船舶三种燃油切换控制系统的设计应用

摘要：解决船舶主辅机在不同航区对三种油品的使用要求，满足欧盟最新生效的法令，达到可以将重油、柴油、低硫油自由切换的功能。

关键词：燃油切换；控制系统设计；低硫燃油

1 引言

随着欧盟关于在欧盟港口停靠船舶使用低硫燃油规定的生效，低硫燃油系统正式应用到新建船舶上，如何将船舶使用的三种油品进行自由切换是必须要解决的问题。

本文主要介绍了某船上加装了低硫燃油系统后，燃油日用控制系统的解决方案，希望能为今后建造的船舶在燃油日用控制系统提供相应的借鉴工作。

2 控制系统构思

本船燃油日用的控制系统对于燃油转换的控制原则采取 重油/柴油，柴油/低硫油两级转换控制；主辅机燃油系统设遥控控制，辅机燃油系统单机另设置 重油/柴油遥控及本地控制。

3 控制系统结构

本船的燃油控制系统由主辅机燃油转换控制箱、燃油转换遥控控制板、主辅机低硫油进口阀控制箱、主辅机低硫油出口阀控制箱、主辅机重油/柴油转换三通阀、辅机燃油进出口三通阀、主辅机低硫柴油进出口三通阀、主辅机低硫柴油进口温度传感器、主辅机供油单元各一套。船舶燃油控制系统结构框图，如图1所示。

主辅机燃油转换控制箱，主要负责三台柴油发电机进出口总计六个燃油转换三通阀开关位置，收集主辅机供油单元燃油供给泵和循环泵的运行以及主辅机进口阀及回油阀开关位置信息。将采集的信息输送至遥控控制板，可以选择通过遥控控制和本地控制来控制辅机燃油切换控制。

主辅机低硫油进口阀控制箱，主要通过传感器感测量低硫燃油温度，并且根据温度控制程序调节主辅机低硫油进口阀的开度，并根据进口阀的开度适时输出出口阀动作信号至主辅机出口三通阀控制箱。

主辅低硫油机出口阀控制箱，通过接收主辅机低硫油进口阀的位置信号，经内部逻辑电路处理控制主辅机低硫油出口三通阀。

燃油转换遥控控制板，安装在集控室集中控制台上，主要负责控制主机重油/柴油转换控制、单台辅机进出口燃油转换三通阀转换控制及辅机重油/柴油切换控制，在应急状态时控制辅机应急柴油泵动作，并在控制板上显示泵浦的运行及三通阀开关位置，遥控控制板布局设计如图2所示。

主辅机重油/柴油转换三通阀、辅机燃油进出口三通阀、主辅机低硫柴油进出口三通阀，为整套燃油转换系统的执行元件。

主辅机低硫柴油进口温度传感器，为低硫柴油转换控制部分的测量元件。

主辅机供油单元，主要负责主辅机的各种油品供给和粘度控制。

4 控制系统原理

本控制系统主要着重解决船舶在运营过程中对重油/柴油/低硫油这三种油品在不同阶段的使用要求，所以如何做到三种油品的自由切换是本控制系统的重点，根据船舶对重油和柴油的使用频率最高，低硫油的使用频率最低的情况，将控制系统分为两级控制，第一级是重油与柴油之间的转换，第二级是柴油与低硫燃油的转换。出于对主辅机的保护，重油不可直接与低硫燃油切换，必须先切换至柴油才能再切换至低硫油。当第一级控制在重油位置时，第二级的柴油与低硫油切换是禁止进行的，当第二级控制在低硫油位置时，第一级的重油与柴油的的切换也是禁止进行的。第一级控制使用频率较高，设置遥控控制和本地控制。第二级控制使用频率较低，只设置本地控制。

系统结构框图中主辅机燃油转换控制箱和燃油转换遥控控制板是第一级控制的主要控制元件，其中遥控控制板有最高的控制级别，既可以单独控制每台辅机的重油和柴油的切换，也可以控制主辅机重油/柴油进出口三通阀的切换。其中出口阀是与进口阀联动的，在进口阀接收到“重油―柴油”的转换指令后经一段时间的延时发出出口阀的动作指令，设置延时的目的是防止重油对柴油日用舱的污染。在进口阀接收到“柴油―重油”的转换指令后，出口阀立即动作。主辅机燃油转换控制箱主要收集主辅机供油单元泵浦运行信息以及主辅机燃油转换三通阀位置信号，并将收集的信息输送给遥控控制板显示。

系统结构框图中主辅机低硫燃油进口阀控制箱和主辅机低硫燃油出口三通阀控制箱是第二级控制的主要控制元件，主辅机低硫燃油进口阀控制箱通过温度传感器采集三通阀中低硫燃油温度，来调节阀开度的大小，并且当进口阀接收到从“柴油―低硫油”转换的指令后，进口阀会缓慢调整开度至低硫油位置，并反馈信号给出口阀控制箱，出口阀控制箱收到信号后经一段时间延时，对出口阀发出动作指令。当进口阀接收到“低硫油―柴油”转换的指令后，进口阀会缓慢调整开度至柴油位置，并反馈信号给出口阀控制箱，出口阀控制箱收到信号立即对出口阀发出动作指令。

鉴于低硫燃油使用的频率低且成本高，这一级的切换不在燃油转换控制板上设置遥控转换功能，主要是防止船员出现操作错误。

主辅机供油单元在本系统中主要做燃油供给及粘度控制的作用，其控制权限较以往船舶相比，被剥夺了燃油切换的控制权限，整套的燃油控制系统全部由船厂设计实现 。

5 结论

本文所述燃油切换控制系统采取两级控制转换，着重于解决欧盟对于低硫燃油使用的（下转第页）（上接第页）要求，将使用频率高的切换控制系统与使用频率低的控制系统进行分级，降低使用过程中误操作的概率，并且增加了单台辅机燃油转换的控制功能来实现三台辅机使用不同油品的需求。本系统的优点是使用简单，设计和操作人性化，降低燃油切换中高价油品损耗，整套控制系统成本低廉，具有很大的实际应用价值。

参考文献：

[1] 顾敏童， 船舶设计原理[M]， 上海交通大学出版社， 2006