船舶壓載水系統閥門驅動裝置的若干分析

于淼　于生淵

摘要：隨著我國科技技術的快速發展，船舶事業的發展水平越來越高，船舶壓載水系統應用的閥門驅動裝置，功能和類型也在不斷的增多。船舶壓載水系統主要是通過不同部位壓載水艙灌注的方式或排出的方式，實現來調整船舶運行過程中的浮態，而閥門驅動裝置則是配合船舶壓載水系統的操作，進行遠距離、快速、準確性的管道閥門控制，以使得船舶操作系統能夠進行穩定的運行。

關鍵詞：船舶壓載;系統閥門;驅動裝置;水系統

中圖分類號：U664

文獻標識碼：A

文章編號：2095-6487（2019）03-0004-02

0引言

近年來，因受到智能化技術、人工智能自動化技術快速發展的影響，船舶行業對船舶壓載水系統閥門驅動裝置的要求逐漸增多，先進技術的發展促使閥門裝置在不斷的改進和優化，轉型升級實現了從單一手動裝置方式轉變為電動裝置、手動裝置、氣動裝置、液壓裝置和電液裝置等類型。由于各個閥門驅動裝置的應用功能和應用范圍各不.相同，通過發現船舶壓載水系統的實際需求，選擇合理的閥門驅動裝置進行運用，才能確保船舶壓載水系統的整體效果。因此為了有效保障船舶壓載水系統閥門驅動裝置的使用效果，需要對船舶壓載水系統閥門驅動裝置的類型進行合理探析，充分發揮閥門驅動裝置的優勢作用。

1船舶壓載水系統閥i門驅動裝置的概述

1.1船舶壓載水系統閥i門驅動裝置的簡介

本套裝置結構上依據的是外加動力，來啟動和關閉閥門的裝置，使得閥i]操作能夠實現自動化的控制和操作，進一步提升閥門驅動裝置控制的效率[1。根據當前的船舶壓載水系統閥門驅動裝置輸出軸主要的運動方式歸納分類，主要類別是分為多圈回轉式閥門驅動、部分回轉式閥門驅動與直線往復式閥門驅動等類型，選擇閥門驅動裝置實際過程運用時，應根據船舶壓載水系統的輸出軸運動方式要求和實際操作需求相結合綜合評判最佳種類，防止出現船舶壓載水系統與閥門驅動裝置互不適用的情況[2]。

1.2船舶壓載水系統閥[門驅動裝置的發展歷程

通過資料查閱可知，傳統的船舶壓載水系統往往都是采用的閥門驅動設備，多為單一化的手動裝置，缺點是整體的驅動過程需要提供非常大的物力、人力，占用較高的成本，閥門控制的準確性和及時性也難以保障，從而致使閥門驅動裝置開始向著自動化的方向轉型突破。通過技術突破和研究創新，在經過長期的研發和改進下，以自動化技術為基礎核心組成的電動裝置、氣動裝置、氣液聯動裝置和電液聯動裝置，逐漸應用于船舶壓載水系統中，這些結合了自動化技術的閥門驅動裝置，與傳統手動裝置方式相比，安全性和穩定性方面都有著顯著提升，且一定程度上優化了船舶壓載水系統的使用性能，因此促使這些技術替代傳統手動裝置方式，成為了目前船舶壓載水系統的主要應用閥i]驅動裝置。

2船用壓載水處理系統現狀

2.1國內外壓載水處理系統研發情況

目前，國際上已有不少研發團隊和組織整合了已有的豐富的資源來研發壓載水處理系統，全球范圍內已成功開發或正在研制的系統達60多種。根據IMO資料，截止2010

年10月，有27個壓載水處理系統獲得初步批準，其中18個獲得最終批準，包括瑞典AlfaLaval公司的PureBallast系統，韓國Techcross公司的Electro-Clean系統，日本Hitachi公司的Clear?Ballast系統等。

國內研發壓載水處理系統起步相對較晚，主要研發單位有青島雙瑞公司、中遠集團與清華大學、大連海事大學和青島海德威公司等。其中青島雙瑞公司研發的Balclor系統和清華大學合作研發的壓載水處理系統，都已通過了IMO最終審批認可。此外，我國還有幾個廠家正在研發試驗壓載水處理系統，在全球競爭中邁出了堅實的步伐。

2.2已通過型式認可的壓載水處理系統

船上安裝的壓載水處理系統必須得到主管機關簽發的型式認可證書，以確認其符合公約規則D-2排放標準。截止2011年6月，至少有17個壓載水處理系統獲得相關主管機關的型式認可。以下介紹的是3個獲得型式認可證書的壓載水處理系統[3]。

2.2.1VOS系統

VOS（Venturi Oxygen?Stripping）壓載水處理系統通過美國NEI公司設計研發，2007年10月該系統通過了美國船級社（ABS）的技術審查，并順利獲得了利比里亞船級社簽發的型式認可證書，從而誕生了世界上第一個獲得型式認可的船舶壓載水處理系統。VOS壓載水系統原理是采取破壞細胞壁的形式殺滅壓載水中的生物和病原體。該系統分兩級處理：①物理處理，在壓載水入艙前使用物理處理法對水生物實施初步分離。②文氏管脫氧處理，當吸入的壓載水流經安裝在壓載管路上的文氏管噴射器時，主要依靠空化現象發生反應，并伴隨間接式噴入由制氮裝置化學反應制造氮氣，使壓載艙空間形成低氧環境，進而就可以實現很大程度上的降低水生物的生存率。相關的技術已在實船試驗中得到實踐驗證，實驗結果很好，符合IMO的壓載水排放標準。

2.2.2Pureballast系統

PureBallast這套壓載水處理系統是誕生于瑞典制造商AlfaLaval機構的研發產品，早在2007年就獲得IMO的最終批準，成為了首個得到[MO最終批準的壓載水處理系統。2008年6月，挪威船級社（DNV）代表挪威主管機關簽發了該系統的型式認可證書。PureBallast系統采用了固一液分離及紫外線滅活兩種技術，可以脫離任何化學成分的藥劑。

3船舶壓載水系統閥i門驅動裝置的類型

3.1手動裝置

船舶壓載水系統的基本類型之一就是依賴手動，其裝置主要是采用調駁閥箱進行運用的，這種調駁閥箱是通過集成各個多個閥組構建的集合體，依賴與人力驅動的實際操作，可以進行船舶壓載水系統的操作配合。手動裝置方式的整體結構設計是非常簡單的原理，操作比較易控制，普遍推廣在各種小型船舶壓載水系統使用，如果是壓載艙非常多的船舶中的進行使用的話，有必要結合實際采取管路延長長度，由此限制了這種裝置使用量級，僅限于小型的船舶內使用，不太能夠在大型船舶壓載水系統中發揮優勢。近幾年來，伴隨著自動化控制和智能化控制的需求影響，手動閥門驅動裝置的方式逐漸被時代拋棄，無法很好的滿足更高的需求，不可避免的一步步退出船舶壓載水系統的閥門驅動裝置主流應用類型。

3.2電動裝置

電動裝置是依靠電力進行閥門關閉和調節的閥門驅動裝置，通過對比電力裝置和常見的手動裝置性能，可以總結歸納出優點有以下幾方面：啟動快、關閉快、控制性高、操作簡單的使用優勢，可以對直流、交流、短波、脈沖等信號進行有效采集，從而滿足船舶壓載水系統的控制需求。電動裝置雖具有較多的使用優勢，但受到電動裝置以電力為驅動能源的操作方式，導致電動裝置的機械化效率為30%～60%左右，且同時容易因電源電壓與頻率變化的影響，出現船舶壓載水系統協助操作穩定性低的情況。一般情況下，電動裝置不適用于潮濕嚴重的船舶壓載環境中，實際運用時應盡量采用干式電動裝置，而在防爆場合應用時，也應當盡量選擇防爆型電動裝置。

3.3氣動裝置

船舶配備了基本的壓縮空氣系統，采用氣動裝置使用壓載水系統，可以通過空氣壓縮系統獲得氣源。中氣動裝置為低壓壓縮空氣，壓力一般低于0.8MPa，源可以直接排放到大氣中，不會產生任何對大氣環境的污染。氣動裝置用于船舶壓載水系統，控制閥門的速度相對較高，如果用于中小型船舶，應安裝速度控制閥的速度調節控制。由于氣體氣動裝置在過程中使用時可以壓縮、關閉啟動裝置，可以對船舶壓載水系統起緩沖作用，這非常有利于壓載水系統的安全使用。

3.4液壓裝置

兩種液壓鋼的液壓裝置結構和液壓馬達執行結構，鋼結構用于實現液壓往復運動，液壓馬達結構用于實現旋轉運動。液壓裝置結構相對致密，體積小，傳動穩定性和可靠性高，可適用于壓載水系統中的大直徑、高壓流體管道。采用液壓裝置使用壓載水系統，應相應配置液壓泵站，并需要嚴格調節液壓泵與液壓裝置的距離，避免管道泄漏問題造成很大的環境污染事故。

4結束語

綜上所述，作為船舶壓載水系統的基本組成部分，閥門驅動裝置應用的合理性和水平直接影響著船舶壓載水系統的運行安全。閥門驅動裝置一旦不適合船舶壓載水系統，將不可避免地降低船舶壓載水系統的運行穩定性和安全性。目前，由于船舶壓載水系統中出現了閥門驅動裝置，傳統的手動控制方法已逐漸被取代。在使用閥門驅動裝置輔助船舶壓載水系統時，不僅要嚴格控制閥門驅動裝置的質量，還要根據船舶壓載水系統的應用類型和特點選擇閥門驅動裝置水系統。氣動裝置，保證壓載水系統閥門控制的準確性。

參考文獻

[1]路海晉.李曉晨.船舶壓載水系統閥門驅動裝置的現狀[J].黑龍江科技信息，2015（24）：16-18.

[2]蔡琴.范鈞.應用于船舶的電力推進驅動裝置設計[J].船舶科學技術，2016（8）：13-17.

[3]林銳，李瑋，陳濤等.船舶壓載水系統閥門驅動裝置的現狀[J].流體傳動與控制，2009（6）：53.