管旭

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一種船用低硫油冷卻系統(tǒng)電氣控制設(shè)計(jì)

管旭

(渤海船舶職業(yè)學(xué)院電氣工程系，遼寧葫蘆島 125005)

根據(jù)國(guó)際公約對(duì)燃油含硫量的要求，設(shè)計(jì)了一種低硫油冷卻系統(tǒng)，介紹其組成并具體地分析了電氣原理圖。此系統(tǒng)已應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際，性能達(dá)到預(yù)期效果，有一定的參考價(jià)值。

低硫油 冷卻系統(tǒng) 電氣原理分析

0 引言

船舶柴油機(jī)長(zhǎng)期以來(lái)都是以高粘度重油為燃料，使用燃油噴射粘度為10～15cst。而近年來(lái)美國(guó)及歐盟各國(guó)為了減少船舶的排放污染，先后提出了關(guān)于船用燃料油的限值規(guī)定及實(shí)施日期，船舶使用低硫油是大勢(shì)所趨。低硫油具有發(fā)熱值較高、密度低、粘度低、潤(rùn)滑性差、閃點(diǎn)低、易氣化等特點(diǎn)。如果直接使用低硫油，過(guò)低的粘度會(huì)導(dǎo)致噴油器、高壓油泵等這些運(yùn)動(dòng)部件由于潤(rùn)滑性能變差而產(chǎn)生問(wèn)題。為了避免產(chǎn)生咬死等事故，柴油機(jī)制造廠家建議進(jìn)機(jī)的粘度不宜低于2cst。

本文目的是設(shè)計(jì)一種低硫油冷卻系統(tǒng)，根據(jù)降溫原理，用制冷裝置來(lái)冷卻淡水，然后淡水通過(guò)熱交換器來(lái)冷卻低硫油，一般將燃油的溫度降低到10℃～15℃左右，使其黏度增加2cst以上，滿足船用柴油機(jī)和供油系統(tǒng)的要求。

1 低硫油冷卻系統(tǒng)原理示意圖

圖1所示為本文設(shè)計(jì)的低硫油冷卻系統(tǒng)原理示意圖。如圖所示，低硫油冷卻系統(tǒng)主要由1臺(tái)船用冷水機(jī)組、1套冷媒水泵模塊、電氣控制箱、1套水油換熱系統(tǒng)組成及一只電動(dòng)柴油∕低硫油轉(zhuǎn)換閥組成。低硫油冷卻處理系統(tǒng)與空調(diào)系統(tǒng)工作原理相似，其船用冷水機(jī)子系統(tǒng)的壓縮機(jī)完成對(duì)制冷劑的壓縮工作，即：把制冷劑從氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，由于在壓縮過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，需要在冷凝器中通過(guò)冷卻水的熱交換將這部分熱量帶走，然后，制冷劑流入干式蒸發(fā)器。冷媒水泵模塊子系統(tǒng)的主要作用是提供冷媒水，冷媒水進(jìn)入干式蒸發(fā)器后，由于制冷劑的作用，冷媒水出口溫度設(shè)置在7℃左右，進(jìn)入水、油板式換熱器。在水、油換熱子系統(tǒng)中，將45℃左右的低硫油熱油，通過(guò)水、油板式換熱器，低硫油的熱量被冷媒水帶走，降低油溫到10℃～15℃左右。其粘度達(dá)到船舶柴油機(jī)使用要求。

低硫油冷卻系統(tǒng)的三個(gè)子系統(tǒng)，采用同一電氣控制箱進(jìn)行PLC控制。在運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)控三個(gè)系統(tǒng)的壓力、溫度和流量，根據(jù)三個(gè)變量采用模糊控制技術(shù)調(diào)整壓縮機(jī)和水泵及三通閥的狀態(tài)。PLC具有自動(dòng)控制功能，以確保工況穩(wěn)定。

2 低硫油冷卻系統(tǒng)電氣原理

本文重點(diǎn)對(duì)本文設(shè)計(jì)的低硫油冷卻系統(tǒng)的電氣原理進(jìn)行解析。

2.1 壓縮機(jī)電路運(yùn)行

圖2所示，電路中有兩臺(tái)壓縮機(jī)，其中1臺(tái)主用1臺(tái)備用。合上開(kāi)關(guān)1QF、2QF（3QF為備用），HL1電源指示燈亮。觸摸屏能夠完成對(duì)壓縮機(jī)和各種泵的啟停及其加熱器啟停控制。當(dāng)一切保護(hù)均不動(dòng)作，通過(guò)觸摸屏TP177B起動(dòng)壓縮機(jī)，如圖4所示，PLC控制輸出端繼電器線圈1K12得電，如圖2所示，1K12常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，接觸器線圈1KM1得電，1KM1主觸點(diǎn)閉合，壓縮機(jī)得電開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)，時(shí)間繼電器1KT線圈得電，開(kāi)始計(jì)時(shí)，1KT常開(kāi)延時(shí)閉合觸點(diǎn)經(jīng)過(guò)整定時(shí)間后閉合，接觸器線圈1KM2得電，1KM2主觸點(diǎn)閉合，壓縮機(jī)全部繞組投入運(yùn)行，即全壓?jiǎn)?dòng)完畢。由上述分析可知，壓縮機(jī)屬于降壓起動(dòng)。

若要關(guān)閉壓縮機(jī)，從觸摸屏上直接停止壓縮機(jī)即可，并要求為壓縮機(jī)關(guān)閉吸入閥門。

2.2 冷媒水泵電路運(yùn)行

如圖3所示，為冷媒水泵電氣原理圖，與壓縮機(jī)采用同一電氣控制箱進(jìn)行PLC控制。對(duì)于水泵系統(tǒng)，水泵啟動(dòng)前，通過(guò)觸摸屏啟動(dòng)水泵空間加熱，如圖4所示，繼電器線圈1K15得電，如圖2所示，1K15常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，對(duì)1＃水泵進(jìn)行空間加熱。合上4QF，電源指示燈HL(WH)亮。通過(guò)觸摸屏TP177B起動(dòng)水泵，如圖4所示，PLC控制輸出端繼電器線圈1K16得電，如圖2所示，1K16常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，接觸器線圈3KM得電，如圖3所示，3KM主觸點(diǎn)閉合，1＃冷媒水泵啟動(dòng)運(yùn)行。同時(shí)，如圖4所示，PLC輸出端繼電器1K15線圈失電，如圖2所示，1K15常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，水泵空間加熱器失電，即：冷媒水泵啟動(dòng)后，水泵空間加熱器停止加熱。

2.3 熱氣旁通電磁閥和供液電磁閥

如圖4所示，繼電器K6、K7都是與壓縮機(jī)直接聯(lián)動(dòng)，壓縮機(jī)啟動(dòng)，繼電器線圈K6、K7得電，如圖2所示，繼電器K6、K7常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，熱氣旁通電磁閥3YV和供液電磁閥4YV打開(kāi)。壓縮機(jī)停車，繼電器線圈K6、K7失電，繼電器K6、K7常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，熱氣旁通電磁閥和供液電磁閥閉合，起隔離作用。

2.4 三通閥電氣原理分析

如圖4所示，1TS~5TS均為溫度傳感器。三通閥通過(guò)在燃油出口處的溫度傳感器進(jìn)行控制，根據(jù)冷卻器燃油出口的溫度，能自動(dòng)調(diào)節(jié)冷媒水通過(guò)板式換熱器的的流量，以便將油溫控制在需要的范圍內(nèi)。即：溫度傳感器控制PLC輸出端繼電器K5，繼電器線圈K5得電，如圖3所示，K5常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，三通閥進(jìn)行冷媒水流量調(diào)節(jié)。

3 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)上訴分析，低硫油冷卻系統(tǒng)達(dá)到了其降低低硫油溫度，使其粘度上升到2cst及以上，使其能夠適用于長(zhǎng)期使用高濃度的重油的設(shè)備，達(dá)到了本文的設(shè)計(jì)目的。本文提到的低硫油系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中，其效果良好，性能穩(wěn)定，受到用戶的廣泛贊譽(yù)。

[1] 黨愛(ài)民, 顧亮亮, 朱裕君. 船舶燃用低硫燃油的研究及系統(tǒng)設(shè)計(jì). 船舶設(shè)計(jì)通訊, 2012, (02).

[2] 閆偉. 船舶低硫油及其冷卻系統(tǒng)的應(yīng)用與管理. 南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào), 2012, (04).

[3] 王璐, 郝俊利. 船舶燃用低硫燃油的具體要求和應(yīng)對(duì)措施. 航海技術(shù), 2010, (05).

Design of Electric Control for Cooling System of Marine Low Sulfur Oil

Guan Xu

(Department of Electrical Engineering, Bohai Shipbuilding Vocational College, Huludao 125005, Liaoning, China)

TP273

A

1003-4862（2014）02-0065-03

2013-07-27

管旭（1977－），女，講師，工學(xué)碩士。專業(yè)方向：船舶電氣。