机的耗油情况。 在自动滤器的前后装有压差开关在自动滤器的前后装有压差开关PDS，用于滤器脏，用于滤器脏堵报警的检测，当滤器进出口压差达到设定值时控制器堵报警的检测，当滤器进出口压差达到设定值时控制器

4、发出报警。滤器排污电磁阀可执行滤器自动排污。发出报警。滤器排污电磁阀可执行滤器自动排污。 脱气模块包括带脱气的混合管、浮子开关和脱气阀，脱气模块包括带脱气的混合管、浮子开关和脱气阀，用于供油与加热后从主机的回油混合，并使油气分离，用于供油与加热后从主机的回油混合，并使油气分离，当气体达到一定量时，浮子开关动作，控制系统控制脱当气体达到一定量时，浮子开关动作，控制系统控制脱气阀打开，使油路中的气体返回重油日用柜气阀打开，使油路中的气体返回重油日用柜HFO。 循环泵循环泵CPB用于向柴油机提供需要的油压，用于向柴油机提供需要的油压，可以通过压力变送器来检测。可以通过压力变送器来检测。 加热器配置方

5、案加热器配置方案 在燃油供油单元自动控制系统中，加热器的在燃油供油单元自动控制系统中，加热器的配置方案有：两个电加热器配置方案有：两个电加热器EHS 、两个蒸汽加、两个蒸汽加热器热器SHS 、电加热器、电加热器EHS和蒸汽加热器和蒸汽加热器SHS的组的组合。合。 常见的两个加热器的配置方案常见的两个加热器的配置方案 如果系统选择温度控制方式，温度传感器如果系统选择温度控制方式，温度传感器TT（PT100）检测燃油温度，控制器）检测燃油温度，控制器EPC-50B按照按照PI控制规律来调节加热器的加热量，实现燃油温控制规律来调节加热器的加热量，实现燃油温度自动控制。度自动控制。 如果系统选择黏度控

6、制方式，不仅需要黏度如果系统选择黏度控制方式，不仅需要黏度传感器传感器EVT20检测燃油黏度，还需要温度传感器检测燃油黏度，还需要温度传感器TT检测燃油温度，并由控制器按照检测燃油温度，并由控制器按照PI控制规律控制规律来调节加热器的加热量，实现燃油黏度自动控制。来调节加热器的加热量，实现燃油黏度自动控制。 如果执行器件是蒸汽调节阀如果执行器件是蒸汽调节阀SRV，则控制器给出，则控制器给出“增加增加”或或“减小减小”信号去控制伺服电机动作，直到阀信号去控制伺服电机动作，直到阀门开度检测信号与输出要求一致。门开度检测信号与输出要求一致。 如果是电加热供电单元，则如果是电加热供电单元，则EPC-5

7、0B输出最多输出最多5档档加热控制。加热控制。 控制器控制器EPC-50B是整个系统的核心是整个系统的核心单元，由主控制板、本地基本操作面单元，由主控制板、本地基本操作面板板OP组成，另外可根据需要选配组成，另外可根据需要选配FCM远程操作面板远程操作面板OP。 控制器控制器EPC-50B有有4个不同级别的个不同级别的操作模块，分别为基本级、扩展级、操作模块，分别为基本级、扩展级、高级扩展级和全自动级。高级扩展级和全自动级。 控制器控制器EPC-50B FCM远程操作面板远程操作面板 控制器控制器EPC-50B主要分为三个部分：一是电主要分为三个部分：一是电源，由滤波装置和多输出变压器实现；二

8、是主控源，由滤波装置和多输出变压器实现；二是主控制板，安装在制板，安装在EPC-50B控制箱内；三是操作面板控制箱内；三是操作面板OP。主控制板与操作面板通过异步串行通信实主控制板与操作面板通过异步串行通信实现数据交换。现数据交换。主控电路板接收安装在燃油供油单主控电路板接收安装在燃油供油单元元FCM管路上的各种变送器和传感器信号，经管路上的各种变送器和传感器信号，经分析和处理后，输出控制信号使各种阀件或电器分析和处理后，输出控制信号使各种阀件或电器动作，实现动作，实现“柴油重油柴油重油”转换控制、燃油温度转换控制、燃油温度或黏度控制、报警控制、油泵自动切换控制、自或黏度控制、报警控制、油泵自

9、动切换控制、自动滤器控制等。动滤器控制等。同时，燃油供油单元同时，燃油供油单元FCM的运的运行状态由主控板通过通信接口送给操作面板行状态由主控板通过通信接口送给操作面板OP。 第二节第二节 燃油燃油黏黏度自度自动控制动控制 VISCOCHIEFVISCOCHIEF型燃油型燃油黏黏度自动控制系统度自动控制系统 一、一、VISCOCHIEFVISCOCHIEF型燃油型燃油黏黏度控制系统组成度控制系统组成该系统功能和特点：该系统功能和特点：1 1、黏黏度传感器度传感器EVT-10CEVT-10C和控制器和控制器VCU-160VCU-160均用单片均用单片 机取代了常规的变送器和调节器机取代了常规的变

10、送器和调节器2 2、可采用蒸汽加热装置或电加热装置或二者兼用、可采用蒸汽加热装置或电加热装置或二者兼用3 3、VCU-160VCU-160型控制器具有型控制器具有PIPI调节规律调节规律4 4、即可遥控，又可现场进行自动控制，也可转、即可遥控，又可现场进行自动控制，也可转 为手控为手控5 5、数码显示器可显示燃油、数码显示器可显示燃油黏黏度、温度、参数的度、温度、参数的 设定值及故障种类设定值及故障种类6 6、具有与上位机通讯的功能，为实现全船动力、具有与上位机通讯的功能，为实现全船动力 装置集中控制和监视提供了必要条件装置集中控制和监视提供了必要条件二、测量单元二、测量单元 PT100温度传

11、感器温度传感器 EVT-10C黏度传感器黏度传感器 EVT-10C黏度传感器由测黏度传感器由测黏计和黏度变送器组成。黏计和黏度变送器组成。 1 1、测、测黏黏计计2 2、黏度变送器、黏度变送器 电压电压 / / 频率转换器与模频率转换器与模/ /数转换器相比具有：数转换器相比具有： （1 1）接口简单，占用计算机资源少）接口简单，占用计算机资源少 （2 2）频率信号输入灵活：可输入到单片机）频率信号输入灵活：可输入到单片机 的任一根的任一根I/OI/O线或作为中断源或计数线或作为中断源或计数 输入输入 （3 3）抗干扰性能好：频率测量本身是一个）抗干扰性能好：频率测量本身是一个 计数过程，因而

12、能对噪声或变化的输计数过程，因而能对噪声或变化的输 入信号进行平滑入信号进行平滑 （4 4）便于远距离传送）便于远距离传送三、三、VCU-160型黏度控制器型黏度控制器 80318031单片机同时监视、控制、显示燃单片机同时监视、控制、显示燃油的温度和油的温度和黏黏度。度。 黏黏度传感器或温度传感器度传感器或温度传感器 80318031（PIPI） 蒸汽加热器的调节阀或电加热装置的接触蒸汽加热器的调节阀或电加热装置的接触器器 控制燃油控制燃油黏黏度或温度。度或温度。 柴油柴油进行温度定值控制；进行温度定值控制； 重油重油进行温度或进行温度或黏黏度控制。度控制。1 1）当选择开关从）当选择开关从

13、“停止停止”位置位置 “ “柴油柴油”位置位置2 2）当选择开关从）当选择开关从“停止停止”或或“柴油柴油”“”“重油重油”位置位置3 3）当选择开关从）当选择开关从“重油重油”位置位置 “ “柴油柴油”位置位置1、控制方式和过程、控制方式和过程2 2、模拟量输入通道、模拟量输入通道（1 1）控制方式选择开关量：）控制方式选择开关量： X6X6：4 4手动控制方式手动控制方式 X6X6：5 5重油工作方式重油工作方式 X6X6：6 6柴油工作方式柴油工作方式（2 2）调节阀限位开关：）调节阀限位开关：X6X6：2 X62 X6：3 3（3 3）参数整定开关：）参数整定开关： PB1PB1：用于

14、找到要调整的对应参数：用于找到要调整的对应参数 PB2PB2：增加设定参数值按钮：增加设定参数值按钮 PB3PB3：减少设定参数值按钮：减少设定参数值按钮3、开关量输入通道、开关量输入通道 SHS蒸汽加热装置的调节阀蒸汽加热装置的调节阀 EHS电加热装置的接触器电加热装置的接触器 SHS：柴油、重油和手控：柴油、重油和手控 EHS：柴油和重油控制：柴油和重油控制 SHS与与EHS结合结合： 柴油、重油和手控，开始时用柴油、重油和手控，开始时用SHS，由增加或减，由增加或减少信号控制蒸汽阀，当要更高温度且蒸汽阀全开少信号控制蒸汽阀，当要更高温度且蒸汽阀全开则则EHS投入工作，若要减少温度先减少投

15、入工作，若要减少温度先减少EHS直至直至零，如需再减少则关小蒸汽调节阀。零，如需再减少则关小蒸汽调节阀。 4、过程输出通道、过程输出通道过程输出通道过程输出通道 四、四、6个数码管显示电路个数码管显示电路 五、五、6个发光二极管显示电路个发光二极管显示电路 六、报警电路六、报警电路 七、控制系统管理要点七、控制系统管理要点 第三节第三节 燃油供油单元的综合控制燃油供油单元的综合控制 燃油供油单元燃油供油单元 除了黏度或温度定值控制外，还有除了黏度或温度定值控制外，还有DO/HFO的转换控制，燃油供油泵的运行备用控制，的转换控制，燃油供油泵的运行备用控制，燃油滤器的自动控制，回油的脱气自动控制，

16、燃油循环燃油滤器的自动控制，回油的脱气自动控制，燃油循环泵的运行备用控制及远程控制等功能，全部由控制器泵的运行备用控制及远程控制等功能，全部由控制器EPC-50B来协调综合控制。来协调综合控制。 1、DO/HFO的转换控制的转换控制 （1）柴油控制模式）柴油控制模式 当控制器接通柴油模式当控制器接通柴油模式DO时，时，EPC-50B自动选择自动选择为温度控制模式，燃油温度被监控。加热程序由柴油温为温度控制模式，燃油温度被监控。加热程序由柴油温升参数升参数Fa31控制，温升斜坡允许燃油在设定的时间内被控制，温升斜坡允许燃油在设定的时间内被加热到设定的温度。斜坡函数加温期间温度控制指示灯加热到设定

17、的温度。斜坡函数加温期间温度控制指示灯LED灯灯“TT”闪烁，当燃油温度在达到温度设置闪烁，当燃油温度在达到温度设置Pr35的的3内后，温升斜坡停止。内后，温升斜坡停止。正常温度定值控制运行，正常温度定值控制运行，“TT”LED灯稳定发亮。灯稳定发亮。（2）从）从OFF到到HFO或从或从DO到到HFO 当控制器接通当控制器接通HFO模式，或从模式，或从DO转换为转换为HFO，燃油温度和黏度被监控和显示。加热程，燃油温度和黏度被监控和显示。加热程序由重油温升参数序由重油温升参数Fa30控制，温升斜坡允许燃油控制，温升斜坡允许燃油被加热到设定的温度。被加热到设定的温度。 一旦从一旦从DO转换为转换

18、为HFO，则，则EPC-50B控制器控制器可检测到黏度增加，表明重油已经进人系统，那可检测到黏度增加，表明重油已经进人系统，那么重油将被开始加热。在加热升温斜坡期间，如么重油将被开始加热。在加热升温斜坡期间，如果控制器检测到油黏度降低，则加热暂停。当温果控制器检测到油黏度降低，则加热暂停。当温度已经低于重油温度设置值度已经低于重油温度设置值3，控制器自动转，控制器自动转到黏度调节控制。此时到黏度调节控制。此时“TT”LED灯关闭，灯关闭，“VT”LED灯稳定发光，切换程序完成，黏度控灯稳定发光，切换程序完成，黏度控制开始运行。制开始运行。 （3）重油）重油 控制模式控制模式 HFO控制模式类型

19、由参数控制模式类型由参数Pr19决定。如果决定。如果“VT”LED发亮，控制器处在黏度控制类型。如发亮，控制器处在黏度控制类型。如果果“TT”LED发亮，控制器处在温度控制类型。发亮，控制器处在温度控制类型。 （4）从）从HFO转换为转换为DO 当从重油转换为柴油，控制器将继续控制燃当从重油转换为柴油，控制器将继续控制燃油黏度，同时降低重油柴油混合温度来保持黏油黏度，同时降低重油柴油混合温度来保持黏度值，此时度值，此时“TT” LED闪烁，闪烁，“VT”LED稳定发稳定发光。当温度达到柴油的设置值时，控制模式被自光。当温度达到柴油的设置值时，控制模式被自动转变为柴油模式（温度控制），然后动转变

20、为柴油模式（温度控制），然后“TT”LED稳定发亮，稳定发亮，“VT”LED关闭。关闭。 （5）HFO与与DO间自动转换间自动转换 如果加热器发生故障，有可能自动安排转如果加热器发生故障，有可能自动安排转换到柴油，取决于低温限制值参数换到柴油，取决于低温限制值参数Fa14。在加热。在加热器故障时，油温低于器故障时，油温低于Fa14并延时并延时2 min确认后，确认后，系统才能被设置为自动转换到柴油。系统才能被设置为自动转换到柴油。 在系统配置了电动或气动转换阀时，并且设在系统配置了电动或气动转换阀时，并且设置了参数置了参数Fa17为主机最大燃油消耗量（为主机最大燃油消耗量（l/h），），如出现

21、燃油消耗量持续小于参数值如出现燃油消耗量持续小于参数值Fa16（0100%）2min后，系统会自动切换到后，系统会自动切换到DO的的控制程序。控制程序。 2、燃油供油泵的运行、燃油供油泵的运行/备用控制（燃油循环泵的备用控制（燃油循环泵的运行运行/备用控制相同）备用控制相同） 在操作面板上有油泵工作模式选择开关，用在操作面板上有油泵工作模式选择开关，用于选择于选择Manual-Stop-EPC-Remote，当选择，当选择EPC时，即油泵由时，即油泵由EPC控制器自动控制，控制器自动控制，EPC-50B根根据内部参数据内部参数Prl来选择燃油输送泵的控制方式，来选择燃油输送泵的控制方式，Pr1

22、=1（2）表示）表示1号运行，号运行，2号备用；号备用；2（1）表示）表示2号运行，号运行，1号备用。号备用。同理，同理，Pr2用于选择燃油循用于选择燃油循环泵的控制模式。环泵的控制模式。备用机组启动取决于相应的压备用机组启动取决于相应的压力开关和运行机组的状态，如力开关和运行机组的状态，如Pr11为燃油输送泵为燃油输送泵的出口压力下限值，当压力低于该压力时，并经的出口压力下限值，当压力低于该压力时，并经过延时时间过延时时间Fa9确认后，备用泵自动切换工作。确认后，备用泵自动切换工作。或运行机组故障后，备用机组自动启动。或运行机组故障后，备用机组自动启动。 3、燃油滤器的自动控制、燃油滤器的自

23、动控制 燃油滤器的选择开关有燃油滤器的选择开关有MAN、STOP、AUTO三档，三档，当选择为自动时，滤器间隔性自动进行反冲洗。而压差当选择为自动时，滤器间隔性自动进行反冲洗。而压差开关开关PDS只起到滤器脏堵报警的检测作用。自动放残还只起到滤器脏堵报警的检测作用。自动放残还取决于系统设定的时间间隔取决于系统设定的时间间隔Fa21，放残时间由参数，放残时间由参数Fa22决定。如果选择手动，需要定期手动冲洗。决定。如果选择手动，需要定期手动冲洗。 4、脱气自动控制、脱气自动控制 混合管内将主机的回油和供油泵送来的油混合，油混合管内将主机的回油和供油泵送来的油混合，油中混人的空气会因密度小而上升到

24、上部，所以需要定时中混人的空气会因密度小而上升到上部，所以需要定时控制脱气阀，使空气返回日用柜（因还混有高温油）。控制脱气阀，使空气返回日用柜（因还混有高温油）。如果上部浮子开关检测到液位低，表示混合管内空气过如果上部浮子开关检测到液位低，表示混合管内空气过多，系统控制脱气阀打开，但如果多，系统控制脱气阀打开，但如果2 min后仍然在脱气，后仍然在脱气，则给出报警。则给出报警。 5、远程控制、远程控制 除本地基本控制级外，系统还可选配扩展级、除本地基本控制级外，系统还可选配扩展级、高级扩展级和全自动级。高级扩展级和全自动级。扩展级是基本级中的操扩展级是基本级中的操作控制和有关指示功能远传到控制

25、室，但是没有作控制和有关指示功能远传到控制室，但是没有基本级上的流程图和信息显示窗。使用时需要本基本级上的流程图和信息显示窗。使用时需要本地选择开关转至地选择开关转至“Remote”（远程），实现的功（远程），实现的功能有状态指示、燃油自动转换、系统启停控制、能有状态指示、燃油自动转换、系统启停控制、油泵手动启停控制和报警指示；但是不能在远程油泵手动启停控制和报警指示；但是不能在远程站实现报警复位和油泵自动切换控制，也没有信站实现报警复位和油泵自动切换控制，也没有信息显示窗和操作按键。一旦出现故障或油泵停止，息显示窗和操作按键。一旦出现故障或油泵停止，需要到需要到EPC-50B现场实现报警复位

26、或油泵切换处现场实现报警复位或油泵切换处理，所以扩展级与系统的连线是一般的控制电缆。理，所以扩展级与系统的连线是一般的控制电缆。 高级扩展级等于是本地操作面板移到了远程，在本高级扩展级等于是本地操作面板移到了远程，在本地面板上选择好地面板上选择好“Remote”即可将功能全部移交远程站，即可将功能全部移交远程站，包括各油泵工作模式的选择控制和信息窗内容的显示和包括各油泵工作模式的选择控制和信息窗内容的显示和操作。显然，除需要控制电缆线连接外，还需要串行通操作。显然，除需要控制电缆线连接外，还需要串行通讯讯( RS485通讯通讯 ) 电缆联系。电缆联系。 当然要实现油泵自动遥控，需要电机启动模式

27、选当然要实现油泵自动遥控，需要电机启动模式选择开关处于择开关处于“Remote”控制。如果选用全自动级的远程控制。如果选用全自动级的远程操作，则通过现场总线将控制器操作，则通过现场总线将控制器EPC-50B的总线接口与的总线接口与远程计算机直接相连，再在计算机内配置相应的通信和远程计算机直接相连，再在计算机内配置相应的通信和应用软件即可实现远程全功能操作。应用软件即可实现远程全功能操作。本地控制本地控制EPC-50B即成为整个分布式控制系统的一个通信节点，向上位机即成为整个分布式控制系统的一个通信节点，向上位机提供所需要的信息，并接受上位机的控制。此时远程设提供所需要的信息，并接受上位机的控制

28、。此时远程设备与控制系统的连线就是一根通信线，不再需要控制电备与控制系统的连线就是一根通信线，不再需要控制电缆了。缆了。 第四节第四节 燃油供油单元的操作与管理燃油供油单元的操作与管理 1、在系统投入工作之前，要先检查燃油和加热、在系统投入工作之前，要先检查燃油和加热系统有没有漏泄或损坏的情况，各阀件是否开关系统有没有漏泄或损坏的情况，各阀件是否开关正确；把控制方式选择开关打到正确；把控制方式选择开关打到OFF位置、合上位置、合上主电源，观察主电源，观察EPC-50主板和黏度检测电路板指主板和黏度检测电路板指示是否正常；观察比较测量值与实际值有无异常示是否正常；观察比较测量值与实际值有无异常情

29、况；手动检测各电磁阀或电动切换阀是否正常、情况；手动检测各电磁阀或电动切换阀是否正常、灵活。灵活。准备确认后，启动燃油供给泵，然后根据准备确认后，启动燃油供给泵，然后根据燃油系统具体配置情况将控制模式切换到燃油系统具体配置情况将控制模式切换到DO或或HFO位置，使用参数位置，使用参数Pr19选择温度或黏度定值选择温度或黏度定值控制。这时可通过信息显示窗显示出燃油温度或控制。这时可通过信息显示窗显示出燃油温度或黏度的实际测量值，系统正式投人调节控制工作。黏度的实际测量值，系统正式投人调节控制工作。 2、EVT20黏度传感器的工作情况，可通过设在黏度传感器的工作情况，可通过设在传感器电路板上的数码

30、管显示内容来检查。传感器电路板上的数码管显示内容来检查。清洗清洗EVT20传感器时需要特别小心，防止人员受伤和传感器时需要特别小心，防止人员受伤和损坏传感器。首先要切断通过损坏传感器。首先要切断通过EVT20传感器的供传感器的供油；切断控制箱电源；尽可能排出和排空管系中油；切断控制箱电源；尽可能排出和排空管系中燃油。把燃油。把EVT20传感器从罩壳上拆除后，再拿下传感器从罩壳上拆除后，再拿下EVT20传感器，旋出两套固定保护管的螺钉，以传感器，旋出两套固定保护管的螺钉，以拆下保护管。最后用一块干净的软布清洁钟摆，拆下保护管。最后用一块干净的软布清洁钟摆，应防止钟摆被机械力损坏或弯曲，不要用研磨

31、材应防止钟摆被机械力损坏或弯曲，不要用研磨材料，如砂纸、锉刀等来清洁钟摆头。料，如砂纸、锉刀等来清洁钟摆头。 3、在系统新安装后或工作条件改变时，要对系、在系统新安装后或工作条件改变时，要对系统运行的参数进行重新设定和修改，以适应新的统运行的参数进行重新设定和修改，以适应新的需要。对于不同的燃油，需要调整一些参数设置，需要。对于不同的燃油，需要调整一些参数设置，尤其是重油特性相差较大时，对应的参数设置也尤其是重油特性相差较大时，对应的参数设置也要相应改变，以期获得最佳调节效果。要相应改变，以期获得最佳调节效果。重油改变重油改变时，必须对密度参数时，必须对密度参数Pr23、重油温度设置点参数、重油温度设置点参数Pr30、HFO低温限