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燃油净油单元自动控制系统


DMU

§7-3

燃油净油单元自动控制系统

前言
? 离心式分油机的工作原理:
– 未经净化分离的燃油由纯油、水份和机械杂质组成,密度 各不相同,纯油密度<水分密度<机械杂质密度
– 置于高速回转的高速回转分离筒中。油、水和机械杂质所 产生的离心惯性力各不相同(远大于自身重力),就会

沿 着离心力的方向分层 – 机械杂质的离心惯性力最大,留在分离筒的最外圈;纯油 的离心惯性力最小,汇聚在转轴附近;水则位于两者之间 – 机械杂质、水份、纯油的离心惯性力要比本身的重力大几 千倍,使用离心分油机可以缩短燃油净化时间,提高净化 效果。

前言
? 离心式分油机的常见厂家型号

– ALFA-LAVAL
? FOPX型(老教材) ? SA816、SA821(教材\育鲲)

– Westfalia – 三菱

– 国内的南京绿洲等型号

前言
? FOPX型分油机的特点:

– 可作为部分排渣型分油机工作,在排渣期间待分 油也不切断进油
– 每次排渣其排渣口仅打开0.1S,排出量是分离片 外边缘与壳体之间容积的70%。 – 该分油机取消了比重环。

? 控制和监视系统采用WT200型水分传感器和以单片 机8031为核心的EPC-400装置。

前言
? 更新换代后的S型分油机的特点:
– 保留了FOPX 系列的特点和优点; – 分油工作期间,水分传感器不断检测净油含水量,判断油 水分离界面状态; – 若水分超标,则按预定时间进行一次排水 – 若进行一次排水后,含水量依然超标,再进行一次排水, 最多可连续排水5次; – 在设定的分油时间到后,控制置换水配合排渣口打开对分 离筒进行冲洗和排渣,既保证下次分油机净筒起动 – 在分油前需对待分油进行预定温度加热

? 控制和监视系统采用MT50水分传感器和以单片机为 核心的EPC-50控制器。

前言

§7-3 燃油净油单元自动控制系统

§7-3-1 分油机的组成及基本工作原理 §7-3-2 EPC-50分油机自动控制系统 §7-3-3 分油机控制系统的操作与管理

§7-3-1 分油机的组成及基本工作原理

向心泵

向心管

§7-3-1 分油机的组成及基本工作原理
1)正常工作过程
? 向心泵实际上就是扩压盘,将 液流动能转变成位能 ( 压力能 ) ? 排水管路上装有电磁阀;净油 管路上装有MT50型水分传感器, 随着排油进行,I→,直到触发 MT50 ,再由EPC?50决定打开 排水电磁阀开始排水,还是打 开排渣口I进行一次排渣,之后
油水分界面
置换水

入口 净油出口 水出 净油向心泵 水向心泵

I←

排渣口 滑动底盘

工作水
补偿水/密封水

S型分油机的结构原理

§7-3-1 分油机的组成及基本工作原理
2)最大排渣间隔时间原则 ? 若已到最大排渣间隔时间,而油水分界面仍离分离盘外侧 较远(含水分很少),但EPC-50型装置要进行一次排渣 操作

? 为减少排渣时油的损失,须接入置换水,使油水分离界面 到接近分离盘外侧表面
? 当MT50检测到水分时,或置换水供给到量时(流量+时 间原则,初始时设置),净油出口再打开排渣口进行排渣

§7-3-1 分油机的组成及基本工作原理
3)排渣过程 ? 正常分油期间,滑动底盘靠它下面高速旋转的工作水所产生 的动压头托起,密封排渣口,为了补偿工作水由于蒸发和漏 泄造成的损失,由补偿水管断续供水

? 若需排渣,管补偿水和工作水同时进水,打开泄水阀,工作 水动压头消失,滑动底盘下落,打开排渣口进行排渣
? 若开启水断水,大量水经垂直孔进入滑动底盘K下部空间, 再次把滑动底盘K托起封住排渣口,排渣结束

§7-3-1 分油机的组成及基本工作原理
4)部分排渣特点 ? 在整个排渣过程中,管P1进操作水的时间为3 s,而滑动底盘 K下落,即排渣时间仅为0.1s。在此时间内,将使分离盘外 侧的70%渣质和水的容量从排渣口排出 ? 由于排渣口打开时间很短,每次排渣排出的容量仅是分油机 里面容量的一部分,故叫部分排渣分油机,且在排渣时不必 切断进油。

§7-3-2

EPC-50分油机自动控制系统
工作水阀组 EPC-50

气动控制阀组 电机启动箱

S型SV15、 SV16同一根 管,供水量不 同,作用不同 P型,则两个 独立的水管

组成原理

§7-3-2
一、输入信号
1)水分传感器MT50

EPC-50分油机自动控制系统

? 该监控系统中很重要的部件,为电 容器结构,实际上是两个彼此绝缘 的同心圆筒,净油全部流过内圆筒 ? 20VDC使振荡器工作,产生固定 频率及幅值的交流电,该信号流过 电容器的电流大小完全取决于电容 器的介电常数ε(纯矿物油ε为2~4, 水的ε为 80)。 因为,ε↑,流过电 容器的电流↑(输出4-20mA)。 ? EPC?50每6s检测一次这个信号, 并决定是排渣或排水。如果振荡器 工作不正常,将会发出报警并停止 当时所执行的程序。
接EPC?50

圆筒形电容器

MT50型水分传感器的结构原理图

§7-3-2

EPC-50分油机自动控制系统

2)待分油压力传感器PT1
? 装在燃油加热器出口,待分 油控制阀V1的前端 ? 用于检测循环输送泵的出口 压力是否建立,是否可以进 行后续的分油操作 ? 判断加热器是否有油,是否 可以进行加热控制

? 传感器采用扩散硅(输出420mA)
? 控制器可根据其测量值判断 是否有断流(过低压力)或 管路堵塞(压力过高)

§7-3-2

EPC-50分油机自动控制系统

3)待分油温度传感器 TT1 、 TT2
? 一个是送至EPC-50的燃油温 控系统的PI调节器,控制最佳 分离效果所要求的燃油温度值 ? 二个是送至EPC-50,有数字 显示窗显示,同时检测待分油 温度是否超过上下限,当报警 时实现报警和保护控制

§7-3-2

EPC-50分油机自动控制系统

TT1 、 TT2采用两个Pt100温度传感器
?热电阻式,为补偿环境温度变化采用“三线 制”; ?结构与普通的有所不同,检测元件1直接插 入被检测介质中,不用壳体防护,以避免热 电阻与壳体之间的空气影响传热速度 ?为防止更换或检修时介质外逸,采用了特殊 的弹簧囊结构

?这种改进后的温度传感器的热惯性很小,能 及时感受温度的变化。

Pt100温度传感器结构原理图 1检测元件 5锁紧螺帽 2止回帽 6管路 3弹簧 7传感器 4导向管

§7-3-2

EPC-50分油机自动控制系统

4)净油出口压力传感器PT4
? 检测原理同PT1 ? 装在分油机净油出口,检测 出口背压

? 出现超限时,需调整相关分 油机状态,甚至需要检测分 油机内部。
? 不同时间段出现的超限还需 要注意油路或水路状态

§7-3-2

EPC-50分油机自动控制系统

5)排水压力传感器PT5
? 检测原理同PT1 ? 装在分油机排水出口,检测 出口背压

? 出现超限时,可以判断分离 盘是否到位
? 不同时间段出现的超限还需 要注意油路或水路状态

§7-3-2

EPC-50分油机自动控制系统

6)分油机转速传感器ST
? 磁脉冲检测原理,当有下列情况 发生,分油会自动停止并发出报 警:
机盖连锁开关

① 转速超高限 ② 转速低于下限 ③ 信号异常 ④ 分油机启动后,在预定时间 内没有达到预定转速范围
转速传感器 震动传感器

§7-3-2

EPC-50分油机自动控制系统

7)分油机震动传感器VT
? 可选,非标配 ? 一旦震动过大,控制器发出 故障停止信号,控制分油机 停止 ? 检测分油机异常不平衡状况 ? 共分为两个震动报警级别, 一级为发出报警级别,二级 发生时分油机按安全停止模 式自动停止 ? 震动报警应给予消除后方可 进行启动

§7-3-2
二、输出信号
1)工作水阀组
? 24V交流驱动

EPC-50分油机自动控制系统

? SV16控制补偿水/密封水,在 排渣口密封期间,断续通电 ? SV15控制开启水(开启水), 与待分油共用同一个进口,打 开排渣口

? S型SV15、SV16同一根管, 供水量不同,作用不同,P型, 则两个独立的水管
? SV10置换水,排渣前打开, 防止将净油排出

§7-3-2
2)气动控制阀组
? 24V驱动

EPC-50分油机自动控制系统

? SV1为进油电磁阀,控制V1缓 慢打开并供油,通电V1打开
? SV4净油电磁阀,控制V4,通 电V4关闭 ? SV4排水电磁阀,控制V5,通 电V5打开

§7-3-2
3)温度控制输出

EPC-50分油机自动控制系统

? 根据蒸汽加热、电加热、热油 加热方式来输出相应的控制信 号 ? 蒸汽加热、热油加热方式时, EPC-50通过私服机构控制加 热介质阀门的开度来调节加热 ? 电加热方式,需要配套相应的 电单元,实现温度控制 ? EPC-50根据加热的程度控制 V1三通阀动作

§7-3-2

EPC-50分油机自动控制系统

4)报警及继电器控制输出
? 包括循环泵电机的启停控制

? 分油机电机的启停控制
? 远程状态显示 ? 报警用的触点等

§7-3-2

EPC-50分油机自动控制系统

三、EPC-50控制器的组成

?电源
– 由滤波装置和多输出变压器实现 ?主控制板

– 安装在EPC-50控制箱内
?操作面板OP

§7-3-2
1) 面板按钮OP

EPC-50分油机自动控制系统
须按复位按钮才能撤消故障信号

待分油加热器按钮

程序起动/停止按钮

手动排渣按钮 面板激活指示 报警复位按钮

§7-3-2
1) 操作面板OP

EPC-50分油机自动控制系统

流程MIMIC图

参数设置及故 障查询显示

§7-3-2
2) EPC-50控制板

EPC-50分油机自动控制系统

– 位于控制箱内,包括电源、CPU、开关量/模拟量输入与 输出、通讯模块、扩展模块等。

§7-3-2
3) 电源

EPC-50分油机自动控制系统

– 来自分油机的启动箱变压器
– 220V AC

4) EPC-50控制箱和电机启动箱
– 具有循环输送泵和分油机的启动、停止按钮 – 具有紧急停止按钮

– 分油机运行模式选择开关(自动、手动、CIP)
– 分油机马达电流表 – 相关指示灯等

§7-3-2

EPC-50分油机自动控制系统

四、EPC-50分油机控制系统的控制过程

1)待分油的温度控制

– PI调节器闭环温度控制
– 若温度正常,三通阀V1缓慢打开,使待分油不冲击进油 – 但有故障或停止时V1立即进行切换转换,使待分油进行循 环加热

§7-3-2 EPC-50分油机自动控制系统 ALFA-LAVAL SA821
2)分油机时序控制 参见教材P140
非校准 启动 校准启动

§7-3-2

EPC-50分油机自动控制系统

3)EPC-50面板操作与参数调整
灯亮表明该OP与主控器已建立好通信联系

? 有三种参数类型:安装参数,工艺 参数,工厂设置参数
? 正常运行过程中,显示当前工况进 行到的时间 ? 报警发生时可查询报警信息 ? 可查询系统各传感器的测量值 详见设备的操作使用说明书

§7-3-2

EPC-50分油机自动控制系统

4)EPC-50中的报警控制与功能测试
灯亮表明有报警出现

? 可按“Enter”键后用“+”“-”键 进行翻看 ? 再按“Enter”键回复正常显示

可通过修改内部参数,使之偏离正常值,模拟发生故障报警,进行各项 功能测试,参见教材P143页表格进行报警册数。

详见设备的操作使用说明书

§7-3-2

EPC-50分油机自动控制系统

§7-3-2

EPC-50分油机自动控制系统

§7-3-2

EPC-50分油机自动控制系统

六、分油机控制系统排渣控制过程

? 分油机排渣时间间隔在10 min—63 min可调,具体排 渣间隔时间取决于待分油中含水量的多少:
a) 如果在63 min内待分油中含水量始终极少,没有达到触发 值,则先注入置换水,使油水分界面向里移动;当净油 中含水量达到触发值时,电磁阀动作输入补偿水和工作 水,进行排渣 b) 如果在10min到63min净油中含水量就增加到触发值,即 油水分界面已经内移到接近分离盘外侧的边缘,可正常 排渣

§7-3-2

EPC-50分油机自动控制系统

c) 如果在10 min内净油中含水量就达到触发值,此时要控制 排水电磁阀向外排水(20s),油水分界面不断外移,净 油中含水量迅速下降 d) 若排水后,仍在10 min内,净油中含水量又达到触发值, 则要关闭排水阀进行一次排渣 e) 如果排水阀打开120s净油中含水量未能下降到低于触发 值,要关闭排水阀进行一次排渣 f) 排渣后,净油中的含水量又较快地增至触发值,且e), 则再一次关闭排水电磁阀进行一次排渣后,停止待分油 进分油机,发出声光报警

§7-3-3

分油机控制系统操作与管理

1)分油机手动启动与停止
① 检查电源是否正常、油底壳液位是否正常,出油管路的 阀是否正常
② 启动分油机燃油供给泵,将蒸汽阀打开,按下OP上的加 热按钮 ③ 温度达到要求后,按Seperation/Stop激活EPC-50,连续回 答显示窗出现的几个问题后,启动分油机马达 ④ 待转速达到全速且油温正常后,EPC-50控制系统将自动 进入分油启动程序直到分油机正常分油 ⑤ 观察分油机有无异常的震动或噪声,通过OP上的显示数 据判断分油机状态,若一切正常,说明分油机开始正常 工作

§7-3-3

分油机控制系统操作与管理

2)分油机手动停止
① 若期间发生故障或需要停止分油机时,可再次按下 Seperationg/Stop,实现手动停止控制,对应的黄色指示 灯闪烁 ② 自动启动排渣程序,排渣完成后,黄色指示灯常亮,绿 色运行指示灯熄灭,数码管显示“Stop”
③ 若加热器由EPC-50控制,则停止加热

④ 油温下降时,供油泵自动停止运行
⑤ 当分离设备完全停止运转时,显示“Standst”

§7-3-3

分油机控制系统操作与管理

2)控制系统在使用中的注意事项
① 观察分油机有无异常的震动或噪声
② 通过OP上的显示数据判断分油机状态 ③ 在未找到故障原因及消除故障前禁止打开分油机 ④ 若分油机的工作电流正常工作后一直较大,说明跑油, 要停止分油机进行检查 ⑤ 定期检查各传感器、阀、控制空气压力等

§7-3-3
3)故障处理

分油机控制系统操作与管理
(参见Alarms and Fault Finding文档)

① 传感器故障、参数越限、状态设备故障
② 确认报警信息

例1分油机常见的跑油故障(OIL LEAKING FROM BOWL)
① 补偿水供应系统中的滤网堵塞,清洁该滤网 ② 补偿水系统中没有水,检查补偿水系统的来源及阀状态

③ 水分传感器测量误差偏大,造成系统进行频繁排渣
④ 滑动圈堵头破损,密封不严 ⑤ 开启水阀关闭不严,造成排渣口打开

§7-3-3

分油机控制系统操作与管理

例2引起分油机振动的原因

1,排渣时渣没排干净,粘在分离筒壁上。 2,分离筒安装不正确。 3,分离筒内叠片数不够,叠片松动。 4,向心泵高度位置不对。 5,立轴弯曲。 6,轴承损坏或磨损。 7,分油机底脚避振器损坏。 8,立轴上部轴承减振弹簧断裂。

ALFA-LAVAL SA821

ALFA-LAVAL SA821

ALFA-LAVAL SA821

ALFA-LAVAL SA821
1 启动前

1.1 检查分油机的装配是否正确和连接的 电源电压频率是否合适,EPC-50控制单 元必须处于开的位置。

1.2 检查滑油油底壳油位,如果有必要, 在运转前从加油孔加油。 1.3 检查空气阀压力 1.4 检查水压

ALFA-LAVAL SA821
2 模式选择

“自动”模式用于全自动或全自动遥控 控制,如下:
EPC—50有控制油泵权限 EPC—50有控制加热器权限 EPC—50有控制震动监视器权限

“CIP”模式被用于清洗设备

ALFA-LAVAL SA821
3 手动启动

1)在泵的启动器上开供油泵
2)在分油机面板上按加热器按钮。 (如果使用)

ALFA-LAVAL SA821

3)按下“分油”键去激活EPC—50 4)初次启动,通过显示屏的提示回 答一些相关的问题,确定分油机状态, 便于初始化:

如果分离桶被拆除,按“+”键
如果分离桶被拆除,并正确组装, 按“+”键 如果分离桶被清洁,按“+”键 否则按“-”键确认

ALFA-LAVAL SA821
3)按下分油机启动按钮 4)听和观察: 震动现象,是否度过共振区

若震动加剧不减,按下紧急停机 按钮并站远一些,直到震动消除。
当速度感应器显示零速时,紧急 停机按钮、报警复位按钮才能复 位。

ALFA-LAVAL SA821
5)只有当分油机全速运转时分油机的 速度和“启动”才能相应的在显示屏 中显示。 6)通过按‘+’键在显示屏上调出 “TT1”,来检查供油温度。

7)等待直到供油温度正确:
重油:98℃ 滑油:95℃(trunk engines)、90℃ (cross-head engines) 柴油:40 ℃

ALFA-LAVAL SA821
8)当分油机转速、油温度合适后,按下启动/停止按 钮启动开始分油。 9)参照手册,调整待分油背压至正常运转值。

ALFA-LAVAL SA821
4 运转时的操作

ALFA-LAVAL SA821
5 系统停止操作

1)在面板上按“停止”键停止分油 机,黄色指示灯闪亮
2)进行排渣,直到黄色指示灯常亮, 排渣结束 3)表示分油机工作的绿灯熄灭,显 示屏显示“Stop”

4)加热器电源自动被断开,供油泵 电源自动关闭。
5)当分油机完全静止时,显示 “Standst/静止”

ALFA-LAVAL SA821
注意:

? 不能用停止马达的方式来停分油机 ? 不要通过手动排渣来清洗分离桶 ? 如果不是剧烈震动引起系统被切断,不必等分油机慢下 来再重新启动 ? 分油机未停止、电源未切断之前不能拆卸检修分油机

ALFA-LAVAL SA821
4 紧急停机

1)如果有紧急状态出现,按紧急停机按 钮并离开分油机,直到分油机完全静止 才能返回

ALFA-LAVAL SA821
5 如果水分传感器失灵 ① 在EPC上设置Pr4参数,转到备用模式 ② 系统仍旧能够启动 ③ 排渣时间自动设定为15分钟

④ 水只能在排渣的时候排出
⑤ 24小时后会有提醒的警报出现。

ALFA-LAVAL SA821
6 手动应急操作(须有经验) ① 确保分油系统所有的手动阀都处于正确的位置。 ② 在控制单元上选择开关至手动位置。 ③ 部分元件采用跳线直连已启动或禁止相关动作

④ 手动把油加热到合适的分油温度
⑤ 按照时序手动控制分油机的启动、停止、排渣等操 作相关的电磁阀动作 ⑥ 手动操作期间,温度、流量和背压必须保持稳定

Westfalia Separator

Westfalia Separator has manufactured centrifugal separators for more than 100 years. Today, the company is one of the market leaders in centrifugal separating technology. The name Westfalia Separator stands for top product quality and excellent service. This is guaranteed by the DIN ISO 9001 quality system.

Westfalia Separator
OSD OSD OSD OSD 6/3 6/4 6/5 6/6 OSD OSD OSD OSD 35/20 35/25 35/30 35/35

OSD OSD OSD OSC

18/8 18/10 18/15 18/18

OSD 60/40 OSD 60/50 OSD 60/60

Westfalia Separator
OILY WASTE WATER WATER
FI DPISH PAH

TRANSFER PUMP

UNTREATED FUEL
P
PIALH FI

TREATED FUEL

LSHH

SLUDGE CHANNEL SLUDGE PUMP SLUDGE OUTLET (OILY)
LSH

LSL

CENTRIFUGAL SEPARATOR

Westfalia Separator
OILY WASTE WATER

WATER

M
DPISH

FI

PAL

TRANSFER PUMP

HEAT EXCHANGER

TC

UNTREATED FUEL
P
FI PIALH LSHH

OIL PREHEATER

TREATED FUEL

SLUDGE PUMP OILY SLUDGE

SLUDGE CHANNEL
LSH

LSL

CENTRIFUGAL SEPARATOR

Westfalia Separator
OPERATION WATER WATER WASH WATER WASH WATER PRE- HEATER M
TC TI FI

UNTREATED FUEL RETURN

DEMULSIFIER
LI

M

LAL PAL

DEMULSIFIER BUFFER TANK

PISTON DOSING PUMP TRANSFER PUMP

PI

DPISH

HEAT EXCHANGER

OIL PREHEATER

M
M

TALH

TI

M

TAL

TI

UNTREATED FUEL

TC

TI

TREATED FUEL
FI

MULTI-STAGE MIXER STAGE 1 OILY WASTE WATER

PIAL

MULTI-STAGE MIXER STAGE 2
PIALH PIALH

CENTRIFUGAL SEPARATOR STAGE 1

CENTRIFUGAL SEPARATOR STAGE 2

LSHH

SLUDGE PUMP OILY SLUDGE

SLUDGE CHANNEL
LSH

LSL

结束!


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