某船燃油輔助駁運系統(tǒng)改進與自控設(shè)計

王振強，黃雪平

（中國衛(wèi)星海上測控部，江蘇江陰 214431）

0 引言

某船設(shè)計燃油輔助駁運系統(tǒng)主要為了給燃油輔鍋爐、焚燒爐、應(yīng)急發(fā)電機等設(shè)備的燃油柜供油，保證該設(shè)備的正常運行和正常的燃油需要。輔助燃油駁運系統(tǒng)與船舶主燃油駁運系統(tǒng)相互備份，以增加該系統(tǒng)運行的可靠性。

燃油輔助駁運系統(tǒng)的組成包括燃油駁運泵 1臺、輔鍋爐燃油柜2個、焚燒爐燃油柜1個、應(yīng)急發(fā)電機燃油柜1個以及相關(guān)的燃油管系和閥件。由于2個輔鍋爐燃油柜可以相互連通使用，增加油柜內(nèi)部燃油的儲存量，所以在本文后續(xù)的描述中輔鍋爐燃油柜合并為1個。該系統(tǒng)內(nèi)部的3個燃油柜共用1個燃油駁運泵，燃油輔助駁運系統(tǒng)的組成如圖1 所示[1]。

燃油輔助駁運系統(tǒng)功能的實現(xiàn)：當(dāng)崗位人員巡視發(fā)現(xiàn)某一油柜需要加油時，需要打開系統(tǒng)相關(guān)的閥件，起動燃油駁運泵，當(dāng)油柜內(nèi)部的液位滿足要求時，停止駁運泵，關(guān)閉相關(guān)閥件，燃油系統(tǒng)復(fù)位。每一個油柜設(shè)有高低位浮球開關(guān)，當(dāng)油柜的液位降低到低位浮球以下時，發(fā)出“燃油柜低位”的警報，提醒崗位人員及時給相關(guān)油柜補油；當(dāng)油柜液位高于高位浮球時，發(fā)出“燃油柜高位”的警報，提醒崗位人員及時停泵，油柜高低位報警 輔鍋爐燃油柜為例，如圖2所示。

圖1 燃油輔助駁運系統(tǒng)圖

圖2 燃油柜高低位示意圖

1 燃油輔助駁運系統(tǒng)改造的必要性

經(jīng)過崗位人員長時間的使用之后，該系統(tǒng)在使用的過程中還存在操作管理不方便、有跑冒滴漏的風(fēng)險隱患等不足的地方[2]，具體有以下幾個方面。

1.1 泵大柜小不匹配

燃油駁運泵的工作參數(shù)：流量為22.43 m3/h，壓力為0.36 MPa。每個燃油柜的具體容積以及燃油柜高低位之間的容積如表1所示。

表1 燃油柜容積列表

從表1可以看出幾個燃油柜的容積普遍偏小，特別是焚燒爐燃油柜只有0.42 m3，駁運泵的工作能力和燃油柜的容積不匹配，油柜加油的速度較快，崗位人員稍不注意或者操作不及時就有跑冒的情況發(fā)生。崗位人員對每次加油的時間進行統(tǒng)計，油柜加油的平均時間如表2所示，從表中可以看出，焚燒爐燃油柜只需要不到1 min的時間就可以加滿，速度很快，有很大的風(fēng)險。

1.2 位置分散，操作不方便

各油柜布置的比較分散，并且每一個油柜距離駁運泵的操控箱距離都比較遠，燃油柜和駁運泵的具體位置如表3所示，每次補油都需要2個人同時操作，人力成本較大，采用對講機進行溝通聯(lián)系，由于機艙內(nèi)部阻隔較多，有時對講機呼叫信號不清楚或者信號干擾，這在操作的過程中增加了跑油的風(fēng)險。

表2 燃油輔助駁運系統(tǒng)加油時間統(tǒng)計表

表3 燃油柜與駁運泵位置分布

1.3 截止閥關(guān)不嚴(yán)，容易串油

該系統(tǒng)泵浦后接各終端設(shè)備的單向截止閥需手動開啟與關(guān)閉，一方面存在著單向截止閥未關(guān)閉而導(dǎo)致的駁油時支路間串油的問題，另一方面也存在著閥端面關(guān)閉不嚴(yán)的燃油回漏之問題。

2 系統(tǒng)改進方案及自控系統(tǒng)設(shè)計

針對燃油輔助駁運系統(tǒng)存在的操作管理不方便和跑油風(fēng)險等不足的地方，經(jīng)過查閱相關(guān)資料，對系統(tǒng)進行改造，增加自動控制功能。

2.1 系統(tǒng)改造方案

為實現(xiàn)自動駁油的功能，對系統(tǒng)進行改造的地方具體如圖3所示[2]。

1）在燃油駁運泵的出口管路增加壓力傳感器和流量開關(guān)，為了監(jiān)測駁運泵后的壓力和流量是否在正常的范圍之內(nèi)；

圖3 改造后的燃油輔助駁運系統(tǒng)圖

2）在每一個燃油柜進口的管路上增加一個電動閥，保留原來的手動截止閥，為了實現(xiàn)需要補油的燃油柜能夠自動開閥關(guān)閥，不用人手動操作；

3）每一燃油柜在原來高、低位報警的基礎(chǔ)上，增加高高位和過低位2個報警點，如圖4所示，以輔鍋爐燃油柜為例；

4）在燃油駁運泵的控制箱上增加一個PLC控制模塊，采集相應(yīng)的信號，實現(xiàn)對駁運泵和相關(guān)電動閥的自動起停，實現(xiàn)自動駁油功能。

圖4 燃油柜報警位置示意圖

2.2 系統(tǒng)自控功能的實現(xiàn)

駁運泵控制模式有“手動”和“自動”2種選擇，當(dāng)選擇“自動”模式時，駁運泵采用自動控制；選擇“手動”模式時，駁運泵只能手動啟停。

自動駁油功能的實現(xiàn)：某一油柜低位觸發(fā)發(fā)出報警信號（提醒崗位人員），隨即打開相應(yīng)的電動閥，延時5 s，啟動駁運泵；當(dāng)高位觸發(fā)時，先停止駁運泵運行，然后關(guān)閉燃油柜進口的電動閥；當(dāng)有2個或者3個油柜油位低時，相應(yīng)的電動閥打開，并啟動駁運泵加油，當(dāng)某一柜達到高位時，關(guān)閉相應(yīng)的電動閥，直到最后一個柜子觸發(fā)高位時，關(guān)閉相應(yīng)的電動閥，停止駁運泵。

該系統(tǒng)安保控制的實現(xiàn)主要是依靠泵后的流量開關(guān)、壓力傳感器以及油柜4個液位開關(guān)對燃油管系的壓力、流量以及燃油柜內(nèi)的液位進行監(jiān)測，通過PLC控制模塊對監(jiān)測到的情況進行分析，判斷系統(tǒng)是否處于正常的工作狀態(tài)，當(dāng)檢測到系統(tǒng)工作異常時立即停止駁運泵的運行，關(guān)閉電動閥，發(fā)出聲光報警提醒崗位人員進行檢查，確保系統(tǒng)工作安全可靠，具體的安保策略如下。

1）系統(tǒng)若有閥開、泵開的信號，流量開關(guān)延時5 s監(jiān)測不到流量信號，說明系統(tǒng)工作異常，系統(tǒng)則發(fā)出報警，停止駁運泵運行。

2）若系統(tǒng)3個電動閥都處于關(guān)閉位置，而流量開關(guān)檢測到有流量信號，則說明系統(tǒng)存在跑油現(xiàn)象，系統(tǒng)則控制駁運泵緊急停止，發(fā)出報警信號，檢查是否有哪一個電動閥關(guān)閉不嚴(yán)。

3）若某一油柜有高高位觸發(fā)，系統(tǒng)控制駁運泵緊急停止，發(fā)出報警信號，說明此時該柜進口閥關(guān)閉不嚴(yán)，系統(tǒng)存在漏油現(xiàn)象，提醒崗位人員有針對性地進行檢查；當(dāng)某一油柜有過低位觸發(fā)時，說明系統(tǒng)沒有及時加油，則發(fā)出報警信號，提醒崗位人員進行檢查。

4）泵后有一個壓力傳感器，當(dāng)監(jiān)測到泵出口的壓力較高時，說明系統(tǒng)不暢通，則控制駁運泵緊急停止，發(fā)出報警信號。

2.3 PL C自控程序設(shè)計

根據(jù)上述自控系統(tǒng)功能實現(xiàn)的思路編寫 PLC自動控制程序[3]，如圖5和表4所示。

圖5 PLC自動控制系統(tǒng)

3 結(jié)論

本文針對系統(tǒng)運行時所存在的問題現(xiàn)象，分析其系統(tǒng)內(nèi)特性的不匹配性，通過增設(shè)相應(yīng)的電控截止閥、流量開關(guān)、壓力傳感器、自控電氣系統(tǒng)，引入相應(yīng)的安保策略，從而實現(xiàn)系統(tǒng)改進及控制改進，實現(xiàn)對系統(tǒng)管路、閥組、泵浦接通狀態(tài)的自動、可靠與安全管理。本文對于相關(guān)性船舶燃油輔助駁運系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計或改造亦具有較強的可借鑒意義。

表4 報警（控制）點信號列表