胡 靜，朱 娜

（1.公安海警學(xué)院，浙江寧波 315801；2.中國(guó)艦船設(shè)計(jì)研究中心，武漢 430064）

0 引言

艦艇分油機(jī)是一種用于分離待分油中的機(jī)械雜質(zhì)和水分，從而獲得清潔油料的專用輔助設(shè)備。分油機(jī)運(yùn)行狀況的好壞會(huì)直接影響供應(yīng)油料的質(zhì)量，進(jìn)而影響到主輔機(jī)設(shè)備的運(yùn)行，甚至還可能影響航行安全。艦艇分油機(jī)是一種重要的輔助設(shè)備，在艦艇油料質(zhì)量較差的情況下，可以通過(guò)分油機(jī)的工作獲得較為清潔的油料，確保艦艇燃油、滑油系統(tǒng)穩(wěn)定工作，保障艦艇的動(dòng)力供給和航行安全[1-3]。

1 分油機(jī)的工作原理及系統(tǒng)控制要求

分油機(jī)的凈化原理與重力場(chǎng)的凈化原理類似，即將待分油置于分離筒中，利用在離心力場(chǎng)中，待分油中的各種密度不同的物質(zhì)所受到的不同離心力（密度大的物質(zhì)受力較大，密度小的物質(zhì)受力較?。﹣?lái)將其與凈油分離。未經(jīng)凈化分離的燃油和滑油由凈油、水分和機(jī)械雜質(zhì)組成，其密度各不相同，凈油密度小于水分密度，水分密度小于機(jī)械雜質(zhì)密度。在高速旋轉(zhuǎn)的分離筒中，機(jī)械雜質(zhì)受到的離心力將是其重力的成百上千倍。當(dāng)待分油經(jīng)過(guò)進(jìn)油口進(jìn)入分離筒后，分離筒在高速旋轉(zhuǎn)的工況下，凈油、水分和機(jī)械雜質(zhì)開(kāi)始產(chǎn)生離心力，待分油會(huì)沿著離心力的方向發(fā)生分層。待分油中密度較大的機(jī)械雜質(zhì)和水分將被甩向轉(zhuǎn)鼓的最外圍；待分油中密度相對(duì)較小的凈油所受到的離心力較小，其將聚集于轉(zhuǎn)軸附近。隨著待分油源源不斷加入，上述分離過(guò)程不斷進(jìn)行，分離盤(pán)不斷地進(jìn)行分油動(dòng)作，分離筒中的分離水由水泵從分離水管路排出，機(jī)械雜質(zhì)通過(guò)排渣口順序排出，而剩下的凈油將會(huì)從凈油出口管路流出，從而達(dá)到將待分油中的雜質(zhì)和水分與凈油分離的效果。

艦艇分油機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)可用于船舶燃油和滑油的凈化處理，控制單元的核心是可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它接收各種外部監(jiān)測(cè)輸入信號(hào)，信號(hào)經(jīng)程序處理后，可用于控制各類電磁閥的通斷、電機(jī)的啟停等?？刂葡到y(tǒng)示意圖如圖1所示。

圖1 控制系統(tǒng)示意圖

分油機(jī)工作時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)。

1）進(jìn)行分離作業(yè)前，待分油通過(guò)手動(dòng)開(kāi)啟供油閥，確認(rèn)有油料供應(yīng)后，按下啟動(dòng)供油泵按鈕，使待分油進(jìn)入分油機(jī)外部循環(huán)。

2）手動(dòng)啟動(dòng)加熱器，使加熱器動(dòng)作，將待分油進(jìn)行加熱處理，并保持恒溫。

3）對(duì)污油入口溫度傳感器、污油入口壓力傳感器和分油機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器進(jìn)行檢測(cè)，只有在滿足分離條件并且啟動(dòng)分離程序后，待分油才通過(guò)污油入口電磁閥進(jìn)入分油機(jī)，否則分油機(jī)將無(wú)法啟動(dòng)。在分油過(guò)程中，檢測(cè)到待分油不滿足分油入口條件時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警，并且停止分油機(jī)工作。輪機(jī)管理人員排除故障后，分油機(jī)方可繼續(xù)工作。

4）手動(dòng)啟動(dòng)時(shí)序控制電機(jī)，時(shí)序控制系統(tǒng)開(kāi)始動(dòng)作。此時(shí)，通過(guò)程序延時(shí)控制，依次控制各個(gè)電磁閥動(dòng)作進(jìn)行分油。分油、排渣、再分油的過(guò)程可自動(dòng)循環(huán)。

5）工作水用于控制排渣口的開(kāi)啟和關(guān)閉。在進(jìn)行排渣程序之前將沖洗水注入分離筒中進(jìn)行清洗和趕油，以減少待分油的損失。進(jìn)行正常分離之前，需注入水封水，達(dá)到水封的作用，防止被分離油從出水管路流出。工作水、沖洗水和水封水來(lái)自高位水箱，由各自對(duì)應(yīng)的電磁閥控制。使用減壓閥使水壓保持在0.2 MPa～0.3 MPa，在控制器的作用下，系統(tǒng)用水可在不同的時(shí)刻進(jìn)入分油機(jī)。

6）停止分離程序。手動(dòng)停止分離程序時(shí)，會(huì)觸發(fā)一次全排渣，確保分油機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的清潔。排渣結(jié)束后，如果不停止分油機(jī)電機(jī)，分油機(jī)處于準(zhǔn)備就緒狀態(tài)，此時(shí)可以按下時(shí)序控制電機(jī)的啟動(dòng)按鈕，重新啟動(dòng)分離程序。

7）分油機(jī)電機(jī)停止。出現(xiàn)緊急停機(jī)或者由于報(bào)警原因而導(dǎo)致分油機(jī)電機(jī)停止時(shí)，會(huì)觸發(fā)一次全排渣時(shí)序，將轉(zhuǎn)鼓內(nèi)雜質(zhì)等排空以保持分油機(jī)轉(zhuǎn)鼓的清潔。

8）溫度傳感器用于監(jiān)測(cè)待分油進(jìn)口溫度是否在設(shè)定范圍內(nèi)，從而保證良好的分離效果，在低溫和高溫情況下，都會(huì)觸發(fā)溫度報(bào)警，并停止供油泵的供油，使分油機(jī)停機(jī)保護(hù)。在待分油進(jìn)口安裝有壓力傳感器，用于檢測(cè)待分油入口壓力，壓力過(guò)低時(shí)，會(huì)中斷分離程序，使分油機(jī)停機(jī)保護(hù)。在凈油排出管路上安裝有壓力開(kāi)關(guān)，監(jiān)測(cè)凈油輸出是否正常，在低壓和高壓情況下都會(huì)觸發(fā)綜合報(bào)警，并中斷分離程序，分油機(jī)停機(jī)。在工作水箱上安裝水位傳感器，當(dāng)水位過(guò)高時(shí)，會(huì)觸發(fā)報(bào)警，但不會(huì)中斷分離程序，分油機(jī)正常運(yùn)行，但報(bào)警指示燈閃爍報(bào)警，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警音，直至故障消除，手動(dòng)復(fù)位；當(dāng)水位過(guò)低時(shí)，會(huì)中斷分離程序，使分油機(jī)停機(jī)保護(hù)。

2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)的前提是對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行流程分析，完成時(shí)序控制流程圖的繪制，再根據(jù)控制系統(tǒng)的控制要求及前期硬件系統(tǒng)的配置和I/O資源的分配，最終完成程序梯形圖的設(shè)計(jì)和編寫(xiě)工作。

根據(jù)工作時(shí)序以及控制要求設(shè)計(jì)出了完整的具體時(shí)序控制流程圖，如圖2所示。

圖2 時(shí)序控制流程圖

3 系統(tǒng)調(diào)試

為了便于調(diào)試，利用組態(tài)王軟件設(shè)計(jì)了一套基于PLC的組態(tài)系統(tǒng)。組態(tài)王軟件具有易理解、操作簡(jiǎn)單、功能擴(kuò)展方便、開(kāi)放性良好等特點(diǎn)，具備監(jiān)視和記錄功能，能與PLC進(jìn)行良好的通訊，能快速進(jìn)行故障排除。系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果如下。

1）報(bào)警示例：分油機(jī)工作時(shí)，凈油出口壓力過(guò)低。

當(dāng)分油機(jī)的凈油泵通過(guò)凈油管路輸出凈油時(shí)，凈油管路中的凈油出口壓力傳感器動(dòng)作，實(shí)時(shí)檢測(cè)凈油出口壓力，當(dāng)壓力低于設(shè)定值0.1 MPa時(shí)，會(huì)觸發(fā)報(bào)警，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，凈油出口壓力報(bào)警燈變?yōu)榧t色報(bào)警狀態(tài)，同時(shí)，控制回路立即停止分油機(jī)工作，污油入口電磁閥停止待分油供應(yīng)，等待輪機(jī)管理人員排除故障。凈油出口壓力過(guò)低時(shí)，組態(tài)王界面如圖 3所示。

圖3 凈油出口壓力過(guò)低

2）停止程序：時(shí)序控制電機(jī)停止。

在停止時(shí)序控制時(shí)，會(huì)觸發(fā)一次全排渣，工作水電磁閥長(zhǎng)時(shí)間通電使活動(dòng)底盤(pán)落下，排渣口打開(kāi)，沖洗水電磁閥動(dòng)作進(jìn)水沖洗，確保分離程序停止后分油機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的清潔。同時(shí)，分油機(jī)處于待命狀態(tài)，隨時(shí)準(zhǔn)備重新進(jìn)入下一次分離時(shí)序。監(jiān)控面板上時(shí)序控制電機(jī)狀態(tài)指示燈變?yōu)榧t色停止?fàn)顟B(tài)。指示分離程序已經(jīng)停止工作，此時(shí)的組態(tài)王界面如圖4所示。

利用組態(tài)王跟PLC進(jìn)行聯(lián)機(jī)工作，結(jié)果表明：該P(yáng)LC梯形圖能夠?qū)崿F(xiàn)控制系統(tǒng)的要求，達(dá)到監(jiān)控分油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)、控制分油及故障報(bào)警的目的。

圖4 停止時(shí)序控制

4 結(jié)束語(yǔ)

未來(lái)海警艦艇在執(zhí)行高強(qiáng)度航行任務(wù)時(shí)，使用分油機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)可有效提升分油機(jī)的使用和控制效率。艦艇分油機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)既有助于凈化油料質(zhì)量，也利于艦艇機(jī)電部門(mén)人員監(jiān)控和管理分油機(jī)系統(tǒng)，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)、省時(shí)、省力的目的。該分油機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價(jià)值。