一种船用低速柴油机的双碱值气缸油自动调和装置的制作方法

本发明涉及一种船用柴油机的装备，具体涉及一种船用低速柴油机的双碱值气缸油自动调和装置，属于柴油机技术领域。

背景技术：

由于排放法规的限制，现代船用低速柴油机在排放控制区和一些特殊区域，需要使用低硫燃油，而在其他区域采用常规的高硫重油。针对燃油的不同硫含量以及实际的柴油机气缸内状况，柴油机运行时要不断调整气缸油的碱值和注油率，来改善燃烧室里的酸碱性，确保气缸的正常运行，避免冷腐蚀。为此，现在船上一般配备两种碱值气缸油：一种低碱值气缸油，另一种高碱值气缸油。相应地，气缸油供给系统能提供两种气缸油，并实现切换。现有的气缸油供给系统的结构见图1所示。

高碱值气缸滑油日用柜1存储高碱值气缸油，低碱值气缸滑油日用柜2存储低碱值气缸油，当柴油机5需要使用低硫燃油时，船员手动操作切换阀3到低碱值气缸滑油日用柜2，低碱值气缸油管路连通，低碱值气缸油通过气缸油加热柜4加热后输送到柴油机5；当柴油机5需要使用高硫燃油时，船员手动操作切换阀3到高碱值气缸油柜1，高碱值气缸油管连通，高碱值气缸油通过气缸油加热柜4加热后输送到柴油机5。

只配有两种碱值气缸油的气缸油供给系统，其适用范围受到限制，无法根据实际燃油的硫含量和柴油机气缸内的状况进行精确调整而提供最优碱值的气缸油，只能通过调节注油率来平衡碱值，这会导致船舶运行成本提高以及燃烧室达不到最佳运行状态。

此外，现有气缸油供给系统中高、低碱值气缸油的切换，需要通过船员手动操作阀件进行机械切换，因而操作比较繁琐，切换时间长；需要待原气缸油加热柜4里的气缸油消耗完之后，柴油机才能完全使用到所需要碱值的气缸油，而且在切换时段内供给的气缸油的碱值不稳定。

目前船舶大部分都长期在低负荷状态下运行，柴油机燃烧室的温度较低，如果没有合适碱值的气缸油来及时中和燃油中的酸性，会导致缸套内壁的冷腐蚀，大大降低缸套的寿命，严重时会直接导致缸套报废。有些船舶在运行中，为了缓解冷腐蚀，不断加大气缸注油率，除了增加运行成本外，还会导致燃烧室和活塞头上积碳严重，影响燃烧的效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于，克服上述现有船用低速柴油机气缸油供给系统的不足，提供一种船用低速柴油机的双碱值气缸油自动调和装置，能够根据实际燃油硫含量和柴油机气缸内状况，自动调配出最优碱值的气缸油，并实现快速切换，从而达到降低运行成本、提高燃烧室状况、消除安全隐患、保证船舶运行安全的效果。

本发明采取的技术方案如下：

一种船用低速柴油机的双碱值气缸油自动调和装置，安装在船舶机舱中，分别与高碱值气缸滑油日用柜、低碱值气缸滑油日用柜、船舶报警监测系统、主机ecs控制箱以及所述船用低速柴油机连接，其特征在于，所述双碱值气缸油自动调和装置包括：

hmi控制面板，用以手动设定和调整包括气缸油的期望碱值的系统参数，并且显示滑油柜状态参数；

控制箱，包括有plc控制器及分别与该plc控制器相连的第一变频器和第二变频器；所述plc控制器与所述主机ecs控制箱相连，接受该主机ecs控制箱对所述气缸油的期望碱值设定的控制信号；所述plc控制器与所述hmi控制面板相连，接受该hmi控制面板传输来的系统参数并向该hmi控制面板传输所述滑油柜状态参数，所述plc控制器与所述船舶报警系统相连，输出系统报警信号；

高碱值气缸滑油柜，容纳高碱值气缸油，与所述高碱值气缸滑油日用柜连接，设置有第一吸油泵，该第一吸油泵通过所述第一变频器与所述plc控制器连接；

低碱值气缸滑油柜，容纳低碱值气缸油，与所述低碱值气缸滑油日用柜连接，设置有第二吸油泵，该第二吸油泵通过所述第二变频器与所述plc控制器连接；

气缸滑油混合柜，通过第一电磁阀与所述高碱值气缸滑油柜的第一吸油泵相连，接收来自该高碱值气缸滑油柜的高碱值气缸油，该第一电磁阀与所述plc控制器连接；通过第二电磁阀与所述低碱值气缸滑油柜的第二吸油泵相连，接收来自该低碱值气缸滑油柜的低碱值气缸油，该第二电磁阀与所述plc控制器连接；所述气缸滑油混合柜与所述船用低速柴油机相连，内部设置有起搅拌作用的混合泵，该混合泵与所述plc控制器连接；

所述plc控制器通过所述第一变频器控制所述第一吸油泵的转速，从而调整由所述高碱值气缸滑油柜输入到所述气缸滑油混合柜的高碱值气缸油的流量；所述plc控制器通过所述第二变频器控制所述第二吸油泵的转速，从而调整由所述低碱值气缸滑油柜输入到所述气缸滑油混合柜的低碱值气缸油的流量；所述plc控制器控制所述混合泵，将输入的达到一定比例的高碱值气缸油和低碱值气缸油均匀搅拌混合出符合期望碱值的气缸油且输出到所述船用低速柴油机。

作为进一步改进，所述的高碱值气缸滑油柜和低碱值气缸滑油柜分别设置有液位开关和温度传感器，该液位开关和温度传感器与所述plc控制器连接；所述plc控制器通过所述液位开关和温度传感器分别监测所述高碱值气缸油和低碱值气缸油的液位和温度的状态，并传输到所述hmi控制面板上进行显示。

作为进一步改进，所述的高碱值气缸滑油柜和低碱值气缸滑油柜分别设置有加热器和风扇，该加热器和风扇与所述plc控制器连接；所述plc控制器根据所述温度传感器的信号分别控制所述两个滑油柜的加热器和风扇，确保所述高碱值气缸滑油柜和低碱值气缸滑油柜的油温保持在45℃。

作为进一步改进，所述的气缸滑油混合柜设置有液位传感器、液位开关和温度传感器，该液位传感器、液位开关和温度传感器与所述plc控制器连接；所述plc控制器通过所述液位传感器、液位开关和温度传感器监测所述气缸滑油混合柜中气缸油的液位和温度的状态，计算出气缸油的消耗量，并传输到所述hmi控制面板上进行显示。

作为进一步改进，所述系统参数还包括高碱值气缸油的碱值和低碱值气缸油的碱值；所述滑油柜状态参数包括高碱值气缸滑油柜、低碱值气缸滑油柜和气缸滑油混合柜的温度和液位。

作为进一步改进，所述的第一电磁阀上并联连接有旁通电磁阀，用于手动控制由所述高碱值气缸滑油柜输入到所述气缸滑油混合柜的高碱值气缸油的流量；所述的第二电磁阀上并联连接有旁通电磁阀，用于手动控制由所述低碱值气缸滑油柜输入到所述气缸滑油混合柜的低碱值气缸油的流量。

作为进一步改进，所述的高碱值气缸滑油柜与高碱值气缸滑油日用柜之间以及所述低碱值气缸滑油柜与低碱值气缸滑油日用柜之间分别连接有滤器。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1.改善主机燃烧室状态——可以确保主机一直在最优化碱值的气缸油下运行，保证活塞和缸套的清洁度，避免冷腐蚀的发生。

2.降低船舶运行成本——最优化碱值的气缸油成本比高碱值气缸油低，同时避免额外增加注油率来平衡燃烧室的酸碱性，主机始终在最低气缸油注油率下运行。

3.自动化控制——整个系统通过plc逻辑计算，自动控制系统的运行，从而简化了操作流程，避免了人工操作，提高了劳动效率。

附图说明

图1为现有船用低速柴油机气缸油供给系统的结构示意图。

图2为本发明的结构示意图。

图中，1—高碱值气缸滑油日用柜，2—低碱值气缸滑油日用柜，3—切换阀，4—气缸油加热柜，5—船用低速柴油机，6—高碱值气缸滑油柜，7—低碱值气缸滑油柜，8—气缸滑油混合柜，9—plc控制器，10—第二变频器，11—第一变频器，12—第二电磁阀，13—第一电磁阀，14—旁通电磁阀，15—旁通电磁阀，16—滤器，17—第二吸油泵，18—滤器，19—第一吸油泵，20—混合泵，21—风扇，22—加热器，32—控制箱，33—hmi控制面板，34—船舶报警监测系统，35—主机ecs控制箱，tt—温度传感器，ls—液位开关，lt—液位传感器。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同的变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

请参阅图2，图示船用低速柴油机的双碱值气缸油自动调和装置安装在船舶机舱，与船舶的高碱值气缸滑油日用柜1、低碱值气缸滑油日用柜2和船用低速柴油机5连接，并与船舶报警监测系统34和主机ecs控制箱35通过电缆相连。

所述双碱值气缸油自动调和装置包括有hmi控制面板33、控制箱32、高碱值气缸滑油柜6、低碱值气缸滑油柜7和气缸滑油混合柜8。

所述的控制箱32与高碱值气缸滑油柜6、低碱值气缸滑油柜7和气缸滑油混合柜8相连，包括有第二变频器10、第一变频器11和plc控制器9。

所述的plc控制器9与所述的船舶报警系统34相连，输出系统报警信号；所述的plc控制器9与所述的主机ecs控制箱35相连，接受所述主机ecs控制箱35对气缸油碱值设定的控制信号；所述的hmi控制面板33与所述的plc控制器9相连，船员可在hmi控制面板33上设定和调整相关的系统参数，该系统参数包括气缸油的期望碱值、高碱值气缸油的碱值和低碱值气缸油的碱值，所述系统参数通过通讯电缆传输到所述控制箱33中的plc控制器9。

所述的高碱值气缸滑油柜6容纳高碱值气缸油，包括有滤器18、第一吸油泵19、液位开关ls、温度传感器tt、加热器22和风扇21；所述的高碱值气缸滑油柜6通过所述滤器18与所述的高碱值气缸滑油日用柜1相连。

所述的低碱值气缸滑油柜7容纳低碱值气缸油，包括有滤器16、第二吸油泵17、液位开关ls、温度传感器tt、加热器22和风扇21；所述的低碱值气缸滑油柜7通过所述的滤器16与所述的低碱值气缸滑油日用柜2相连。

所述的气缸滑油混合柜8通过并联的第一电磁阀13和旁通电磁阀15与所述的高碱值气缸滑油柜6相连，通过并联的第二电磁阀12和旁通电磁阀14与所述的低碱值气缸滑油柜7相连。所述的plc控制器9分别连接并控制所述第一电磁阀13和第二电磁阀12的开闭，所述的旁通电磁阀15和14是通过手动来控制开闭的。所述的气缸滑油混合柜8与所述的船用低速柴油机5相连。所述的气缸滑油混合柜8包括有液位传感器lt、液位开关ls、温度传感器tt和混合泵20。

高碱值气缸油从所述高碱值气缸滑油日用柜1通过所述滤器18进入高碱值气缸滑油柜6，经过所述第一吸油泵19泵出一定流量的高碱值气缸油，通过第一电磁阀13或旁通电磁阀15进入所述气缸滑油混合柜8。所述第一吸油泵19根据所述第一变频器11的控制信号，调节输入所述气缸滑油混合柜8的高碱值气缸油的流量。所述第一电磁阀13接受所述plc控制器9的控制信号，通过开关所述第一电磁阀13，通断所述高碱值气缸滑油柜6到所述气缸滑油混合柜8的管路。所述旁通电磁阀15通过手动控制实现开关，应急通断所述高碱值气缸滑油柜6到所述气缸滑油混合柜8的管路。所述液位开关ls安装在所述高碱值气缸滑油柜6中，监测滑油柜中的液位，信号传输给所述plc控制器9。所述温度传感器tt安装在所述高碱值气缸滑油柜6中，监测滑油柜中的油温，信号传输给所述plc控制器9。所述加热器22和所述风扇21安装在所述高碱值气缸滑油柜6中，接受所述plc控制器9的控制信号；通过控制所述加热器22和风扇21，来维持高碱值气缸滑油柜6中高碱值气缸油的油温在45℃。

低碱值气缸油从所述低碱值气缸滑油日用柜2通过所述滤器16进入低碱值气缸滑油柜7，经过所述第二吸油泵17泵出一定流量的低碱值气缸油，通过第二电磁阀12或旁通电磁阀14进入所述气缸滑油混合柜8。所述第二吸油泵17根据所述第二变频器10的控制信号，调节进入所述气缸滑油混合柜8的低碱值气缸油的流量。所述第二电磁阀12接受所述plc控制器9的控制信号，通过开关所述第二电磁阀12，通断所述低碱值气缸滑油柜7到所述气缸滑油混合柜8管路。所述旁通电磁阀14通过手动控制开关，应急通断所述低碱值气缸滑油柜7到所述气缸滑油混合柜8的管路。所述液位开关ls安装在所述低碱值气缸滑油柜7中，监测滑油柜中的液位，信号传输给所述plc控制器9。所述温度传感器tt安装在所述低碱值气缸滑油柜7中，监测滑油柜中的油温，信号传输给所述plc控制器9。所述加热器22和所述风扇21安装在所述低碱值气缸滑油柜7中，接受所述plc控制器9的控制信号，通过控制所述加热器22和风扇21，来维持低碱值气缸滑油柜7中低碱值气缸油的油温在45℃。

一定流量的高、低碱值气缸油分别流入到所述气缸滑油混合柜8，经过所述的混合泵20的搅拌均匀后输入到所述的船用低速柴油机5。所述混合泵20接受所述plc控制器9的控制信号以实现开关。所述液位开关ls安装在所述气缸滑油混合柜8中，监测滑油柜中气缸油的液位，信号传输给所述plc控制器9。所述温度传感器tt安装在所述气缸滑油混合柜8中，监测滑油柜中气缸油的油温，信号传输给所述plc控制器9。所述液位传感器lt安装在所述气缸滑油混合柜8中，测量油柜的实际液位，信号传输给所述plc控制器9，计算得出气缸油的消耗量。

所述hmi控制面板33和所述plc控制器9通过通讯电缆连接，可以在所述hmi控制面板33上设定手动设定系统参数，所述plc控制器9上接受的各油柜的温度、液位信号也会在所述hmi控制面板33上显示。所述主机ecs控制箱35能够自动提供当前主机所需要的气缸油碱值的信号给所述plc控制器9。所述船舶报警监测系统34可以从所述plc控制器9接受到系统的报警信号。

根据所述hmi控制面板33上手动设定的或所述主机ecs控制箱35传输的气缸油的期望碱值的信号，所述plc控制器9执行逻辑计算，通过所述第一变频器11和第二变频器10分别控制所述第一吸油泵19和第二吸油泵17的转速，从而分别调节由高碱值气缸滑油柜6和低碱值气缸滑油柜7流入所述气缸滑油混合柜8的高、低碱值气缸油的流量，混合成符合期望碱值的气缸油。

所述的plc控制器9通过所述的第一电磁阀13和第二电磁阀12分别控制所述高碱值气缸滑油柜6中第一吸油泵19的转速和所述低碱值气缸滑油柜7中第二吸油泵17的转速，从而调整高碱值气缸油和低碱值气缸油输入到所述气缸滑油混合柜8的流量。所述的plc控制器9控制所述气缸滑油混合柜8中的混合泵20，一定比例的高、低碱值气缸油在所述混合泵20的搅拌作用下，在所述气缸滑油混合柜8中混合出符合期望碱值要求的气缸油，并送入船用低速柴油机5。

所述的plc控制器9通过所述的高碱值气缸滑油柜6和低碱值气缸滑油柜7的位置开关ls和温度传感器tt，监测两个滑油柜的温度和液位的状态，并能通过电缆传输到所述的hmi控制面板33上进行显示。

所述的plc控制器9根据所述高碱值气缸滑油柜6和低碱值气缸滑油柜7上的温度传感器tt的信号分别控制两个滑油柜的加热器22和风扇21，确保所述两个油柜的油温保证在45℃。

所述的plc控制器9通过所述的气缸滑油混合柜8上的温度传感器tt、液位开关ls和液位传感器lt，监测所述气缸滑油混合柜8的温度和液位的状态，计算出气缸油的消耗量，并能通过电缆传输到所述的hmi控制面板33，在其上显示。

本发明的运行过程如下：

在所述hmi控制面板33上输入高碱值气缸油的碱值和低碱值气缸油的碱值。

所述船用低速柴油机5在运行中，所述plc控制器9收到所述hmi控制面板33上手动设定的或所述主机ecs控制箱35传输的气缸油的期望碱值的信号，通过所述第二变频器10和第一变频器11分别控制所述第二吸油泵17和第一吸油泵19的流量，打开所述旁通电磁阀14和旁通电磁阀15，高、低碱值气缸油通过管路分别进入气缸滑油混合柜8，打开所述混合泵20，气缸油搅拌均匀后达到期望碱值，进入所述船用低速柴油机5。

当所述plc控制器9监测到所述高碱值气缸滑油柜6或低碱值气缸滑油柜7的温度低于45℃时，打开所述加热器22，关闭所述风扇21。当温度高于45℃时，关闭所述加热器22，打开所述风扇21。

当所述plc控制器9监测到所述高碱值气缸滑油柜6或低碱值气缸滑油柜7的液位低时，关闭所述第二吸油泵17、第一吸油泵19和混合泵20，并向所述船舶报警监测系统34输出报警信号。

当所述plc控制器9监测到所述第一吸油泵19、第二吸油泵17、第一电磁阀13或第二电磁阀12等控制失效时，plc控制器9会停止所有控制，并向所述舶报警监测系统34输出报警信号。

当所述双碱值气缸油自动调和装置系统失效时，为了保证船用低速柴油机5正常运行，可以手动打开所述的旁通电磁阀15或14，所述船用低速柴油机5在低碱值或高碱值气缸油下运行。

以上对本发明的具体实施例进行了描述，但并非用来限定本发明的实施范围，凡依据本发明的精神和原则所做的等效替换、变化及修改，都应属于本发明的保护范围。