CN1027988C - 一种轻重油转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种轻重油转换装置，转换时升温和降温速率分别采用定开度蒸汽供给和冷热油热量控制的方法来实现，缩短转换时间。轻油转重油时采用重油对轻油的扫线来减少转换轻油耗量。本装置采用自控元件检查系统和气动-手动操作系统，确保燃油转换无误。本发明改进的消泡开式透气筒，允许使用粘度达6000秒雷氏1号的重油，并有逸出水份的功能，从而对主机的燃烧室零部件起保护作用。装置结构简单、功能齐全、运行安全可靠，具有较高的经济效益。

Description

一种轻重油转换装置适用于燃用高粘度重油的柴油机动力和锅炉动力设备。属于交替使用轻和重燃料油领域。

自柴油机燃用重油以来，由于柴油机停机前燃油输送管道系统及燃油供油系统需用轻油冲洗干净，启动时正常情况下一般要求以轻油启动后用重油运行，所以设置有轻重油转换装置来实现轻重油交替使用。为避免转换过程中柴油机供油系统精密偶件因油温急剧变化产生咬卡以及保证燃烧良好和减轻气道污染，对转换过程中燃油的升温和降温速率的控制设有特殊设备，配上对燃油的加热设备及对重油粘度的控制设备和保护报警装置，构成柴油机燃油输送装置。近年来该装置发展为成套的模块机构，国外一般采用电脑程控或单板机控制。

与本发明技术上相关的专利有：美国专利US4300517（即西德专利DE3621742）《柴油机的燃油供给装置》，西德专利DE3039039（即欧州专利DP-50310，南非专利ZA91073036）《船舶辅助柴油机的操作》，法国专利FR2510664（即欧洲专利EP-72295）《柴油机的混合供油装置》。与本发明技术上密切相关的装置有，法国皮尔斯蒂克柴油机公司PC-25和PC-26专利供油装置，德国-丹麦M.A.N.B&W柴油机公司MC和MCE柴油机专利供油装置。

这些密切相关装置的不足之处是：

1、未配备回油三通转换阀或备有该阀只用作管道轻油对重油的扫线，在重油换轻油时，燃油降温速率较小;

2、轻油转重油过程中无重油对轻油的扫线功能故消耗的转换用轻油较多;

3、使用较简单的开式透气筒，消泡效果不佳，不能用于较高粘度的重油或者在筒中轻重油掺混不够均匀。使用闭式透气筒，尽管可以全消泡能够使用较高粘度的重油，但因存在背压，从日用油罐到透气筒的供油就要使用输油泵，并且透气筒内需安装液位浮标还要配有高低油位自动控制使输油泵能自动与之响应，透气筒本身的自动透气也很复杂，增加了制造成本和管理环节。

本发明的目的在于采用控制冷热燃油流量的情况下使供油装置和柴油机供 油系统中的热燃油与日用重油罐中相对冷的燃油之间以混合方式进行热交换，同时使轻油扫线和降温同步进行使重油转轻油的转换时间缩短，及在轻油转重油时使重油对管道装置中的轻油进行扫线，达到节省转换用轻油耗量。

本发明在重油转轻油时，采用一个流量控制回油节流阀匹配一个回油旁通节流阀和一个回油三通转换阀，使主机回油系统与日用重油罐相通，使主机热的回油部分回至日用重油罐中，从而对装置管路和柴油机供油系统中的燃油补充部分由冷的日用重油罐中的燃油，使供油装置和柴油机供油系统中的热燃油与日用重油罐中的部分冷燃油之间以混合方式进行热混合，从而提高了燃油的降温速率，同时管路的轻油扫线也自然地完成不需另费时进行扫线，均缩短了重油转轻油的转换时间。轻油转重油时，使用另一只回油三通转换阀，一只电磁阀和一个空气减压阀，使回油系统与日用轻油罐接通使重油将供油装置和柴油机供油系统中的轻油部分扫回轻油日用油罐中，从而节省了轻油用量。

与现有技术相比本发明具有如下优点：

1、配备有回油三通转换阀，在重油转轻油时根据降温速率的要求，将定量的部分热态回油至日用重油罐，使日用油罐较冷燃油以与以上定量的部分热回油加上柴油机燃用掉的油量及系统泄油量的总油量相同的流量供入管道和装置，从而实现利用冷热燃油流量控制的直接热交换，与未采用这种直接热交换的装置相比其燃油降温速率可大为提高，同时可调节热态回油量使燃油的降温速率控制在允许范围内;另外在燃油降温后期同时进行轻油扫线。运用这两项措施就使转换过程时间有较大的缩短，与同类型的柴油机电站轻重油装置如广州经济技术开发区实施PC2-6专利的明珠电厂和广东中山发电厂同类装置相比较，可节省转换时间半小时以上，而按CHRISIEN    KNAK著Diesel    Motor    Ships    Engines    and    Machinary书中介绍，柴油机的重油转轻油应在转换前至少一小时就要开始进行，故也可节省半小时以上的时间。

2、配备有轻重回油三通转换阀23，首次在轻油转成重油过程中实现重油对轻油的扫线，与常规转换方式相比可节省转换用轻柴油，相当于整个装置和柴油机 供油系统总容量的40%左右。

3、使用新设计的开式均匀掺混透气筒，结构和管理均得以简化，可在重油粘度为8000秒雷氏1号以下范围取代复杂的闭式透气结构，计可节省一套输油泵、透气筒液位油标及其与输油泵响应的自控系统和透气阀。并且在特殊情况下燃油中水含量过大时可由开式透气蒸发和逸出，以确保柴油机燃烧室壁零部件的安全，也易于发现该类意外燃油含水量超出的事故。

4、由于本装置用了冷热油流量控制的直接热交换，在意外情况下重油转轻油时，就可利用正常转换程序进行转换，避免剧烈的燃油温降消除了精密偶件咬卡的危险。

5、增加的气动-手动操作系统（也是调试和检验装置中主要阀体和电器元件的简单结构）当装置自控电路或电器元件出现故障时，使应急操作方便快捷，提高了本装置的可靠程度。

6、本装置操作规程对其自控元件规定作常规的检查，加上电磁电器元件工作条件十分优越，故可确保自动转换无误。

本发明在说明书中提供下列附图。

图1为本发明重油转换装置原理系统图。

图2为本发明开式透气筒结构图。

图3为2台机柴油机轻重油转换装置的实施例。

现参照图1来说明为达到本发明的目的所采取的技术措施。

重油转轻油时燃油降温速率的控制：

重油转轻油时指令回油三通转换阀1接通流量控制回油节流阀2，使部分热回油回至重油日用油罐，先由重油日用油罐13后是轻油日用油罐21向供油装置和柴油机供油系统供给较多的较冷燃油实现二者之间燃油直接混合的热交换，以提高燃油降温速率，而配匹调节油节流阀2和匹配回油旁通节流阀3的开度就可控制冷热燃油量从而控制降温速率在允许范围内变化。具体实施过程如下：指令电磁阀4将经空气减压阀5减压的压缩空气送到蒸汽截止阀6，使该阀关闭以切 断对主加热器7及整个装置和柴油机燃油系统伴热管的蒸汽供应，同时切断经蒸汽三通转换阀3与粘度计控制蒸汽调节阀9向主加热器7提供加热蒸汽的管路，从而使粘度计10对蒸汽调节阀9的控制不起作用，粘度计10就从蒸汽管路中脱开，使燃油降温得以进行，此时粘度计10内仍保持燃油流通，仍可显示出燃油粘度。与此同时，指令电磁阀11将经空气减压阀12减压的压缩空气送到回油三通转换阀1，使该阀动作将部分热回油经回油节流阀2回至日用重油罐13。另一部分热回油经回油旁通节流阀3仍回到透气筒14中。原经自清滤器15的热回油也仍回透气筒14。由于循环泵16的泵送流量衡定，日用重油罐13就经进油三通转换阀17向透气筒14以自然联通方式（如用闭式透气方式就用泵送方式）向转换装置和柴油机供油系统补充较多的较冷重油，经循环泵16的泵送，不但在透气筒14中而且在整个管道及设备中的热油应与日用重油罐13中的冷油进行着冷热油流量控制的热交换。使降温速率保持在较高的水平。当转换温度达到后，根据重油转轻油温度传感器18发出的信息，指令电磁阀19将经空气减压阀20减压的压缩空气送到进油三通转换阀17，使其动作切断重油接通轻油。自后，从轻油日用油罐21来的轻油一方面继续实现冷热油流量控制的热交换，另一方面实现对管道及设备中重油的扫线。轻油扫线时间达到后，指令电磁阀11放泄空气，使回油三通转换阀1复位，切断向日用重油罐13的回油，使全部回油回到透气筒14重油转轻油过程，完成恢复轻油的正常循环。

轻油转重油时使用重油对轻油扫线以节省转换用轻油。

当轻油转换温度传感器22发出信息并且转换负荷信息也发出时，进油三通转换阀17就动作接通重油，恢复指令电磁阀11将经空气减压阀12减压的压缩空气送往回油三通转换阀1，将其打开回油经回油节流阀2达到重油扫线用轻重回油三通转换阀23，此时指令电磁阀24将经空气减压阀25减压的压缩空气送往三通转换阀23将其打开，使部分轻油回到轻油日用油罐21。重油扫线时间达到后，指令电磁阀11和电磁阀24同时放气，分别使回油三通转换阀1和轻重回油三通转换阀23复位。

本装置还运用了几项技术增加了装置的实用功能和可靠度，现仍参照图1作说明：

1轻油转重油过程中，轻油升温速率采用蒸汽节流阀26的固定开度控制蒸汽供应量的方法来实现自动控制：本装置蒸汽加热系统中装有蒸汽三通转换阀8、蒸汽节流阀26、利用空气减压阀27、电磁阀28，可在轻油重油过程中控制轻油的升温速度快捷、适度而且较平稳。

2本装置自控元件检查系统和气动一手动操作系统均由放气阀29、30、31、32、33，空气旁通阀34、35、36、37、38，截止阀39、40、41、42、43、44、45、46、47、48，压缩空气开关阀49及它们之间的联接空气管组成。即可对所有自控元件和气动阀件进行日常或定期检查确保自动转换有效进行，又可对各气动阀件作气动-手动紧急操作，快捷易行。

参照图2对本发明开式透气简结构图作进一步说明。

开式透气筒设计特点在于回油经两路先回到一个充满油液的回油室201，后由回油室201下方出口导向裙202引导沿伞状表面203十分均匀地分布下滑，最后使其沿着透气筒的内壁流入透气筒下部的油液中，避免了油液在空中的撞击从而无空气卷入，也减轻热油发泡的程度，使消泡功能得以提高，同是更好地保持了均匀掺混效果。另外上部消泡结构易于拆装，也有利于透气筒的清洗。

结合图3对两台柴油机轻重油装置的实施例作进一步说明：

各台柴油机轻重油装置互相独立地按相同的原理运行，两台装置的轻、重油进油管分别相通，二者的回油管也相通，且共同使用轻油日用油罐21和重油日用油罐13。

运行前对各自控元件进行日常或定期检查。

使用轻油启动时装置运行路线：轻油从轻油日油罐21经进油三通转换阀17向开式透气筒14自然供油（如采用闭式透气方式则用输油泵泵送供油），循环泵16将轻油从透气筒14吸出后泵送到主加热器7，然后经燃油自清滤器15、粘度计10及各温度监测点：遥控温度及重油超温传感器50、轻油转换温度传感器22、轻 油加热超温温度传感器51和重油转换温度传感器18，泵送入柴油机燃油系统;柴油机回油经背压阀52再经回油三通转换阀1和回油旁通节流阀3回至开式透气筒14，自清滤器15的回油也回至透气筒14。

轻油转重油过程：为了加热轻油，指令电磁阀4放泄压缩空气使蒸汽截止阀6开启，向主加热器7及装置和柴油机燃油系统的伴热管提供加热蒸汽。同时指令电磁阀28将经空气减压阀27减压的压缩空气送至蒸汽三通转换阀8，使该阀动作将蒸汽经固定开度节流阀26，向主加热器7提供蒸汽，以保证轻油以较高的升温速率进行升温。当轻油油温达到转换温度时，由温度传感器22发出信息会同柴油机转换负荷信息指令电磁阀19放泄压缩空气，使进油三通转换阀17切断轻油接通重油，重油由日用重油罐13提供，而重油运行其它路线与轻油运行上述路线相同。接通重油一分钟后，指令电磁阀28放泄压缩空气使蒸汽三通转换阀8切断蒸汽节流阀26管路，接通粘度计控制蒸汽调节阀9管路，从而使粘度计10起到作用，柴油机至此投入重油正常运行。

轻油转重油过程中实现重油对轻油的扫线的运行路线：在进油三通转换阀17动作接通重油的时刻，指令电磁阀11将经空气减压阀12减压的压缩空气送往回油三通转换阀1，将其打开，与此同时，指令电磁阀24将经空气减压阀25减压的压缩空气送入轻重回油三通转换阀23，将其打开使部分轻油扫回至轻油日用油罐21。重油对轻油的扫线时间达到后，指令电磁阀11和24同时放气，分别使回油三通转换阀1和轻重回油三通转换阀23复位。重油正常回至透气筒14。

重油转轻油过程：指令电磁阀4将经空气减压阀5减压的压缩空气送到蒸汽截止阀6使其关闭，停止对主加热器7、装置伴热管和柴油机燃油系统伴热管的加热蒸汽的供应。同时指令电磁阀11将经空气减压阀12减压的压缩空气送到回油三通转换阀1，使部分回油经回油节流阀2回至重油日用油罐13，而其它重油回路与重油正常运行回路相同。当重油油温降至转换温度时，由温度传感器18发出信息会同柴油机转换负荷信息指令电磁阀19将经空气减压阀20减压的压缩空气送到进油三通转换阀17，使其动作来切断重油接通轻油，此时，开始对装置和柴油 机燃油系统用轻油扫线，扫线时间到达后就指令电磁阀11放泄压缩空气，使回油三通转换阀1动作，切断向重油日用油罐13的回油，使全部回油均回至透气筒14，恢复轻油回路运行，几分钟低负荷运行后柴油机即可停机。

以上重油转换的运行操作及各类运行参数如下：

燃油粘度：-6000秒雷氏1号;燃油含水量：＜1%（重量计）;燃油压力：5公斤/平方厘米左右;进机燃油粘度：70秒～80秒雷氏1号，相应加热温度～142℃（可从燃油温粘图表查得）;轻油转重油转换负荷：35%～50%;轻油转换温度：70℃;轻油加热报警温度：75℃;粘度接上时间：从进油三通转换阀17接通重油后一分钟;重油扫线时间：从阀17接通重油后约5分钟左右;重油转轻油转换负荷：35%～50%;重油转换温度：100℃左右;重油超温报警：～145℃（以重油加热温度+5℃来确定）。

本装置上述实施例的自动操作按电磁-气动逻辑电路进行，而本装置的自动过程也可采用单板机或电脑进行操作。

本装置用于陆用燃油重用的柴油机电站等动力设备上，能使柴油机多发电并有节省轻柴油的效果，也可用于船用主、辅机上，统一主辅机用重油的级别，简化燃油处理设备节省制造成本，同时因辅机能使用较高粘度的重油以及转换过程中可节省轻油，从而具有较高的经济效益。

尽管对本发明通过上述实施例进行了说明，但本技术领域的专业人员仍可作出各种改动或改进。或采用不同型式的另部件进行不同的组合，而不脱离本发明的实质，仍属本发明范围之内。

Claims (3)

1、一种轻重油转换装置，含有重油转轻油及轻油转重油的转换系统，用管路联接在装置燃油进油管路上的对主机用油加温的燃油加热系统，用管路联接在装置燃油进油管路上，位于燃油加热器(7)之后的主机燃油进油粘度控制系统，用管路联在装置旁通燃油管路上的轻重油转换手动操作系统，用管路联在装置燃油管路上的轻重油转换气-电自动操作系统，用电线联接在燃油进油管路上、位于粘度计(10)之后的传感器上并用电缆和管路传向主控室的信号系统，和用管路联接在装置燃油回油管路之中、位于输油泵(16)之前的消除管路中燃油所含气体的透气筒(14)，其特征在于轻重油转换系统中装在主机燃油回油管路上位于透气筒(14)之前的回油三通转换阀(1)、在回油三通转换阀(1)之后通向日用重油罐(21)之间的燃油回油管路上装有流量控制回油节流阀(2)和在回油三通转换阀(1)的旁通管路上装有匹配回油旁通节流阀(3)。

2、一种轻重油转换装置，含有重油转轻油及轻油转重油的转换系统，用管路联接在装置燃油进油管路上的对主机用油加温的燃油加热系统，用管路联接在装置燃油进油管路上，位于燃油加热器（7）之后的主机燃油进油粘度控制系统，用管路联在装置旁通燃油管路上的轻重油转换手动操作系统，用管路联在装置燃油管路上的轻重油转换气-电自动操作系统，用电线联接在燃油进油管路上、位于粘度计（10）之后的传感器上并用电缆和管路传向主控室的信号系统，和用管路联接在装置燃油回油管路之中、位于输油泵（16）之前的消除管路中燃油所含气体的透气筒（14），其特征在于轻重油转换系统中装有对装置燃油管道和设备所含轻油运用重油进行扫线用的轻重回油三通阀（23），受气-电系统控制的电磁阀（24），对回油三通阀（23）产生气动提供低压空气的空气减压阀（25）。

3、根据权利要求1或2所述的轻重油转换装置，其特征在于透气筒（14）具有回油室（201）、回油室出口导向裙（202）和伞状导向面（203）组成的消泡结构。

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