船舶机舱自动化5-2 船舶燃油系统自动控制

第二节

船舶燃油系统自动控制一、FCM结构组成和基本工作原理1.燃油供油单元工作原理燃油温度均由温度传感器TT（PT100）检测，由控制器EPC-50B按照事前设定的PI控制规律调节加热器的加热量，从而实现燃油温度自动控制。如果系统选择黏度控制方式，不仅需要黏度传感器EVT20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PI控制规律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SRV，则控制器给出“增加”或“减小”信号去控制伺服电机动作，直到阀门开度检测信号（0-2kΩ电阻信号）与输出要求一致；如果是电加热供电单元，则EPC-50B输出最多5挡加热控制（根据加热器容量和控制输出挡位设定决定），由温度控制系统实现温度闭环控制。控制器上配有手动／自动选择操作和手动加热量增加／减小（或加热挡位选择）操作，可以在需要时通过操作面板采用手动加热控制。控制系统除了燃油钻度或温度的自动控制以外，还能对“柴油／重油”转换阀进行自动控制，为保证转换正确可靠，实际回路中装有限位开关来检测转换阀的具体位置，并将检测信号送给控制器。油泵电机启动箱实现电机的启动、停止控制，每个启动箱对应一台电机，带电源开关、电流表和指示灯。还配有选择开关安装在本地操作面板上，用于选择Manual-Stop-EPC-Remote，当选择EPC时，即油泵由EPC-50B控制器自动控制，两套油泵之间互为备用，可实现备用油泵自动切换运行控制。另外，自动滤器也是由本地操作面板选择手动清洗一手动关一自动控制，当选择自动控制时，由EPC-50B根据设定时间和压差开关PDS来控制滤器的自动清洗。当油泵电机或自动滤器选择“Remote”时，则由FCM的远程（集控室）操作面板或微型计算机进行控制。2.EPC-50B控制器面板启停控制轻重油转换过程信息报警复位参数查看参数修改3.加热器配制方案二、测粘计EVT20工作原理组成：传感器本体部分，含控制和信号处理的电路板。本体装在燃油输送管道内，电路板安装在EPC-50B主板上部。传感器本身由不锈钢制成，安装在油路中。传感器的探头及流管经过特富龙⑧表面特殊涂层。自带约5m长的信号电缆用子与电路板之间连接（即传感器与电路板间布线的最长距离约5m）。黏度传感器的工作原理工作原理：基于流动燃油的黏性对钟摆的旋转振动有阻尼作用。黏度传感器由一个钟摆1通过一个扭力管3附在底盘2上组成，两套压电元件4位于钟摆内部，一套驱动钟摆旋转振动，另一套作为两个检测传感器，均用来测量钟摆的振动，一个作为反馈信号来控制驱动用的压电元件，调节控制频率和幅值，以维持钟摆得以共振频率振动，另一个作为信号供系统采样计算黏度使用。振动压电元件的信号由控制板提供，电路板内的单片机CPU通过测量出该共振频率下两个压电元件振动信号间的特定相位偏差值，从而可获得一个表示燃油阻尼性质的值，而该阻尼与黏度的平方根成比例。保护管5安装在钟摆周围，保护其不受机械损伤。在钟摆1内还内置了一个温度传感器PT100用于检测钟摆内的温度，供微机校正和补偿豁度测量中由温度引起的误差。为了产生钟摆振动，需要振动源提供给压电元件；为了检测钟摆振动情况，需要对振动进行测量；所以需要一块电路板来实现控制与检测。在FCM系统中，将EVT20的电路板安装在EPC-50B主控制板上，是两块单独的电路板叠放在EPC-50B的主板上，其中下边一块为电源板，输入双路17V交流电源，通过整流滤波稳压后向黏度检测主板提供土15V和5V电源。该控制板与黏度传感器的连线包括两对线用于检测振动的压电元件，一对线用于压电元件的振动源，还有三根线用于温度传感器PT100，因此，共需要用到电缆线中的9芯。电路板内采用单片机控制系统，检测转换响应时间小于1min，将检测到的信号转换为4-20mA，则对应的黏度为0-50cSt，瞬时误差范围为士2%。由于黏度传感器及其电路板是第三方提供，所以系统采用简便的4-20mA信号实现传感器向EPC-50B主控制微型计算机传送。黏度传感器内的温度传感器PT100除自身需要豁度校正使用外，还可通过本电路板转换，选择输出4一20mA供EPC-50B使用。黏度传感器的电路板上有一个数码LED显示，用于显示传感器的状态。EVT20电路板对诊断指示有规定，故障和错误用闪烁数字或文字显示在数码LED的第7段上（即数码管的中间一横）。根据故障、错误或警告的类型，黍占度或温度输出将为0mA、4mA、20mA、或输出保持正常（4一20mA与实际茹度对应）如果没有故障、错误或警告，数码管用不闪烁的符号指示程序状态。表5-4黏度传感器一般故障查找故障现象故障原因解决措施黏度信号太低空气夹杂在燃油系统排气系统黏度信号保持在最大值起动期间燃油温度太低检查燃油管保温措施/或燃油加热器由于没有足够的热量,系统正常操作期间燃油温度太低增加黏度控制器的输出信号至换热器无黏度信号空气夹杂在燃油系统中排出旁通阀系统EVT-20没有电源检查主电源检查控制单元的保险丝/或电源开关,检查电接头的完整性电流接头损坏检查4-20mA电线输出信号EVT-20故障联系最近的代表商修理，更换传感器三、燃油粘度控制系统1.组成：黏度传感器、温度传感器、控制器EPC-50B、加热器燃油供油单元采用黏度或温度定值控制,两种定值控制互为备用,同一燃油温度变化比黏度变化灵敏，采用温度控制可以提高系统灵敏行，改善动态特性控制开始投入工作或换油切换过程，控制器根据燃油温升斜坡速率实现温度程序控制信息显示窗显示系统中燃油的黏度、温度值或其他测量值，另外可以显示参数值和故障信息2.燃油粘度控制系统的综合控制

从DO转换到HFO并工作状态稳定后，对HFO进行温度或黏度定值控制。系统处在温度控制方式时，即Pr19-Temp,Pr30作为温度设置点，此时的Pr30应为所需黏度对应的温度值。在从低温开始的加温过程中，系统控制加热量，实现按设定的温升参数Fa30来程序控制加热。当温度程序控制加热到设定Pr30减去3℃的温度值后，系统开始温度定值控制。当HFO模式且系统处在黏度控制方式时，即Pr19＝Vise,，Pr20作为黏度设置点，而此时的Pr30应为所需黏度对应的温度值减去2一4℃（一般设为3℃），这样，在从低温开始的加温过程中，按温升参数加热到该Pr30后，系统自动转为私度控制。所以Pr20与Pr30有对应关系，在换用不同的HFO时，一般要求黏度不改变，但要调整Pr30以适应黏度控制设定值Pr20的需要。在燃油黏度定值控制过程中，系统根据黏度变化按控制器内PI调节参数进行自动控制。系统根据加热器的不同设置有两套PI调节参数，参数Fa25、Fa26为蒸汽或热油加热的比例带和积分时间，参数Fa27、Fa28为电加热的比例带和积分时间。如果调节过程出现振荡，则需要增加参数Fa25或Fa27，Fa26或Fa28。如果调节过程，黏度或温度偏差过大，系统发出报警信号黏度／温度调节系统的输出主要是控制SHS蒸汽加热装置的调节阀或EHS电加热装置的接触器，以达到控制燃油温度或豁度的目的。采用SHS蒸汽加热装置时比例积分调节器输出控制信号控制蒸汽调节阀，以保持系统设定的温度或黏度。而在EHS电加热装置和SHS蒸汽加热（或热油加热）装置同时被采用的系统中，系统以蒸汽加热（或热油加热）为主，电加热装置为备用，即刚投人使用期间用SHS蒸汽加热装置，由增加或减少信号控制蒸汽调节阀；当来自EPC-50B的信号指示系统需要更高加热量且蒸汽调节阀已全开时，控制器输出控制信号使EHS电加热装置投人工作，以继续保持系统运行在设定的参数上。当加热功率需要减少时，首先减少电加热功率直至零后，如需再降低加热功率则自动关小蒸汽调节阀。四、燃油供油单元的操作与管理1.系统投入工作前的准备2.黏度传感器的使用与维护

EVT-20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管显示内容来检查。清洗EVT-20传感器时需要特别小心，防止个人受伤和损坏传感器。3.系统参数的设定与修改

重油改变时，下面的一些参数是必须改变的：

（1）密度参数Pr23：对不同密度的一种重油，调整密度参数，可获得更为精确的黏度测量。

（2）重油温度设置点参数Pr30：新更换的燃油需要加热到不同的温度，从而得到相同的黏度。该温度值用于黏度智能调节过程的控制。

（3）HFO低温限制值Pr32：HFO加热温度控制不能低于该限制值。表5-5FCM系统故障一览表故障编码故障说明故障编码故障说明A40黏度-高A100输入/输出通信-故障A41黏度-低A101OP操作员面板通信-故障A42黏度传感器VT-故障A102OPr通信-故障A50温度-高(xxx°C)A110输入/输出板-故障A51温度-低(xxx°C)A111OP板-故障A52温度-慢反应A112OPr板-故障A53温度传感器TT-故障A113加热器板-故障A54温度传感器TT2-故障A115电脑通信板-故障A70三通阀CV(DO)-故障A117远程转变HFO/DO-故障A71三通阀CV(HFO)-故障A118参数xx.xx-没有规定A80转换到DO模式-温度-低W49黏度传感器VT-失效A81检测到无油转换W58温度传感器TT-失效A82调节阀SRV-没反应W59温度传感器TT2-失效A83电加热器-故障W75转换控制模式(Pr19)，传感器故障A84模拟输入1-故障W79三通阀CV-失效A87电源故障W116IP地址-错误(xxx.xxx.xxx.xxx)五、NAKAKITA型燃油黏度控制系统

NAKAKITA型燃油黏度控制系统是采用温度程序控制和黏度定值控制的综合控制方案，在燃油黏度控制系统的基础上，加装一套“柴油-重油”自动转换装置和温度程序控制装置。

控制系统的组成中，由黏度发讯器24、差压变送器20、黏度调节器9和蒸汽调节阀6等组成燃油黏度的定值控制系统；由温度变送器25、温度程序调节器8和蒸汽调节阀6等组成温度程序控制系统。

“温度-黏度”控制选择阀7分别输入温度调节器和黏度调节器的输出信号，其输出是选择其中输入大的信号。图5-2-7NAKAKITA燃油黏度控制系统的组成六、VISCOCHIEF型燃油黏度控制系统

AlfaLaval公司的VISCOCHIEF型燃油控制系统采用了单片机，具有完善的自检、控制、显示、多种故障报警等功能。其很多功能设置的改变是靠改变控制系统的某些参数来实现的，这就使它具有很强的适应性和灵活性，并具有与上位机进行通信的功能。