燃油粘度控制系统的概念

1、燃油粘度控制系统的概念 

　　总体的说，燃油控制似乎是一个温度控制问题，当然这对某一固定品种的燃油来说确是如此。但对不同品种的燃油，它们在温度相同的情况下，其温度差异很大。如果采用温度控制系统，为了控制燃油的最佳喷射温度，对不同品种的燃油必须重新整定燃油温度给定值。特别是对不同品种燃油混合在一起，更难确定最佳喷射温度所对应的温度值。所以，燃油进高压油泵之前，一般不采用温度控制，而是直接采用粘度控制。它以燃油粘度为被控量，根据燃油粘度的偏差值控制燃油加热器蒸汽调节阀的开度，或电加热器的接触器使燃油粘度保持恒定值。 

　　2、VISCOCHIEF粘度控制器的原理 

　　VISCOCHIEF系统是新一代可用于船上的燃油粘度自控控制系统。其粘度传感器和调节器无论在结构上还是在工作原理上与以往的NAKAKITA、VAF燃油粘度粘度控制系统有根本的区别。粘度传感器和控制器均用了单片机取代了常规的变送器和调节器。在系统中采用了SHS蒸汽加热装置，或者是EHS电加热装置，或两者配合使用。 

　　VISCOCHIEF燃油粘度控制系统如图。它主要是由EVT-10C粘度传感器、Pt100温度传感器、VCU-160控制器、SHS蒸汽加热装置和EHS电加热装置等部分组成。粘度传感器和温度传感器分别输送燃油加热器出口燃油的粘度和温度信号，两者将粘度和温度信号值按比例转换成标准电流和电压信号送到控制器。VCU-160控制器是一种具有比例积分控制归路的全自动控制装置，可以对燃油粘度或者温度进行定值控制，有柴油温度定值控制和重油粘度定值控制两种控制方式。如下图1所示 

　　2.1 EVT-10C粘度传感器 

　　EVT-10C粘度传感器由测粘计和单片机变送器两部分组成。如图2所示： 

　　2.2 粘度计 

　　粘度计是燃油粘度的测量装置。工作原理是基于流动燃油的粘性对其中振动杆振动幅度的衰减来进行测量的。当设计的振动杆几何尺寸使其振动频率等于强制振动频率时，讲发生共振。在这个振动频率上，振动杆的振幅值最大，给动力线圈通有与振动杆自振频率相同的交流电，则它将产生同频率的交变磁通。磁通的变化是振动杆振动，同时线圈4中产生感应电流。由于燃油具有粘度，燃油的摩擦阻力将会衰减振动杆振动的振幅，进而衰减感应电动势。检测线圈中感应电动势的下降值是与燃油粘度成正比的。 

　　2.3 单片机变送器 

　　粘度传感器内的单片机变送器把测量线圈产生的感应电动势讲数据放大后送入精密电压-频率转换器，它的输出的脉冲信号频率与输入电压严格成比例，实际上是起模数转换器的作用。该脉冲信号送到单片机内部定时器T0，记录单位时间脉冲数，该数值就反映了燃油粘度的实际值。 

　　2.4 Pt100温度传感器如图3所示： 

　　Pt100是一种热电阻式温度传感器。这种传感器工作原理是利用金属材料电阻值随温度升高而增大，字儿在检测范围内他们之间保持良好线性关系的特性制造的，利用测量电桥把测温元件电阻值变化转换为电压信号，该电信号与所检测的温度成正比。 

　　2.5 VCU-160粘度控制器 

　　VCU-160粘度控制器采用单片机，可以同时监视、控制、显示燃油温度和粘度，主要是由PI温度调节器和PI粘度调节器构成。由EVT-10C粘度传感器和Pt100温度传感器传来的信号来控制和显示燃油温度和粘度。由粘度控制器输出的信号传给蒸汽加热装置的蒸汽调节阀或电加热装置的接触器。可以对柴油进行温度定值控制，对HFO进行温度或粘度控制，两种控制方式在升温或降温过程中有升温速度的程序和降温粘度定值控制，而且还设有手动控制蒸汽调节阀调节方式。 

　　燃油的温度信号及粘度信号经A/D转换器进人单片机内部RAM，用于温度程序控制和粘度定值控制。速率选择及粘度给定均由外部电位器上的分压值给定，分别用以确定温度程序控制时的温升速率及粘度定值控制时的粘度给定值。 

　　本系统的输出量经D/A转换、V/I变换、伺服放大、电动操作器，最后控制由执行机构带动的蒸汽调节阀开度，以改变进入燃油加热器的蒸汽流量。燃油粘度值及给定值采用50个发光二极管组成的光柱来显示，也可以在电动操作器上读出。当单片机系统出现故障时，可以手操电动操作器控制蒸汽阀的开度以控制燃油粘度。 

　　该系统的工作过程是在温度较低时，单片机控制三通选择阀使柴油进人系统，同时起动温度程序控制，燃油温度会逐渐上升，当油温高于中间温度时单片机控制三通选择阀选择重油进人系统，此时仍进行温度程序控制，当温度达到上限温度值时转人粘度定值控制。 

　　2.6 SHS蒸汽加热装置和EHS电加热装置 

　　本系统可以采用SHS蒸汽加热装置，也可以选用EHS电加热装置或者是两者联合使用。在这三种加热装置中，只有EHS电加热装置没有手动控制方式，剩下两种都可以进行，DO、FO和手动三种工作方式，可靠性比较高。 

　　3、小结 

　　此型粘度控制系统具有控制方式简单，控制精度高的特点。由于采用高精度的温度传感器和粘度传感器，又采用了粘度和温度控制回路新方案，使用中不需要参数整定，大大提高了系统的动态控制精度，满足了系统对粘度控制的要求。随着计算机微处理器性能的增强，价格也不断的降低，使其性价比很高。由于本系统采用嵌入式开发，使得系统整体成本控制在有限范围内。外围设备都采用了目前市场上常见的一些元器件，比如温度传感器等成本均不高，进一步降低了整个系统的造价，使得该系统具有良好的性价比。它具有完善的自检、控制、显多种故障控制报警等功能，大大提高了系统的可靠性。
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