船舶主机燃油粘度测量技术与控制装置研究

李碧桃

（福建船政交通职业学院，福建福州 350007）

现代船舶为了降低营运成本，提高运营的经济性，主机采用燃烧重油或燃料油，而重油或燃料油的粘度较高，需要经加热调节其粘度以符合主机的雾化质量要求，保证燃烧质量。目前的粘度自动控制系统中的测量粘度技术使用的测粘计多为定量泵和毛细管结构，检测油在毛细管中流动时因粘度存在毛细管进出口处压差，此压差信号经差压变送器转换为所测量的油的粘度，测量值与设定值比较所得的偏差信号进行调节对油的加热强度，以控制燃油的粘度。本文将介绍一种燃油粘度检测技术与控制装置，本装置测量定量的燃油在不同粘度下的流动时间与设定值的偏差为被控量进行加热强度的调节，实现燃油粘度的自动控制。

1 粘度测量技术的检测原理

如图1所示，燃油粘度测量结构由磁性浮子1、干簧管低位开关2、干簧管高位开关3、量筒4、电磁阀5、控制器6等组成。

当量筒4内燃油液位降到下限位置时，磁性浮子1将干簧管低位开关2接通，经控制器6输出一信号使电磁阀5得电，电磁阀5打开，主油管内燃油经电磁阀5注入量筒4内，则量筒内磁性浮子1随着量筒4内油位的升高而上升，当量筒4内的油位达到上限位置时，磁性浮子1 将干簧管高位开关3接通，经控制器6输出一信号使电磁阀5失电，电磁阀5关闭，则停止向量筒注入燃油，此控制过程为向量筒内注入定量油的过程。而量筒内压缩空气压力（量筒内接入压缩空气）将油压出量筒，油位逐渐下降，磁性浮子1也随着油位降低而降低，当再次降低到下限位置时，磁性浮子1又将干簧管低位开关2接通，重复上述向量筒注油过程。而在量筒内油位从上限下降到下限的排空流出过程中，控制器内计时器在燃油排出量筒4使干簧管高位开关3 断开的时刻开始计时，到干簧管低位开关2 闭合时刻停止计时，那么，量筒内一定量的燃油（上下限之间油量）排空流出的时间（简称流动时间，以Tf表示）随着燃油的粘度不同而变化，该量筒燃油排出流动的时间Tf长短即反映了燃油粘度的大小。

2 燃油粘度控制装置及控制原理

如图2所示，燃油粘度控制装置由控制器、粘度测量装置、加热器、电动三通调节阀等组成。燃油的加热采用蒸汽加热。

在控制器内，控制器把每次所测量的量筒内燃油排出的流动时间Tf与主机希望的最佳的燃油粘度值时等量的燃油流动时间Ts（实验测得，并作为设定值）进行比较，计算得出偏差值时间ΔT，ΔT=Ts-Tf，该偏差值时间ΔT 经转换为电信号输出，去控制电动三通调节阀，自动地调节电动三通调节阀开度以改变蒸汽加热量。如燃油测量的排空流动时间比设定值大，即ΔT＞0，说明粘度比希望值大，调节阀开度调大，以调节燃油的粘度降低，并一直到偏差值为零为止，反之亦然。只要燃油的粘度与希望的最佳设定值有偏差，该系统即可及时调节。

图1 燃油粘度测量原理图

图2 燃油粘度控制原理图

3 燃油粘度控制装置的故障报警

为了提高燃油粘度控制装置的运行可靠性，使燃油的粘度能得到良好的调节，保证船舶主机的正常可靠运行。本燃油粘度控制装置设置了故障报警装置，报警装置及其电控制原理如图3所示。

（1）流动时间Tf太长故障

流动时间Tf是干簧管高位开关K3 断开的时刻开始到干簧管低位开关K2闭合时刻为止的间隔时间（即量筒内定量燃油的排空时间），当干簧管高位开关K3一直处于接通状态，或排除管路堵塞，都将导致流动时间太长。当流动时间的测量值Tf超过最佳的希望值Ts的偏差ΔT＞0.2Ts，控制装置则输出报警信号发出流动时间Tf太长故障报警。

图3 报警装置及其控制原理图

（2）流动时间Tf太短故障

当流动时间的测量值Tf小于最佳的希望值Ts的偏差ΔT＜0.2Ts，控制装置则输出报警信号发出流动时间Tf太短故障报警。

（3）燃油注入量筒的注入时间太长故障

燃油注入量筒是由干簧管低位开关K2接通而控制电磁阀通电，停止注入由干簧管高位开关K3接通而控制电磁阀断电。如果干簧管低位开关K2一直处于接通状态，或电磁阀故障，都将导致燃油注入量筒时，注入的时间超过规定值，则控制装置输出报警信号发出量筒的注入时间太长故障报警。

4 结 语

该燃油粘度的测量技术采用测量燃油的流动时间Tf可以精确地反映燃油的粘度值，本测量装置的结构简单，操作、管理和维护方便，粘度控制系统的参数可以在集控室显示与监控，控制装置的报警也可以延伸至集控室显示与监控。

1 李世臣，徐善林.轮机自动化［M］.大连海事大学出版社，2008

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

3 陈清彬.轮机自动化［M］.人民交通出版社，2008