一种基于粘度-温度双信号的燃油加热系统及其控制方法与流程

本发明涉及船舶蒸汽动力系统，具体涉及一种基于粘度-温度双信号的燃油加热系统及其控制方法。

背景技术：

1、目前，我国常规蒸汽动力型船舶，使用重油作为燃料油。重油热值高、燃点和闪点高、安全性好，但常温下粘度较大，泵送困难，低于额定温度的燃油可能会导致燃油泵超负载运行；另外，常温燃油无法满足燃烧系统需求，易造成雾化颗粒度不够，燃烧器通道堵塞、结焦，降低燃烧效率。船舶在冬季或寒冷海域执行任务时，首先需要对燃油舱内的燃油进行预热，使其满足燃油泵泵送要求，然后进行二次加热，才能适用于燃烧系统。因此，船舶上动力系统设计了燃油预热和加热系统，配置了蒸汽盘管、电加热器、蒸汽加热器等加热设备，达到提高燃油温度、降低粘度的目的。

2、燃油泵或者燃烧系统对燃料的适应性本质是粘度，燃油粘度和温度成负相关。现有技术的燃油加热系统设计，先根据燃油泵泵送能力和燃烧系统对燃油的粘度要求，对照燃油温度—粘度曲线，再核算出需要的燃油温度，通过设置在系统管路上的燃油温度测点，控制加热系统设备的投入和退出。考虑到不同批次的燃油，温度—粘度曲线有所差异，还存在温度测量和转换环节，通过间接测量燃油温度，来满足燃油泵和燃烧系统实际的粘度需求，存在一定时间滞后和误差累计。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种基于粘度-温度双信号的燃油加热系统及其控制方法，通过粘度-温度双信号的在线监测和型号集中管控，结合软件算法，实现燃油加热系统设备精准化投运，提高了系统设计的精细化精准化程度，提升船舶动力系统的稳定性和经济性。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

3、一、一种基于粘度-温度双信号的燃油加热系统

4、本发明提供了一种基于粘度-温度双信号的燃油加热系统，主要包括：锅炉燃烧系统、蒸汽加热器、燃油泵、燃油输送泵、日用燃油舱和备用燃油舱；所述备用燃油舱通过燃油输送泵与日用燃油舱相连，所述日用燃油舱通过燃油泵与蒸汽加热器的进油口相连，所述蒸汽加热器的出油口与锅炉燃烧系统相连；

5、所述备用燃油舱、日用燃油舱、蒸汽加热器上端分别通过蒸汽调节阀一、蒸汽调节阀二、蒸汽调节阀三与蒸汽系统管路相连，下端均与凝水回收系统管路相连；

6、所述蒸汽加热器的出油口与锅炉燃烧系统之间的供油管路上设有电磁开关阀一，所述供油管路还通过电磁开关阀二与回油系统管路相连；

7、所述备用燃油舱、日用燃油舱、供油管路上均设有粘度-温度一体化在线监测仪；

8、所述燃油输送泵、燃油泵、各蒸汽调节阀、各电磁开关阀、各粘度-温度一体化在线监测仪均与燃油加热系统集控模块相连。

9、进一步的，所述燃油加热系统集控模块，具体包括：油舱温度控制单元一、油舱温度控制单元二、燃油总管温度控制单元、泵运行保护控制单元一、泵运行保护控制单元二。

10、进一步的，所述蒸汽调节阀一和蒸汽调节阀二通过控制信号线路分别连接至所述油舱温度控制单元一和油舱温度控制单元二；所述蒸汽调节阀三通过控制信号线路连接至所述燃油总管温度控制单元。

11、进一步的，所述燃油输送泵和燃油泵通过控制信号线路分别连接至所述泵运行保护控制单元一和泵运行保护控制单元二。

12、进一步的，所述备用燃油舱的粘度-温度一体化在线监测仪通过数据信号线路同时连接至所述油舱温度控制单元一和泵运行保护控制单元一；所述日用燃油舱的粘度-温度一体化在线监测仪通过数据信号线路同时连接至所述油舱温度控制单元二和泵运行保护控制单元二。

13、进一步的，所述供油管路上设置的粘度-温度一体化在线监测仪通过数据信号线路连接至所述燃油总管温度控制单元。

14、二、一种基于粘度-温度双信号的燃油加热系统控制方法

15、基于同一发明构思，本发明还提供了一种如上所述基于粘度-温度双信号的燃油加热系统的控制方法，主要包括如下步骤：

16、s1，根据系统所用燃油的初始温度—粘度曲线，确认燃油输送泵、燃油泵、锅炉燃烧系统运行所需燃油粘度e1、e2、e3分别对应的燃油温度为t1、t2、t3，同时将各粘度-温度一体化在线监测仪的控制信号源切换为温度信号；

17、s2，在船舶燃油系统冷态起动时，打开通往备用燃油舱、日用燃油舱的蒸汽调节阀一和蒸汽调节阀二，将两舱内燃油分别加热至t1、t2，以达到燃油输送泵、燃油泵的启动粘度要求；

18、s3，关闭通往锅炉燃烧系统的电磁开关阀一，打开通往燃油蒸汽加热器的蒸汽调节阀三和回油系统管路电磁开关阀二，将供油管路的燃油温度加热至锅炉燃烧系统运行所需的燃油温度t3；

19、s4，关闭蒸汽加热器的蒸汽调节阀三和回油系统管路电磁开关阀二，打开通往锅炉燃烧系统的电磁开关阀一，燃油系统开始正常运行；

20、s5，将各粘度-温度一体化在线监测仪的控制信号源切换为粘度信号，同时燃油加热系统集控模块切换为自动模式，执行燃油加热系统的自动控制。

21、进一步的，所述燃油加热系统的自动控制，具体包括：

22、1)当备用燃油舱、日用燃油舱、供油管路的燃油粘度信号小于运行所需燃油粘度e1、e2、e3时，分别开启对应的蒸汽调节阀一、蒸汽调节阀二、蒸汽调节阀三，否则关闭各蒸汽调节阀；

23、2)当蒸汽调节阀三开启对供油管路的燃油温度进行加热时，关闭电磁开关阀一同时开启电磁开关阀二，实现燃油串油流动加热。

24、进一步的，所述燃油输送泵、燃油泵根据粘度和温度信号执行安全启动控制，所述安全启动控制，具体包括：

25、1)当粘度e1和温度t1任一项不满足要求时，禁止燃油输送泵启动；

26、2)当粘度e2和温度t2任一项不满足要求时，禁止燃油泵启动；

27、3)燃油输送泵和燃油泵初始启动时采用温度信号控制，燃油加热系统运行后转为粘度信号控制。

28、进一步的，所述粘度-温度一体化在线监测仪实时根据测量的粘度值和温度值与所述温度—粘度曲线进行比较，当比较结果超过预设阈值时，提醒监控人员对仪表进行检修。

29、本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：

30、1、本发明提出了一种基于粘度-温度双信号的燃油加热系统及其控制方法，通过粘度-温度双信号的在线监测和型号集中管控，结合软件算法，实现了燃油加热系统设备精准化投运，提高了系统设计的精细化精准化程度，提升了船舶动力系统的稳定性和经济性；

31、2、本发明在备用燃油舱、日用燃油舱、燃油管路等监测点设置粘度-温度一体传感器，双信号引入集控模块，利用温度信号进行系统冷态启动，利用粘度信号进行运行控制，从而实现燃油加热系统温度粘度自校准、超限提示、加热系统设备起停控制、燃油泵辅助控制等多重功能，能够实现船舶动力系统运行全过程中对燃油加热系统的精准控制。

技术特征：

1.一种基于粘度-温度双信号的燃油加热系统，其特征在于：包括锅炉燃烧系统、蒸汽加热器、燃油泵、燃油输送泵、日用燃油舱和备用燃油舱；所述备用燃油舱通过燃油输送泵与日用燃油舱相连，所述日用燃油舱通过燃油泵与蒸汽加热器的进油口相连，所述蒸汽加热器的出油口与锅炉燃烧系统相连；

2.根据权利要求1所述的的基于粘度-温度双信号的燃油加热系统，其特征在于，所述燃油加热系统集控模块，具体包括：油舱温度控制单元一、油舱温度控制单元二、燃油总管温度控制单元、泵运行保护控制单元一、泵运行保护控制单元二。

3.根据权利要求2所述的的基于粘度-温度双信号的燃油加热系统，其特征在于，所述蒸汽调节阀一和蒸汽调节阀二通过控制信号线路分别连接至所述油舱温度控制单元一和油舱温度控制单元二；所述蒸汽调节阀三通过控制信号线路连接至所述燃油总管温度控制单元。

4.根据权利要求2所述的的基于粘度-温度双信号的燃油加热系统，其特征在于，所述燃油输送泵和燃油泵通过控制信号线路分别连接至所述泵运行保护控制单元一和泵运行保护控制单元二。

5.根据权利要求2所述的的基于粘度-温度双信号的燃油加热系统，其特征在于，所述备用燃油舱的粘度-温度一体化在线监测仪通过数据信号线路同时连接至所述油舱温度控制单元一和泵运行保护控制单元一；所述日用燃油舱的粘度-温度一体化在线监测仪通过数据信号线路同时连接至所述油舱温度控制单元二和泵运行保护控制单元二。

6.根据权利要求2所述的的基于粘度-温度双信号的燃油加热系统，其特征在于，所述供油管路上设置的粘度-温度一体化在线监测仪通过数据信号线路连接至所述燃油总管温度控制单元。

7.一种如权利要求1至6中任意一项所述基于粘度-温度双信号的燃油加热系统的控制方法，其特征在于，包括如下控步骤：

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述燃油加热系统的自动控制，具体包括：

9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述燃油输送泵、燃油泵根据粘度和温度信号执行安全启动控制，所述安全启动控制，具体包括：

10.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述粘度-温度一体化在线监测仪实时根据测量的粘度值和温度值与所述温度—粘度曲线进行比较，当比较结果超过预设阈值时，提醒监控人员对仪表进行检修。

技术总结
本发明涉及船舶蒸汽动力系统技术领域，具体涉及一种基于粘度‑温度双信号的燃油加热系统及其控制方法。本发明通过粘度‑温度双信号的在线监测和型号集中管控，结合软件算法，实现了燃油加热系统设备精准化投运，提高了系统设计的精细化精准化程度，提升了船舶动力系统的稳定性和经济性；本发明在备用燃油舱、日用燃油舱、燃油管路等监测点设置粘度‑温度一体传感器，双信号引入集控模块，利用温度信号进行系统冷态启动，利用粘度信号进行运行控制，从而实现燃油加热系统温度粘度自校准、超限提示、加热系统设备起停控制、燃油泵辅助控制等多重功能，能够实现船舶动力系统运行全过程中对燃油加热系统的精准控制。

技术研发人员：李政享,吴金祥,张凡,李良才,张侨禹
受保护的技术使用者：中国舰船研究设计中心
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11