專利名稱：油輪貨油加熱自動測控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于水路運輸技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景石油是一個國家的戰(zhàn)略資源，油品的穩(wěn)定供應是現(xiàn)代經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和社 會穩(wěn)定的基礎(chǔ)。世界經(jīng)濟的穩(wěn)步增長，直接刺激了能源需求量的逐步攀升，而 石油作為"工業(yè)的血液"是國民經(jīng)濟的動脈，它的許多特點決定了在未來的一段時 間里，它仍是一種難以替代的資源。當中東發(fā)現(xiàn)了大量的地下原油后， 一些石油壟斷集團和石油進口國紛紛在 中東投資開發(fā)油田，使全球原油產(chǎn)量大增，由此也剌激了油船船隊的發(fā)展。從60年代以來，由于中東石油的大量開采和輸出，以及世界各地發(fā)達國家的經(jīng)濟 迅猛發(fā)展對石油能源的依賴，促進了油船運輸業(yè)和制造業(yè)的發(fā)展。根據(jù)目前的經(jīng)濟和油船發(fā)展狀況，其研究重點是提高船舶運輸?shù)陌踩裕?經(jīng)濟性和防止海洋污染和大氣污染等問題，其中貨油的保溫和加熱問題已經(jīng)引 起廣泛的重視。在石油運輸中，是否需要在卸貨前進行加溫，取決于該貨油凝 點的高低。某些石油、燃料油和潤滑油的凝固點較高，因此在卸貨之前，必須 對其進行一定程度的加溫，才能將貨卸至岸罐內(nèi)。貨油加熱是用鍋爐的蒸汽經(jīng)固定的管系送至貨艙艙底設(shè)置的加熱盤管來進 行的。加熱盤管內(nèi)蒸汽凝結(jié)放出大量的熱，經(jīng)盤管壁傳遞給貨油，從而達到加 熱油的目的。貨油加熱過程中，鍋爐蒸汽提供的熱量被分成兩個部分。 一部分直接用于提 高油溫；另一部分熱量消耗于散熱損失，當油溫很高、空氣溫度和水的溫度很 低時，這部分熱量將大于溫升所需要的熱量， 一般情況下，散熱損失的熱量占 加熱所需總熱量的50%左右。實驗表明在溫升數(shù)一定時，供給的蒸汽量越低，加溫時間越長，散熱損失的 熱量越多，鍋爐消耗燃料量越大；而供給的蒸汽量越大，加溫時數(shù)越少，散熱 損失越少，消耗燃料量則越少。由此可得出結(jié)論高蒸汽量短時間加溫節(jié)省燃 料；低蒸汽量長時間加溫則浪費燃料。因此，為了在加溫中不浪費燃料而實現(xiàn)
節(jié)能的目的，可采用鍋爐高蒸汽量短時間加溫的方法。油輪貨油加熱一般都采用短時間快速加溫方式。操作人員在油輪啟航后起 動輔助鍋爐對貨油進行加熱，然后通過溫度表對貨油溫度進行監(jiān)控，當貨油溫 度達到一定值時，關(guān)閉鍋爐進入保溫過程；而當貨油溫度降低到一定值時，再 起動加熱系統(tǒng)。周而復始，直到油輪到達目的地進行卸貨。目前貨油加熱采用手工操作方法進行，主要有以下幾個缺陷。第一，油輪一般有十幾個貨艙，每個貨艙處于油輪的不同位置，保溫情況 各不相同，艙內(nèi)貨油溫度也有差異。這就要求各個貨艙加熱與保溫時間略有差 別，目前操作人員要一直對十幾個溫度表盤進行監(jiān)測，然后采用人工方法對蒸 氣管道閥門進行調(diào)節(jié)，自動化程度較低，勞動強度較大。第二，目前加熱與保溫時間由操作人員通過經(jīng)驗判斷。而貨油加溫與保溫 過程所受影響因素較多，例如航線、鍋爐蒸汽量，比熱、溫差和環(huán)境溫度等等。 僅通過經(jīng)驗，很難得到精確的加熱保溫時間。如果油輪到港時貨油凝固影響卸 油，停港時間延長，會得到港口方的巨額罰款。因此操作人員一般會有意延長 貨油的加熱時間。而這會帶來幾方面的后果， 一是燃料消耗過大，造成不必要 的經(jīng)濟損失，例如在航程較長的中美航線上運輸石油，要十五六天的時間才能 到港，加熱時間選取不當?shù)脑?，最多會浪費幾百噸的燃油；二是加熱時間過長， 會導致貨油溫度過高，貨油內(nèi)輕組分蒸發(fā)，造成油質(zhì)下降，蒸發(fā)出的輕組分最 終被排入大氣中，會環(huán)境污染，如果遇到火源甚至發(fā)生可燃氣體爆燃事故，對 油輪安全航行造成很大的威脅。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是提供一種自動化程度較高、勞動強度較小、燃料消 耗少、油輪航行安全的油輪貨油加熱自動測控裝置。本實用新型的技術(shù)解決方案是，油輪貨油加熱測控系統(tǒng)，是一套軟硬件相 結(jié)合的控制系統(tǒng)。硬件連接方式，如圖1所示。首先，由WDZ型溫度傳感器1測量貨油溫度， 傳感器產(chǎn)生0~5V的電壓信號；信號傳至PCI8360型數(shù)據(jù)采集卡2中轉(zhuǎn)換成數(shù)字 信號，采集卡插入計算機的PCI槽中與計算機連接；數(shù)字信號由加熱控制器3調(diào)用，程序計算出加熱時間，經(jīng)邏輯運算確定加熱還是保溫，并產(chǎn)生數(shù)字信號 傳回PCI8360型數(shù)據(jù)采集卡2;采集卡產(chǎn)生5V電壓信號傳至ZQDF蒸氣電磁閥 4，控制電磁閥的開啟和關(guān)閉，以此確定加熱盤管中是否通入加熱蒸氣。 結(jié)合圖2加熱控制系統(tǒng)軟件框圖，講述系統(tǒng)的操作步驟(1) 貨油裝船離港后，啟動貨油加熱控制系統(tǒng)，輸入本航次貨油名稱、貨 油初溫、終溫、加熱蒸氣壓力、航行時間。(2) 運行數(shù)據(jù)釆集系統(tǒng)，WDZ型溫度傳感器釆集溫度信號，經(jīng)PCI8360 型數(shù)據(jù)采集卡轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，被貨油加熱控制系統(tǒng)調(diào)用。(3) 控制系統(tǒng)經(jīng)過程序運算，計算公式為<formula>formula see original document page 5</formula>計算出開始加熱時間T,與結(jié)束加熱時間T2;程度通過運行時間函數(shù)toc產(chǎn)生 時間函數(shù)t， t從程序開始運行時開始計時。(4) 控制系統(tǒng)經(jīng)過邏輯運算。當KT,時，貨油加熱盤管的ZQDF蒸氣電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，沒有加熱，貨油處于保溫狀態(tài)。(5) 當t-T,時，程序生成"是"數(shù)字信號，經(jīng)PCI8360型數(shù)據(jù)采集卡轉(zhuǎn)換成 5V電壓信號，電壓信號傳遞給ZQDF蒸氣電磁閥，使電磁閥啟動，開始加熱。(6) 當1=12時，程序生成"否"數(shù)字信號，經(jīng)PCI8360型數(shù)據(jù)采集卡轉(zhuǎn)換成 5V電壓信號，電壓信號傳遞給ZQDF蒸氣電磁閥，使電磁閥關(guān)閉，停止加熱， 貨油轉(zhuǎn)入保溫階段，直至本次航行結(jié)束。(7) 油輪到港，貨油卸貨，本次加熱控制程序運行結(jié)束，關(guān)閉系統(tǒng)。 參數(shù)范圍本實用新型適用油輪型號為68000DWT、 72000DWT、 159000DWT;適用貨油種類為0"CX熔點《(TC的各類原油、重油；加熱蒸氣壓力范圍0.3-0.9MPa; 貨油溫度范圍0-80°C;WDZ型溫度傳感器主要參數(shù)測溫0-150。C，電壓信號0-5V; PCI8360型數(shù)據(jù)采集卡主要參數(shù)16路輸入，16路輸出，輸出信號5V; ZQDF蒸氣電磁閥主要參數(shù)輸入信號5V，最大蒸氣壓力1.6MPa。 本實用新型的所達到有益效果是(1) 本方案采用自動控制的方法，降低了操作人員的工作強度，提高生產(chǎn)效率。(2) 本方案中的貨油加熱時間計算系統(tǒng)，綜合考慮了影響加熱與保溫效果 的主要影響因素，能夠比較準確地預測出各油艙加熱所需時間。與目前方法相 比，具有節(jié)能、環(huán)保以及保證航運安全等優(yōu)點。(3) 在現(xiàn)有油輪上安裝本系統(tǒng)，具有安裝簡便，投資較低等優(yōu)點。


以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型進一步說明。圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型的加熱控制系統(tǒng)軟件框圖。圖中，l.WDZ溫度傳感器，2.PCI-8360數(shù)據(jù)采集卡，3.加熱控制器，4.ZQDF 蒸氣電磁閥。
具體實施方式
型號為68000DWT的油輪，在港口裝載ARDJUNA CRUDE OIL原油，原 油熔點為30.6"C。原油初溫為33'C,終溫要求39r。硬件連接方式，如圖1所 示。首先，由WDZ型溫度傳感器測量貨油溫度，傳感器產(chǎn)生0 5V的電壓信號； 信號傳至PCI8360型數(shù)據(jù)采集卡中轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，采集卡插入計算機的PCI 槽中與計算機連接；數(shù)字信號由加熱控制程序調(diào)用，程序計算出加熱時間，經(jīng) 邏輯運算確定加熱還是保溫，并產(chǎn)生數(shù)字信號傳回PCI8360型數(shù)據(jù)采集卡；采 集卡產(chǎn)生5V電壓信號傳至ZQDF蒸氣電磁閥，控制電磁閥的開啟和關(guān)閉，以此 確定加熱盤管中是否通入加熱蒸氣。結(jié)合圖2加熱控制系統(tǒng)軟件框圖，講述系統(tǒng)的操作步驟(1) 貨油離港后，啟動貨袖加熱控制系統(tǒng)，輸入本航次貨油名稱ARDJUNA CRUDE OIL、貨油初溫33°C、終溫45°C、加熱蒸氣壓力0.8MPa、航行時間90h。(2) 運行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，WDZ型溫度傳感器采集溫度信號，經(jīng)PCI8360 型數(shù)據(jù)采集卡轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，被貨油加熱控制系統(tǒng)調(diào)用，在程序界面上顯 示初溫33°C。 (3) 控制系統(tǒng)經(jīng)過程序運算，計算公式為 Af f一A計算出開始加熱時間T,與結(jié)束加熱時間T2;程度通過運行時間函數(shù)toe產(chǎn)生 時間函數(shù)t， t從程序開始運行時開始計時(4) 控制系統(tǒng)經(jīng)過邏輯運算。當K35h時，貨油加熱盤管的ZQDF蒸氣電 磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，沒有加熱，貨油處于保溫狀態(tài)。(5) 當t^35時，程序生成"是"數(shù)字信號，經(jīng)PCI8360型數(shù)據(jù)采集卡轉(zhuǎn)換成 5V電壓信號，電壓信號傳遞給ZQDF蒸氣電磁閥，使電磁閥啟動，開始加熱。(6) 當t-78h時，程序生成"否"數(shù)字信號，經(jīng)PCI8360型數(shù)據(jù)采集卡轉(zhuǎn)換 成5V電壓信號，電壓信號傳遞給ZQDF蒸氣電磁閥，使電磁閥關(guān)閉，停止加熱， 貨油轉(zhuǎn)入保溫階段，直至本次航行結(jié)束。(7) 油輪到港，貨油卸貨，本次加熱控制程序運行結(jié)束，關(guān)閉系統(tǒng)。
權(quán)利要求1.油輪貨油加熱自動測控裝置，其特征在于，由WDZ型溫度傳感器(1)、PCI-8360數(shù)據(jù)采集卡(2)、加熱控制器(3)和ZQDF蒸氣電磁閥(4)構(gòu)成，WDZ型溫度傳感器(1)與PCI-8360數(shù)據(jù)采集卡(2)連接，PCI-8360數(shù)據(jù)采集卡(2)插入加熱控制器(3)計算機的PCI槽中，PCI-8360數(shù)據(jù)采集卡(2)與ZQDF蒸氣電磁閥(4)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油輪貨油加熱自動測控裝置，其特征在于，WDZ 型溫度傳感器主要參數(shù)測溫0-150'C，電壓信號0-5V。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油輪貨油加熱自動測控裝置，其特征在于，PCI8360 型數(shù)據(jù)采集卡主要參數(shù)16路輸入，16路輸出，輸出信號5V。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油輪貨油加熱自動測控裝置，其特征在于，ZQDF 蒸氣電磁閥主要參數(shù)輸入信號5V,最大蒸氣壓力1.6MPa。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油輪貨油加熱自動測控裝置，其特征在于，本發(fā)明 適用油輪型號為68000DWT、 72000DWT或159000DWT。
專利摘要油輪貨油加熱自動測控裝置屬于水路運輸技術(shù)領(lǐng)域。油輪在運送高熔點貨油時，為到港時能順利卸貨，在航行中要采用蒸氣盤管為貨油加熱。目前各航運公司均采用人工操作的方式對貨油進行加熱，具有勞動強度大、耗費能源以及污染環(huán)境等缺點。本實用新型提供一套軟硬件相結(jié)合的控制系統(tǒng)，解決貨油加熱問題。系統(tǒng)由WDZ型溫度傳感器、PCI8360型數(shù)據(jù)采集卡、加熱控制程序、ZQDF蒸氣電磁閥等軟硬件組成。通過對溫度信號自動采集以及對加熱與保溫方式進行邏輯判斷后，對蒸氣電磁閥自動開啟或關(guān)閉，達到對貨油加熱控制的目的。本實用新型具有自動化程度高、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點，適用于0℃＜熔點＜80℃的貨油水路運輸過程中。
文檔編號B63J2/14GK201017226SQ20072001160
公開日2008年2月6日 申請日期2007年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月6日
發(fā)明者姜殿明, 岳丹婷, 李玉平, 楊國剛, 王躍輝 申請人:大連海事大學