1、燃油粘度控制系統(tǒng)的概念
總體的說，燃油控制似乎是一個(gè)溫度控制問題，當(dāng)然這對(duì)某一固定品種的燃油來說確是如此。但對(duì)不同品種的燃油，它們?cè)跍囟认嗤那闆r下，其溫度差異很大。如果采用溫度控制系統(tǒng)，為了控制燃油的*佳噴射溫度，對(duì)不同品種的燃油必須重新整定燃油溫度給定值。特別是對(duì)不同品種燃油混合在一起，更難確定*佳噴射溫度所對(duì)應(yīng)的溫度值。所以，燃油進(jìn)高壓油泵之前，一般不采用溫度控制，而是直接采用粘度控制。它以燃油粘度為被控量，根據(jù)燃油粘度的偏差值控制燃油加熱器蒸汽調(diào)節(jié)閥的開度，或電加熱器的接觸器使燃油粘度保持恒定值。
2、VISCOCHIEF粘度控制器的原理
VISCOCHIEF系統(tǒng)是新一代可用于船上的燃油粘度自控控制系統(tǒng)。其粘度傳感器和調(diào)節(jié)器無論在結(jié)構(gòu)上還是在工作原理上與以往的NAKAKITA、VAF燃油粘度粘度控制系統(tǒng)有根本的區(qū)別。粘度傳感器和控制器均用了單片機(jī)取代了常規(guī)的變送器和調(diào)節(jié)器。在系統(tǒng)中采用了SHS蒸汽加熱裝置，或者是EHS電加熱裝置，或兩者配合使用。
VISCOCHIEF燃油粘度控制系統(tǒng)如圖。它主要是由EVT-10C粘度傳感器、Pt100溫度傳感器、VCU-160控制器、SHS蒸汽加熱裝置和EHS電加熱裝置等部分組成。粘度傳感器和溫度傳感器分別輸送燃油加熱器出口燃油的粘度和溫度信號(hào)，兩者將粘度和溫度信號(hào)值按比例轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流和電壓信號(hào)送到控制器。VCU-160控制器是一種具有比例積分控制歸路的全自動(dòng)控制裝置，可以對(duì)燃油粘度或者溫度進(jìn)行定值控制，有柴油溫度定值控制和重油粘度定值控制兩種控制方式。如下圖1所示
2.1 EVT-10C粘度傳感器
EVT-10C粘度傳感器由測(cè)粘計(jì)和單片機(jī)變送器兩部分組成。如圖2所示：
粘度計(jì)是燃油粘度的測(cè)量裝置。工作原理是基于流動(dòng)燃油的粘性對(duì)其中振動(dòng)桿振動(dòng)幅度的衰減來進(jìn)行測(cè)量的。當(dāng)設(shè)計(jì)的振動(dòng)桿幾何尺寸使其振動(dòng)頻率等于強(qiáng)制振動(dòng)頻率時(shí)，講發(fā)生共振。在這個(gè)振動(dòng)頻率上，振動(dòng)桿的振幅值*大，給動(dòng)力線圈通有與振動(dòng)桿自振頻率相同的交流電，則它將產(chǎn)生同頻率的交變磁通。磁通的變化是振動(dòng)桿振動(dòng)，同時(shí)線圈4中產(chǎn)生感應(yīng)電流。由于燃油具有粘度，燃油的摩擦阻力將會(huì)衰減振動(dòng)桿振動(dòng)的振幅，進(jìn)而衰減感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。檢測(cè)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的下降值是與燃油粘度成正比的。
2.3 單片機(jī)變送器
粘度傳感器內(nèi)的單片機(jī)變送器把測(cè)量線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)講數(shù)據(jù)放大后送入精密電壓-頻率轉(zhuǎn)換器，它的輸出的脈沖信號(hào)頻率與輸入電壓嚴(yán)格成比例，實(shí)際上是起模數(shù)轉(zhuǎn)換器的作用。該脈沖信號(hào)送到單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器T0，記錄單位時(shí)間脈沖數(shù)，該數(shù)值就反映了燃油粘度的實(shí)際值。
2.4 Pt100溫度傳感器如圖3所示：
Pt100是一種熱電阻式溫度傳感器。這種傳感器工作原理是利用金屬材料電阻值隨溫度升高而增大，字兒在檢測(cè)范圍內(nèi)他們之間保持良好線性關(guān)系的特性制造的，利用測(cè)量電橋把測(cè)溫元件電阻值變化轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，該電信號(hào)與所檢測(cè)的溫度成正比。
2.5 VCU-160粘度控制器
VCU-160粘度控制器采用單片機(jī)，可以同時(shí)監(jiān)視、控制、顯示燃油溫度和粘度，主要是由PI溫度調(diào)節(jié)器和PI粘度調(diào)節(jié)器構(gòu)成。由EVT-10C粘度傳感器和Pt100溫度傳感器傳來的信號(hào)來控制和顯示燃油溫度和粘度。由粘度控制器輸出的信號(hào)傳給蒸汽加熱裝置的蒸汽調(diào)節(jié)閥或電加熱裝置的接觸器。可以對(duì)柴油進(jìn)行溫度定值控制，對(duì)HFO進(jìn)行溫度或粘度控制，兩種控制方式在升溫或降溫過程中有升溫速度的程序和降溫粘度定值控制，而且還設(shè)有手動(dòng)控制蒸汽調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)方式。
燃油的溫度信號(hào)及粘度信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)人單片機(jī)內(nèi)部RAM，用于溫度程序控制和粘度定值控制。速率選擇及粘度給定均由外部電位器上的分壓值給定，分別用以確定溫度程序控制時(shí)的溫升速率及粘度定值控制時(shí)的粘度給定值。
本系統(tǒng)的輸出量經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換、V/I變換、伺服放大、電動(dòng)操作器，*后控制由執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)的蒸汽調(diào)節(jié)閥開度，以改變進(jìn)入燃油加熱器的蒸汽流量。燃油粘度值及給定值采用50個(gè)發(fā)光二極管組成的光柱來顯示，也可以在電動(dòng)操作器上讀出。當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以手操電動(dòng)操作器控制蒸汽閥的開度以控制燃油粘度。
該系統(tǒng)的工作過程是在溫度較低時(shí)，單片機(jī)控制三通選擇閥使柴油進(jìn)人系統(tǒng)，同時(shí)起動(dòng)溫度程序控制，燃油溫度會(huì)逐漸上升，當(dāng)油溫高于中間溫度時(shí)單片機(jī)控制三通選擇閥選擇重油進(jìn)人系統(tǒng)，此時(shí)仍進(jìn)行溫度程序控制，當(dāng)溫度達(dá)到上限溫度值時(shí)轉(zhuǎn)人粘度定值控制。
2.6 SHS蒸汽加熱裝置和EHS電加熱裝置
本系統(tǒng)可以采用SHS蒸汽加熱裝置，也可以選用EHS電加熱裝置或者是兩者聯(lián)合使用。在這三種加熱裝置中，只有EHS電加熱裝置沒有手動(dòng)控制方式，剩下兩種都可以進(jìn)行，DO、FO和手動(dòng)三種工作方式，可靠性比較高。
3、小結(jié)
此型粘度控制系統(tǒng)具有控制方式簡(jiǎn)單，控制精度高的特點(diǎn)。由于采用高精度的溫度傳感器和粘度傳感器，又采用了粘度和溫度控制回路新方案，使用中不需要參數(shù)整定，大大提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制精度，滿足了系統(tǒng)對(duì)粘度控制的要求。隨著計(jì)算機(jī)微處理器性能的增強(qiáng)，價(jià)格也不斷的降低，使其性價(jià)比很高。由于本系統(tǒng)采用嵌入式開發(fā)，使得系統(tǒng)整體成本控制在有限范圍內(nèi)。外圍設(shè)備都采用了目前市場(chǎng)上常見的一些元器件，比如溫度傳感器等成本均不高，進(jìn)一步降低了整個(gè)系統(tǒng)的造價(jià)，使得該系統(tǒng)具有良好的性價(jià)比。它具有完善的自檢、控制、顯多種故障控制報(bào)警等功能，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。
