一种船用低硫油冷却系统电气控制设计

2014-05-07管旭

船电技术 2014年2期

关键词：低硫冷媒冷却系统

管旭

一种船用低硫油冷却系统电气控制设计

管旭

(渤海船舶职业学院电气工程系，辽宁葫芦岛 125005)

根据国际公约对燃油含硫量的要求，设计了一种低硫油冷却系统，介绍其组成并具体地分析了电气原理图。此系统已应用于生产实际，性能达到预期效果，有一定的参考价值。

低硫油冷却系统电气原理分析

0 引言

船舶柴油机长期以来都是以高粘度重油为燃料，使用燃油喷射粘度为10～15cst。而近年来美国及欧盟各国为了减少船舶的排放污染，先后提出了关于船用燃料油的限值规定及实施日期，船舶使用低硫油是大势所趋。低硫油具有发热值较高、密度低、粘度低、润滑性差、闪点低、易气化等特点。如果直接使用低硫油，过低的粘度会导致喷油器、高压油泵等这些运动部件由于润滑性能变差而产生问题。为了避免产生咬死等事故，柴油机制造厂家建议进机的粘度不宜低于2cst。

本文目的是设计一种低硫油冷却系统，根据降温原理，用制冷装置来冷却淡水，然后淡水通过热交换器来冷却低硫油，一般将燃油的温度降低到10℃～15℃左右，使其黏度增加2cst以上，满足船用柴油机和供油系统的要求。

1 低硫油冷却系统原理示意图

图1所示为本文设计的低硫油冷却系统原理示意图。如图所示，低硫油冷却系统主要由1台船用冷水机组、1套冷媒水泵模块、电气控制箱、1套水油换热系统组成及一只电动柴油∕低硫油转换阀组成。低硫油冷却处理系统与空调系统工作原理相似，其船用冷水机子系统的压缩机完成对制冷剂的压缩工作，即：把制冷剂从气态变为液态，由于在压缩过程中会产生大量的热量，需要在冷凝器中通过冷却水的热交换将这部分热量带走，然后，制冷剂流入干式蒸发器。冷媒水泵模块子系统的主要作用是提供冷媒水，冷媒水进入干式蒸发器后，由于制冷剂的作用，冷媒水出口温度设置在7℃左右，进入水、油板式换热器。在水、油换热子系统中，将45℃左右的低硫油热油，通过水、油板式换热器，低硫油的热量被冷媒水带走，降低油温到10℃～15℃左右。其粘度达到船舶柴油机使用要求。

低硫油冷却系统的三个子系统，采用同一电气控制箱进行PLC控制。在运行过程中，实时监控三个系统的压力、温度和流量，根据三个变量采用模糊控制技术调整压缩机和水泵及三通阀的状态。PLC具有自动控制功能，以确保工况稳定。

2 低硫油冷却系统电气原理

本文重点对本文设计的低硫油冷却系统的电气原理进行解析。

2.1 压缩机电路运行

图2所示，电路中有两台压缩机，其中1台主用1台备用。合上开关1QF、2QF（3QF为备用），HL1电源指示灯亮。触摸屏能够完成对压缩机和各种泵的启停及其加热器启停控制。当一切保护均不动作，通过触摸屏TP177B起动压缩机，如图4所示，PLC控制输出端继电器线圈1K12得电，如图2所示，1K12常开触点闭合，接触器线圈1KM1得电，1KM1主触点闭合，压缩机得电开始运转，同时，时间继电器1KT线圈得电，开始计时，1KT常开延时闭合触点经过整定时间后闭合，接触器线圈1KM2得电，1KM2主触点闭合，压缩机全部绕组投入运行，即全压启动完毕。由上述分析可知，压缩机属于降压起动。

若要关闭压缩机，从触摸屏上直接停止压缩机即可，并要求为压缩机关闭吸入阀门。

2.2 冷媒水泵电路运行

如图3所示，为冷媒水泵电气原理图，与压缩机采用同一电气控制箱进行PLC控制。对于水泵系统，水泵启动前，通过触摸屏启动水泵空间加热，如图4所示，继电器线圈1K15得电，如图2所示，1K15常开触点闭合，对1＃水泵进行空间加热。合上4QF，电源指示灯HL(WH)亮。通过触摸屏TP177B起动水泵，如图4所示，PLC控制输出端继电器线圈1K16得电，如图2所示，1K16常开触点闭合，接触器线圈3KM得电，如图3所示，3KM主触点闭合，1＃冷媒水泵启动运行。同时，如图4所示，PLC输出端继电器1K15线圈失电，如图2所示，1K15常开触点断开，水泵空间加热器失电，即：冷媒水泵启动后，水泵空间加热器停止加热。

2.3 热气旁通电磁阀和供液电磁阀

如图4所示，继电器K6、K7都是与压缩机直接联动，压缩机启动，继电器线圈K6、K7得电，如图2所示，继电器K6、K7常开触点闭合，热气旁通电磁阀3YV和供液电磁阀4YV打开。压缩机停车，继电器线圈K6、K7失电，继电器K6、K7常开触点断开，热气旁通电磁阀和供液电磁阀闭合，起隔离作用。

2.4 三通阀电气原理分析

如图4所示，1TS~5TS均为温度传感器。三通阀通过在燃油出口处的温度传感器进行控制，根据冷却器燃油出口的温度，能自动调节冷媒水通过板式换热器的的流量，以便将油温控制在需要的范围内。即：温度传感器控制PLC输出端继电器K5，继电器线圈K5得电，如图3所示，K5常开触点闭合，三通阀进行冷媒水流量调节。