CN105626324A - 船舶燃油预热系统中高温燃油获取的控制方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种船舶燃油预热系统中高温燃油获取的控制方法和系统，属于船舶燃油预热系统技术领域。一种船舶燃油预热系统中高温燃油获取的控制方法，其特征在于：定频预热泵从沉淀柜吸入高温燃油，进入蒸汽加热器；经蒸汽加热器加热后的高温燃油进入燃油储存舱的热交换箱，加热冷油，得到相对高温燃油；所述相对高温燃油经燃油输送泵抽出进入沉淀柜；在燃油输送泵进口处有一个温度取样点b，如果b点温度高于设定值，调整蒸汽阀门从而减小蒸汽量，反之，调整蒸汽阀门增加蒸汽量，最终使得燃油输送泵进口处燃油温度维持在恒定值。

Description

船舶燃油预热系统中高温燃油获取的控制方法和系统
技术领域
本发明涉及一种船舶燃油预热系统中高温燃油获取的控制方法和系统，属于船舶燃油预热系统技术领域。
背景技术
船舶燃油输送系统中，需要将燃油从储存舱中输送至沉淀柜。储存舱中的燃油一般为重燃油，其粘度随温度不同变化差别极大，温度越高，粘度越低，如某一款重燃油在50℃下粘度为380cSt，而在0℃时接近20000cSt。粘度大会导致输送泵抽吸燃油时阻力大而增加功耗甚至无法泵送，因此有必要对燃油预先进行加热至一定温度以降低粘度再泵送。
目前运营船舶重油的传统加热方式是通过在船两侧的燃油舱内布置加热盘管，通过蒸汽加热重油来达到驳运条件。尽管这种方式能降低燃油粘度而节省能耗，但是弊端较多，比如能量利用率较低、局部高温、结垢、燃油残存等。为了解决燃油输送系统中加热盘管带来的问题，现有技术中已经采用一种新的加热方式来代替盘管，其操作方式是在燃油储存舱中设置一个小隔舱，小隔舱与储存舱相通，首先往小隔舱中泵入沉淀柜中的高温燃油，预热得到一定量的相对高温燃油，达到泵送条件，然后采用燃油输送泵抽吸燃油至沉淀柜，如此往复循环。
在现有的优势较明显的几种专利方案中，一种是用于预热的高温燃油都是直接来自于燃油沉淀柜，即进入燃油储存舱的热油温度由沉淀柜油温决定；另一种是用于预热的高温燃油除了在沉淀柜加热外，还需要进蒸汽加热器二次加热，在蒸汽加热器出口有一个温度取样点a，如果a点温度高于或低于设定值，由温控阀调整蒸汽量，使得加热器出口温度维持在恒定值。这两种专利方案中有个共同的特点：进入燃油储存舱内的高温燃油温度基本恒定，随着外界温度的变化，预热的高温燃油的热量调整需要靠预热泵的变频来调整预热泵的转速，从而达到调整预热高温燃油流量的目的。
这些方案的缺点如下：
预热泵为变频泵，且根据一用一备的原则，一套燃油预热系统至少需要两个变频泵。而变频泵的价格要远高于常规泵，且长期变负荷运转会降低泵的使用寿命，这都将会增加该系统的成本；同时，变频泵的功率变化对于船上的电网也会产生一定冲击。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是：现有技术为达到燃油温度的控制，被迫采用变频泵，变频泵的价格较高，且必须至少设置两个，导致成本较高；变频泵对船用电网会产生一定冲击。
本发明采取以下技术方案：
一种船舶燃油预热系统中高温燃油获取的控制方法，定频预热泵从沉淀柜吸入高温燃油，进入蒸汽加热器；经蒸汽加热器加热后的高温燃油进入燃油储存舱的热交换箱，加热冷油，得到相对高温燃油；所述相对高温燃油经燃油输送泵抽出进入沉淀柜；在燃油输送泵进口处有一个温度取样点b，如果b点温度高于设定值，调整蒸汽阀门从而减小蒸汽量，反之，调整蒸汽阀门增加蒸汽量，最终使得燃油输送泵进口处燃油温度维持在恒定值。
本发明预热的高温燃油流量一定，靠高温燃油温度的变化达到控制预热燃油的热量，最终达到控制被驳运的燃油温度恒定。
一种船舶燃油预热系统中高温燃油获取的控制系统，包括沉淀柜、燃油储存舱，定频预热泵，蒸汽加热器，燃油输送泵；所述燃油储存舱内设有热交换箱；所述沉淀柜、定频预热泵、蒸汽加热器、热交换箱通过管路依次连接；所述热交换箱、燃油输送泵、沉淀柜也通过管路依次连接；所述燃油输送泵前端设置温度取样点b，如果b点温度高于设定值，调整蒸汽阀门从而减小蒸汽量，反之，调整蒸汽阀门增加蒸汽量，最终使得燃油输送泵进口处燃油温度维持在恒定值。
进一步的，所述沉淀柜包括燃油澄清舱、燃油日用舱。
进一步的，与热交换箱连接的一段燃油管路为燃油输送管，所述燃油输送管是燃油在其中双向输送的一段共用的管路，燃油预热泵与燃油输送泵不同时开启。
进一步的，所述温度取样点b处设有温度传感器，所述蒸汽阀门是气动阀门，所述温度传感器与蒸汽阀门信号连接，实现自动反馈和控制。
本发明的有益效果在于：
1)采用常规泵、温控阀和蒸汽加热的组合方式代替变频泵，较大程度降低产品成本；
2)预热泵的流量恒定，不存在变负荷运行工况，泵的使用寿命有效延长。
3)预热泵定排量泵，泵的运行对于电网没有冲击。
4)温控阀温度取样点设在燃油输送泵进口处，该系统最终目的是要在任何工况下都能从燃油储存舱泵送出某一温度值(允许小范围误差)的热油，温度取样点设在输送泵进口处，与实际所需温度监控的位置更贴近，是更切合实际情况的设置，使控制精度比现有技术的方案要高，可以更真实的反应不同工况下燃油对预热量的需求；
5)现有技术的方案的取样点为加热器出口，以此为依据调整预热量，这离系统最终输出端距离较远，中途变量(如散热等)的不确定性可能导致输送泵抽出的燃油温度偏离期望值。而温度取样点设在输送泵进口，离系统最终输出端距离有限，能较真实地反映系统不同工况下对预热量的需求。因此，本发明控制精度要高于现有技术的方案。
附图说明
图1是现有技术船舶燃油预热系统的结构示意图。
图2是本发明船舶燃油预热系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
参见图2，一种船舶燃油预热系统中高温燃油获取的控制方法，定频预热泵从沉淀柜吸入高温燃油，进入蒸汽加热器；经蒸汽加热器加热后的高温燃油进入燃油储存舱的热交换箱，加热冷油，得到相对高温燃油；所述相对高温燃油经燃油输送泵抽出进入沉淀柜；在燃油输送泵进口处有一个温度取样点b，如果b点温度高于设定值，调整蒸汽阀门从而减小蒸汽量，反之，调整蒸汽阀门增加蒸汽量，最终使得燃油输送泵进口处燃油温度维持在恒定值。
参见图2，一种船舶燃油预热系统中高温燃油获取的控制系统，包括沉淀柜、燃油储存舱，定频预热泵，蒸汽加热器，燃油输送泵；所述燃油储存舱内设有热交换箱；所述沉淀柜、定频预热泵、蒸汽加热器、热交换箱通过管路依次连接；所述热交换箱、燃油输送泵、沉淀柜也通过管路依次连接；所述燃油输送泵前端设置温度取样点b，如果b点温度高于设定值，调整蒸汽阀门从而减小蒸汽量，反之，调整蒸汽阀门增加蒸汽量，最终使得燃油输送泵进口处燃油温度维持在恒定值。
参见图2，所述沉淀柜包括燃油澄清舱、燃油日用舱。
参见图2，与热交换箱连接的一段燃油管路为燃油输送管，所述燃油输送管是燃油在其中双向输送的一段共用的管路，燃油预热泵与燃油输送泵不同时开启。
参见图2，所述温度取样点b处设有温度传感器，所述蒸汽阀门是通过电磁阀控制的气动阀门，所述温度传感器与蒸汽阀门信号连接，实现自动反馈和控制。
以下对本发明进一步说明：
本发明具体设计方案如图2所示，主体部分及主要运行过程与原方案类似，但有所区别：预热泵从澄清舱吸入高温燃油，进入蒸汽加热器；在燃油输送泵进口处有一个温度取样点“b”，如果温度高于或低于设定值，由控制空气控制温控阀调整蒸汽量，最终使得输送泵进口处燃油温度维持在恒定值；加热器出来的高温燃油进入燃油储存舱，加热冷油，得到相对高温燃油；最后经输送泵抽出进入澄清舱。图中预热泵为常规泵，即流量恒定，从澄清舱出来的热油量是恒定的，而蒸汽量随工况不同而变化，即加热器出口油温并不固定。简言之，其热油的获取及控制方法的核心思想是：维持进入输送泵的热油温度恒定，然后温控阀根据不同运行工况改变蒸汽供给量，以此达到燃油输送目的。而现有技术热油的获取及控制的核心思想是：维持进入储存舱的热油温度恒定，然后预热泵根据不同运行工况改变热油供给量，以此达到输送泵抽出某一温度值相对高温燃油的目的，两者在设计思路上有本质区别。
不同于原方案通过改变热油量来向储存舱提供满足要求的预热量，本发明则是通过改变热油的温度来保证预热量的供给，且用两个常规泵替代原方案中的变频泵，成本显著下降，也避开了泵的寿命问题。因此，本发明采用更低配置实现了该系统的热油获取及控制目的，且有效改善了原方案存在的不足。
现有技术的方案的取样点为加热器出口，以此为依据调整预热量，这离系统最终输出端距离较远，中途变量(如散热等)的不确定性可能导致输送泵抽出的燃油温度偏离期望值。而温度取样点设在输送泵进口，离系统最终输出端距离有限，能较真实地反映系统不同工况下对预热量的需求。因此，本发明控制精度要高于现有技术的方案。

Claims (5)

1.一种船舶燃油预热系统中高温燃油获取的控制方法，其特征在于：
定频预热泵从沉淀柜吸入高温燃油，进入蒸汽加热器；
经蒸汽加热器加热后的高温燃油进入燃油储存舱的热交换箱，加热冷油，得到相对高温燃油；
所述相对高温燃油经燃油输送泵抽出进入沉淀柜；
在燃油输送泵进口处有一个温度取样点b，如果b点温度高于设定值，调整蒸汽阀门从而减小蒸汽量，反之，调整蒸汽阀门增加蒸汽量，最终使得燃油输送泵进口处燃油温度维持在恒定值。
2.一种船舶燃油预热系统中高温燃油获取的控制系统，其特征在于：
包括沉淀柜、燃油储存舱，定频预热泵，蒸汽加热器，燃油输送泵；所述燃油储存舱内设有热交换箱；
所述沉淀柜、定频预热泵、蒸汽加热器、热交换箱通过管路依次连接；所述热交换箱、燃油输送泵、沉淀柜也通过管路依次连接；
所述燃油输送泵前端设置温度取样点b，如果b点温度高于设定值，调整蒸汽阀门从而减小蒸汽量，反之，调整蒸汽阀门增加蒸汽量，最终使得燃油输送泵进口处燃油温度维持在恒定值。
3.如权利要求2所述的船舶燃油预热系统中高温燃油获取的控制系统，其特征在于：所述沉淀柜包括燃油澄清舱、燃油日用舱。
4.如权利要求2所述的船舶燃油预热系统中高温燃油获取的控制系统，其特征在于：与热交换箱连接的一段燃油管路为燃油输送管，所述燃油输送管是燃油在其中双向输送的一段共用的管路，燃油预热泵与燃油输送泵不同时开启。
5.如权利要求2所述的船舶燃油预热系统中高温燃油获取的控制系统，其特征在于：所述温度取样点b处设有温度传感器，所述蒸汽阀门是气动阀门，所述温度传感器与蒸汽阀门信号连接，实现自动反馈和控制。
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