CN109488466B - 用于船用低速双燃料柴油机的引燃油模块 - Google Patents

用于船用低速双燃料柴油机的引燃油模块 Download PDF

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Abstract

一种用于船用低速双燃料柴油机的引燃油模块，包括采用管路连接起来的进油过滤器、供油油泵、进油流量计量模块、进油精滤器、回油稳压阀、回油流量计量模块、控制系统、阀件和仪表；其中，进油过滤器通过主进油阀与引燃油供给油箱连接，供油油泵连接于进油过滤器的下游，进油流量计量模块通过手动止回阀连接在供油油泵的下游，进油精滤器连接在进油流量计量模块的下游且通过主输出阀连接试车台外管路，回油稳压阀通过主回油阀连接在试车台外管路之后，回油流量计量模块连接在回油稳压阀的下游，并且通过回油手动止回阀连接引燃油供给油箱。本发明实现了双燃料柴油机引燃油的独立供给，具有结构紧凑、功能完善、自动化程度高、适应性强的优点，适用于所有双燃料柴油机的引燃油供给需求。

Description

用于船用低速双燃料柴油机的引燃油模块
技术领域
本发明涉及船用低速柴油机，特别是一种用于船用低速双燃料柴油机的引燃油模块，属于柴油机技术领域。
背景技术
随着环保要求的日益严格，大型船用低转速双燃料柴油机应运而生，其能够在不进行烟气后处理的情况下满足Tier3排放要求，而且其运营成本相对传统的柴油机要低，具有很强的技术优势。众所周知，柴油机的工作原理是将柴油喷入高温高压的气缸内，进行压燃，但是天然气不具有压燃特性，因此船用低速双燃料柴油机使用天然气或者其他清洁燃料进行动车时，无法像传统柴油机一样在气缸内直接进行压燃燃烧，而需要借助一套点火装置。winGD作为世界上两大船用柴油机公司之一，其设计的DF主机在运行燃气模式的时候，需要单独的一套引燃油供给系统，在压缩的过程中将引燃油喷入预燃烧室，使其在高温高压的环境中压燃，从而引燃天然气等其他燃料，推动活塞进行做功，以保证燃气模式下柴油机的正常运行。
目前，国内具有DF主机制造经验的柴油机厂商，其使用的方法是将传统的燃油进行分支，供给柴油机，由于柴油机的主燃油与引燃油所需要的压力和流量都不一样，这样会导致主机在进行燃气模式的时候发生引燃油供油不稳定，同时也影响到主燃油的供油；此外引燃油是从主燃油进行分支出去的，因此不能有效地独立进行引燃油消耗的计量，无法提供实际动车的引燃油准确油耗。比如WINGD的DF主机的引燃油供给、控制及油耗计量。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有双燃料柴油机供油系统的不足，提供一种用于船用低速双燃料柴油机的引燃油模块，为双燃料柴油机进行独立引燃油供给，不仅能够根据不同负荷调整引燃油的供给流量及压力，以适应不同功率主机引燃油供给的需求，而且具有引燃油油耗的计量功能，实现自动化逻辑控制，达到减少操作者工作量的效果。
本发明的技术方案如下：
一种用于船用低速双燃料柴油机的引燃油模块，连接于引燃油供给油箱与试车台外管路之间，其特征在于：所述引燃油模块成撬设计，集成了机械撬块及控制系统，包括采用管路连接起来的进油过滤器、供油油泵、进油流量计量模块、进油精滤器、回油稳压阀、回油流量计量模块、控制系统、阀件和仪表；
所述阀件用于控制所述引燃油模块内柴油的流向、截断及输送柴油，包括主进油阀、手动止回阀、主输出阀、主回油阀、回油手动止回阀和手动阀；
所述进油过滤器通过所述主进油阀与所述引燃油供给油箱连接，用于拦截柴油中的颗粒垃圾，避免硬质垃圾进入柴油机；
所述供油油泵连接于所述进油过滤器的下游，用于给柴油机输送引燃柴油，该供油油泵采用变频电机，能够根据不同负荷调整引燃油的供给流量和压力，以匹配不同型号的柴油机；
所述进油流量计量模块通过所述手动止回阀连接在所述供油油泵的下游，用于计量进油的质量流量并输出脉冲计量信号供分析计算引燃油油耗；
所述进油精滤器连接在所述进油流量计量模块的下游，用于拦截柴油中的颗粒垃圾，避免硬质垃圾进入柴油机；
所述主输出阀连接在所述进油精滤器之后，下游连接所述试车台外管路；
所述回油稳压阀通过所述主回油阀连接在所述试车台外管路之后，用于吸收回油脉冲压力，稳定回油压力；
所述回油流量计量模块连接在所述回油稳压阀的下游，用于计量回油的质量流量并输出脉冲计量信号供分析计算引燃油油耗，该回油流量计量模块的下游通过所述回油手动止回阀连接所述引燃油供给油箱；
所述的手动阀一端连接于所述回油稳压阀之后、回油流量计量模块之前，另一端连接所述进油精滤器之前、进油流量计量模块之后，形成旁通支路，用于回油旁通；
所述控制系统与所述供油油泵连接。
作为进一步改进，所述的进油流量计量模块和回油流量计量模块分别连接油耗计算设备，直接输出质量流量的脉冲消耗，精度达到千分之一。
作为进一步改进，所述的进油流量计量模块包括进油流量计FE、第一前截止阀、第一后截止阀和第一旁通阀，所述第一旁通阀与所述进油流量计FE并联，所述第一前截止阀连接在该进油流量计FE之前，所述第一后截止阀连接在该进油流量计FE之后。
作为进一步改进，所述的回油流量计量模块包括回油流量计、第二前截止阀、第二后截止阀和第二旁通阀，所述第二旁通阀与所述回油流量计并联，所述第二前截止阀连接在该回油流量计之前，所述第二后截止阀连接在该回油流量计之后。
作为进一步改进，所述的引燃油模块进行引燃油流量测量包括如下方式：
方式一，关闭所述旁通支路，开启所述进油流量计量模块测量进油流量，同时开启回油流量计量模块测量回油流量，引燃油消耗的质量流量等于所述进油流量减去所述回油流量的差值；
方式二，开启所述旁通支路，开启所述进油流量计量模块测量进油流量，同时关闭回油流量计量模块，引燃油消耗的质量流量等于所述进油流量。
作为进一步改进，所述的进油过滤器的过滤精度为200μm，所述进油精滤器的过滤精度为10μm。
作为进一步改进，所述的控制系统集成于一就地控制箱中，包括压力传感器、PID模块、PLC模块和变频器；该控制系统根据设定值自行进行调整，由所述压力传感器采集压力信号，输送给所述PID模块，该PID模块输出信号给所述PLC模块，由所述PLC模块控制所述变频器，从而控制所述供油油泵。
作为进一步改进，所述的管路用于输送引燃柴油，其采用304不锈钢材质制成且经过酸洗钝化处理，以避免管壁锈蚀的隐患。
作为进一步改进，所述的仪表安装在所述管路上，包括一次次仪表和二次仪表，用于监测所述引燃油模块的压力波动和为所述供油油泵提供控制信号源。
所述用于船用低速双燃料柴油机的引燃油模块的安全和便捷性体现在以下几点：
①该装置成撬设计，集成了机械撬块及就地控制系统，具有结构紧凑、占地小、重量轻、便于吊装运输及搬运的优点；
②所述引燃油模块功能较完善，可以运用于不同的辅机系统，不受其他因素影响，而且移动后只需要对模块进行供电、外接管连接便可以使用，不需要再进行调试，适应性很强；
③本发明供油油泵采用变频电机，可根据不同主机、不同负荷调整引燃油的供给流量及压力，因此适用于所有WINGD的DF主机的引燃油供给需求，可独立为双燃料柴油机进行引燃油供给；
④所述引燃油模块具有过滤引燃油的功能，最大过滤流量为0.7m3/h，精度10μm，可有效拦截柴油中的颗粒垃圾，避免硬质垃圾进入柴油机，损害柴油机上的油泵、泵油器、伺服阀等精密部件；
⑤所述引燃油模块自动化程度高，减少了人为干预操作，可以根据设定值自行进行调整，模块设有压力传感器采集压力信号，输送给PID模块，PID模块输出信号给PLC模块，由PLC模块控制变频器，从而达到控制供油泵的目的；
⑥所述引燃油模块具有测量引燃油流量的功能，该模块设有2个质量流量计，一个用于测量引燃油进油流量，一个用于测量引燃油回油流量，直接输出质量流量的脉冲消耗，精度可达到千分之一，并且连接油耗计算设备，为分析引燃油油耗提供数据支撑。
本发明的技术效果如下：
1)本发明实现了双燃料柴油机引燃油的独立供给，解决了使用主燃油进行分支的传统供油方式，由于柴油机的主燃油和引燃油所需压力和流量不一样，而导致的主机在燃气模式时引燃油供油不稳定的问题；
2)本发明成撬设计，结构紧凑，体积小，占地少，重量轻，便于吊装、运输及搬运，有效节省了场地空间；
3)本发明供油油泵采用变频电机，能够根据不同主机、不同负荷调整引燃油的供给流量及压力，因而适应性很强，能够适用于所有WINGD的DF主机的引燃油供给需求；
4)本发明采用智能逻辑控制，自动化程度高，减少了人为干预操作，减少了操作者的工作量，且提高了控制精度；
5)本发明具有过滤引燃油的功能，最大过滤流量为0.7m3/h，精度10μm，可有效拦截柴油中的颗粒垃圾，避免硬质垃圾进入柴油机，为柴油机提供了更清洁的柴油机，保护了柴油机的精密零部件不受损坏，提高了零部件的使用寿命；
6)本发明功能完善，具有测量引燃油流量的功能，设有2个质量流量计，直接输出质量流量的脉冲消耗，精度可达到千分之一，为主机的油耗计算提供了基本的油耗数据。
附图说明
图1是船用低速双燃料柴油机引燃油供给系统原理图。
图2是本发明原理图。
图3是本发明的结构示意图。
图中：
01—引燃油供给油箱，02—引燃油模块，03—试车台外管路，2—回油流量计量模块，3—回油稳压阀，4—进油精滤器，5—进油过滤器，6—供油油泵，7—进油流量计量模块，8—管路，V1—主进油阀，V2—手动止回阀，V3—第一前截止阀，V4—第一旁通阀，V5—第一后截止阀，V6—主输出阀，V7—回油手动止回阀，V8—第二后截止阀，V9—第二旁通阀，V10—第二前截止阀，V11—手动阀，V13—主回油阀，FE1—进油流量计，FE2—回油流量计。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明所述的用于船用低速双燃料柴油机的引燃油模块做进一步的详细说明，但不能因此而限制本发明要求保护的范围。
本发明用于船用低速双燃料柴油机的引燃油供给系统，该引燃油供给系统的原理示意图如图1，所述引燃油供给系统包括了三个部分，引燃油供给油箱01用于盛装引燃使用的0#柴油，该引燃油供给油箱01的材质为304不锈钢，具有液位检测、低液位自动加载和高液位停止加注的功能，能够全自动控制油箱内的油位；引燃油模块02是本发明所述的引燃油模块，该引燃油模块02供给柴油输送能力为0.7m3/h，最大工作压力1.2MPa，最大过滤精度10μm，具有自动逻辑控制、引燃油油耗测量等功能；试车台外管路03包括了进油管、回油管以及其他一次、二次仪表。所述引燃油模块02分别与引燃油供给油箱01和试车台外管路03连接。
请参阅图2，所述用于船用低速双燃料柴油机的引燃油模块02成撬设计，集成了机械撬块及就地控制系统，该引燃油模块02包括采用管路8连接起来的进油过滤器5、供油油泵6、进油流量计量模块7、进油精滤器4、回油稳压阀3、回油流量计量模块2、控制系统、阀件和仪表。
请参阅图3，所述阀件包括主进油阀V1、手动止回阀V2、主输出阀V6、主回油阀V13、回油手动止回阀V7和手动阀V11。该阀件主要的功能是控制所述引燃油模块02内柴油的流向、截断及输送柴油。
所述仪表包括了一次次仪表和二次仪表，主要是压力仪表，用于监测引燃油模块02的压力波动，二次仪表用于为所述供油油泵6提供控制信号源，安装在管路8上。
所述主进油阀V1与所述引燃油供给油箱01连接；所述进油过滤器5连接在该主进油阀V1的出口，其作用是拦截柴油中的颗粒垃圾，避免硬质垃圾进入柴油机，损害柴油机上的油泵、泵油器、伺服阀等精密部件。该进油过滤器5的过滤精度为200μm。
所述供油油泵6连接于所述进油过滤器5的下游，其功能是给柴油机输送引燃柴油，并根据PID信号进行变频控制压力和流量，使其匹配不同型号的柴油机；该供油油泵6采用变频电机，可根据不同主机、不同负荷调整引燃油的供给流量及压力。
所述控制系统与所述供油油泵6连接，包括压力传感器、PID模块、PLC模块和变频器；该控制系统可以根据设定值自行进行调整，由所述压力传感器采集压力信号，输送给所述PID模块，该PID模块输出信号给所述PLC模块，由所述PLC模块控制所述变频器，从而达到控制所述供油油泵6的目的。整个所述控制系统集成于一就地控制箱中。
所述手动止回阀V2连接在所述供油油泵6之后；所述进油流量计量模块7连接在该手动止回阀V2的下游，主要功能是计量所述引燃油模块02输送的进油的质量流量，输出脉冲计量信号供油耗仪分析计算柴油机的引燃油油耗。所述进油流量计量模块7连接油耗计算设备，直接输出质量流量的脉冲消耗，精度可达到千分之一，为分析引燃油油耗提供数据支撑。所述进油流量计量模块7包括进油流量计FE1、第一前截止阀V3、第一后截止阀V5和第一旁通阀V4，所述第一旁通阀V4与所述进油流量计FE1并联，所述第一前截止阀V3连接在该进油流量计FE1之前，所述第一后截止阀V5连接在该进油流量计FE1之后。
所述进油精滤器4连接在所述进油流量计量模块7的下游，其作用是拦截柴油中的颗粒垃圾，避免硬质垃圾进入柴油机，损害柴油机上的油泵、泵油器、伺服阀等精密部件。该进油精滤器4的过滤精度为10μm。
所述主输出阀V6连接在所述进油精滤器4之后，下游连接所述试车台外管路03。
所述主回油阀V13的上游连接所述试车台外管路03；所述回油稳压阀3连接在所述主回油阀V13之后、回油流量计量模块2之前，其功能是吸收回油脉冲压力，稳定回油压力。
所述回油流量计量模块2连接在所述回油稳压阀3的下游，主要功能是计量所述引燃油模块02输送的回油的质量流量，输出脉冲计量信号供油耗仪分析计算柴油机的引燃油油耗。所述回油流量计量模块2连接油耗计算设备，直接输出质量流量的脉冲消耗，精度可达到千分之一，为分析引燃油油耗提供数据支撑。所述回油流量计量模块2包括回油流量计FE2、第二前截止阀V10、第二后截止阀V8和第二旁通阀V9，所述第二旁通阀V9与所述回油流量计FE2并联，所述第二前截止阀V10连接在该回油流量计FE2之前，所述第二后截止阀V8连接在该回油流量计FE2之后。
所述回油手动止回阀V7连接在所述回油流量计量模块2之后，下游连通所述引燃油供给油箱01。
所述手动阀V11连接于所述回油稳压阀3之后回油流量计量模块2之前与所述进油精滤器4之前进油流量计量模块7之后的之间，形成旁通支路，用于回油旁通。
所述管路8用于输送引燃柴油，其采用304不锈钢材质制成，经过酸洗钝化处理，以保证管内的清洁，避免管壁锈蚀的隐患。
本发明应用于柴油机双燃料主机，如WINGD设计的DF主机。主机在装配结束后需要进行柴油机台架动车磨合，此时柴油机的辅机系统要进行备车，所有的柴油系统、滑油系统、高温冷却水系统、低温水冷却系统、启动空气系统、控制空气系统、气缸油系统、天然气供给系统都必须处于开启备车状态，同时柴油机主机上控制系统应通电调试完毕。同样所述引燃油模块02也必须处于备车状态，要求随时能为柴油机动车提供引燃油，并且为主机引燃油进行油耗测量分析。
主机台架试车过程中引燃油模块02的具体操作步骤如下：
1)设备进行通电，按照要求为引燃油模块02提供支持的电源，打开就地控制箱的主电源开关；
2)打开主进油阀V1、手动止回阀V2、第一前截止阀V3、第一旁通阀V4、回油手动止回阀V7、第二旁通阀V9和主回油阀V13，其余阀件保持关闭状态；
3)在控制系统的PID模块上设定一个较小的供油压力，开启供油油泵6，巡查模块各部件的运行情况，检查是否有跑冒滴漏；
4)打开试车台外管路03中给主机供给引燃油的支管阀件，设置PID模块压力到主机需求压力，引燃油模块02备车结束，正常运行；
5)动车时，引燃油模块02会收到主机转速、负荷影响，其供油量也会随之产生变化，PID模块会自行根据模块出口的压力监测信号，输送给PLC模块，由PLC模块控制供供油油泵6的变频器进行频率调节，控制供油油泵6的运转速度，从而达到控制主机引燃油供油流量的目的；
6)在引燃油油耗测量的时候，有两种不同的测量方式：
方式一：
打开第一前截止阀V3、第一后截止阀V5，关闭第一旁通阀V4，打开第二后截止阀V8、第二前截止阀V10，关闭第二旁通阀V9，此时，进油流量计量模块7和回油流量计量模块2同时进行测量，进油流量减去回油流量就是主机引燃油消耗的质量流量，此功能为该引燃油模块02的正常工作状态；
方式二：
打开第一前截止阀V3、第一后截止阀V5，关闭第一旁通阀V4，打开手动阀V11，关闭第二旁通阀V9，此时，引燃油模块02的回油会进入进油管道，回油直接循环进入主机，供油油泵6只需要补给一定差量的引燃油即可，此时，仅进油流量计量模块7工作，流经该进油流量计量模块7的引燃油流量就是主机的引燃油油耗；
7)主机停车后，PID模块压力设置降低，减少管内压力，引燃油模块02停止运行。
上述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (7)

1.一种用于船用低速双燃料柴油机的引燃油模块，连接于引燃油供给油箱与试车台外管路之间，其特征在于：所述引燃油模块成撬设计，集成了机械撬块及控制系统，包括采用管路连接起来的进油过滤器、供油油泵、进油流量计量模块、进油精滤器、回油稳压阀、回油流量计量模块、控制系统、阀件和仪表；
所述阀件用于控制所述引燃油模块内柴油的流向、截断及输送柴油，包括主进油阀、手动止回阀、主输出阀、主回油阀、回油手动止回阀和手动阀；
所述进油过滤器通过所述主进油阀与所述引燃油供给油箱连接，用于拦截柴油中的颗粒垃圾，避免硬质垃圾进入柴油机；
所述供油油泵连接于所述进油过滤器的下游，用于给柴油机输送引燃柴油，该供油油泵采用变频电机，能够根据不同负荷调整引燃油的供给流量和压力，以匹配不同型号的柴油机；
所述进油流量计量模块通过所述手动止回阀连接在所述供油油泵的下游，用于计量进油的质量流量并输出脉冲计量信号供分析计算引燃油油耗；该进油流量计量模块包括进油流量计FE、第一前截止阀、第一后截止阀和第一旁通阀，所述第一旁通阀与所述进油流量计FE并联，所述第一前截止阀连接在该进油流量计FE之前，所述第一后截止阀连接在该进油流量计FE之后；
所述进油精滤器连接在所述进油流量计量模块的下游，用于拦截柴油中的颗粒垃圾，避免硬质垃圾进入柴油机；
所述主输出阀连接在所述进油精滤器之后，下游连接所述试车台外管路；
所述回油稳压阀通过所述主回油阀连接在所述试车台外管路之后，用于吸收回油脉冲压力，稳定回油压力；
所述回油流量计量模块连接在所述回油稳压阀的下游，用于计量回油的质量流量并输出脉冲计量信号供分析计算引燃油油耗，该回油流量计量模块的下游通过所述回油手动止回阀连接所述引燃油供给油箱；该回油流量计量模块包括回油流量计、第二前截止阀、第二后截止阀和第二旁通阀，所述第二旁通阀与所述回油流量计并联，所述第二前截止阀连接在该回油流量计之前，所述第二后截止阀连接在该回油流量计之后；
所述的手动阀一端连接于所述回油稳压阀之后、回油流量计量模块之前，另一端连接所述进油精滤器之前、进油流量计量模块之后，形成旁通支路，用于回油旁通；
所述控制系统与所述供油油泵连接。
2.根据权利要求1所述的用于船用低速双燃料柴油机的引燃油模块，其特征在于：所述的进油流量计量模块和回油流量计量模块分别连接油耗计算设备，直接输出质量流量的脉冲消耗，精度达到千分之一。
3.根据权利要求1所述的用于船用低速双燃料柴油机的引燃油模块，其特征在于：所述的引燃油模块进行引燃油流量测量包括如下方式：
方式一，关闭所述旁通支路，开启所述进油流量计量模块测量进油流量，同时开启回油流量计量模块测量回油流量，引燃油消耗的质量流量等于所述进油流量减去所述回油流量的差值；
方式二，开启所述旁通支路，开启所述进油流量计量模块测量进油流量，同时关闭回油流量计量模块，引燃油消耗的质量流量等于所述进油流量。
4.根据权利要求1所述的用于船用低速双燃料柴油机的引燃油模块，其特征在于：所述的进油过滤器的过滤精度为200μm，所述进油精滤器的过滤精度为10μm。
5.根据权利要求1所述的用于船用低速双燃料柴油机的引燃油模块，其特征在于：所述的控制系统集成于一就地控制箱中，包括压力传感器、PID模块、PLC模块和变频器；该控制系统根据设定值自行进行调整，由所述压力传感器采集压力信号，输送给所述PID模块，该PID模块输出信号给所述PLC模块，由所述PLC模块控制所述变频器，从而控制所述供油油泵。
6.根据权利要求1所述的用于船用低速双燃料柴油机的引燃油模块，其特征在于：所述的管路用于输送引燃柴油，其采用304不锈钢材质制成且经过酸洗钝化处理，以避免管壁锈蚀的隐患。
7.根据权利要求1所述的用于船用低速双燃料柴油机的引燃油模块，其特征在于：所述的仪表安装在所述管路上，包括一次次仪表和二次仪表，用于监测所述引燃油模块的压力波动和为所述供油油泵提供控制信号源。
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