船舶貨油泵自動卸載系統(tǒng)的常見故障分析及改進措施

摘?要：船舶貨油泵自動卸載系統(tǒng)是典型的電/氣結合的控制系統(tǒng)，由于其氣動控制較為精密和復雜，本文將著重剖析其工作原理和故障解決方法。

關鍵詞：船舶;自動卸載系統(tǒng);故障分析;改進

由于船舶貨油泵自動卸載系統(tǒng)發(fā)生故障時，故障原因較難排除，往往給船員帶來操作困難，這里針對其原理和常見故障進行了分析，并提出了解決辦法和改進措施。

一、系統(tǒng)工作原理

對于裝卸液體的船舶，比如油輪、化學品船、船舶貨油泵一般都安裝了自動卸載系統(tǒng)，以協(xié)助貨油泵卸貨，提高卸貨速率，縮短卸貨時間，并防止貨油泵空轉損壞設備。在泵房里，貨油泵的前一級管路上安裝了一臺大型的罐體，用于油氣界面的分離。在機艙里裝有真空泵，其管路一直連到罐體的頂部，在真空泵和罐體的管路上裝有電磁閥。在貨油泵的出口裝有自動卸載閥，用于貨油的卸載。

電氣部分：在貨控室的操作臺上，裝有轉換開關，控制真空泵的自動/手動啟停。在控制臺里，裝有6只壓力開關，通過電氣回路實現(xiàn)真空泵的自動控制和電磁閥的開關，并有報警輸出指示，電氣回路有觸點輸出給貨油泵的控制系統(tǒng)作為互鎖信號，但在操作臺上提供了切換開關供船員選擇。

氣動部分：在泵房的罐體上裝有氣動差壓變送器，其信號送到貨控室的操作臺上的氣動手動/自動選擇開關，當放到自動模式時，通過差壓變送器控制卸載閥B1的開關幅度，當放到手動模式時，通過操作臺上的氣動調(diào)節(jié)開關，直接控制卸載閥B1的開關幅度。氣動差壓變送器的氣源是1.4kg，其信號輸出是0.2～1.0kg，輸入差壓信號一般是0～600mmH2O，差壓變送器的信號同時輸出給壓力開關，低壓開關設定在0.25kg，高壓開關設定在0.75kg，當控制信號低于0.25kg時，系統(tǒng)低液位報警，真空泵停止，電磁閥關閉，此時罐體內(nèi)的液位在最低警戒線。當控制信號高于0.75kg時，真空泵和電磁閥都不可以操作。當控制信號在0.25kg～0.75Kg之間時，可以操作真空泵和電磁閥。系統(tǒng)正常運轉后，最終壓力會穩(wěn)定在0.6kg～0.7Kg左右，這時，罐體內(nèi)的油氣界面在最佳位置（50%左右），卸載閥開度穩(wěn)定，正常卸載。

二、常見故障及解決方法

（1）罐體內(nèi)液位不正常，差壓變送器不工作。差壓變送器是整個系統(tǒng)的自動控制核心，必須保證其正常工作。一般情況下變送器的輸入端故障較多，因為輸入端分別接在罐體的高端和低端，由于船舶運送的液體多種多樣，特別是半成品油，油品黏稠容易堵塞輸入端，應定期用壓縮空氣吹通。如果差壓變送器把高壓側作為參考液位，那么高壓側必須始終保持滿液位。對于變送器本體，如果氣源不夠清潔，變送器內(nèi)部的放大器單元和和噴嘴容易堵塞，應定期清洗，橡膠軟管長期使用也會老化變脆，開裂漏氣。如果變送器只是零位不準，可以根據(jù)實際液位調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕。

維護保養(yǎng)建議：變送器的測量范圍一般禁止船員調(diào)整，因為沒有專業(yè)的校驗設備，很難對量程進行恢復。

（2）卸載閥B1不動作。對于貨油泵自動卸載系統(tǒng)，氣動部分的難點就在于如何判斷引起卸載閥B1不動作的原因。氣動回路圖如下：

①輸入信號（讀表E10）低于0.5kg～0.6kg，從圖中可見，J5端是閥門定位器E2的輸入端，J5的信號來自差壓變送器或貨控室的手動調(diào)整旋鈕。因為對罐體的液位要求在50%～70%之間，所以E2的零位不同于其他系統(tǒng)設定在02kg動作。

②閥門定位器E2故障，E2有旋臂同B1相連，檢查是否松動脫落。E2本體是否故障的判斷方法：給E2的工作氣源設定到5kg（調(diào)節(jié)減壓閥E5讀表E6），給J5端手動加輸入信號，看E2的輸出端OUT1和OUT2的壓力是否切換（讀表E8和E7）如不切換，則必須檢修或更換E2。

③輔助開關閥E4故障，因從E2的輸出端氣流量與汽缸E1的容量不匹配，導致B1的開關動作遲緩，所以在這個系統(tǒng)里增加了兩只E4，用于提高控制B1的開關速率，另外B1的實際動作快慢可以通過速度控制器E9進行調(diào)整。在E4內(nèi)部，有一只過濾器芯，因氣源不純，有可能會堵塞過濾器芯，導致E4無輸出。

維護保養(yǎng)建議：應定期清洗過濾器芯。

④自鎖閥E3不動作。E3的輸入氣源壓力必須在3.5kg以上，否則，E3鎖死，無信號輸出給E9，E3的氣源來自J6端，由船舶的控制空氣罐提供，E3的作用是禁止氣源壓力不正常（過低）時操作自動卸載系統(tǒng)。

維護保養(yǎng)建議：E3的內(nèi)部有閥芯，彈簧和膜片，應定期保養(yǎng)，防止銹蝕、咬死。

⑤應急操作：當船員不能處理發(fā)生的故障時，系統(tǒng)提供了應急操作功能。打開三通閥E17排氣，操作三通閥E15給三通閥E16供氣，這樣，氣源直接給閥缸E1供氣，B1打開。要讓B1關閉，只要將氣源軟管從E16接到E17上，其余操作同上。

（3）貨控臺壓力表無B1的反饋指示。故障原因是閥門位置變送器B2的輸出端J4無信號。

輸出：解決方法：檢查B2的J2端是否提供了1.4kg的氣源。檢查B2的連桿是否同B1連接可靠。B2本體一般情況下不易損壞。

三、系統(tǒng)改進應用實例

永恒10輪是一艘希臘籍的油輪，150000噸級，到南通中遠船務大修。船舶自動卸載系統(tǒng)不工作，我對系統(tǒng)檢查后建議船東對電氣部分進行改造，改用電的防爆差壓變送器，加裝安全隔離柵，以保證泵房對電氣設備安全等級的要求，在貨控室安裝電的E/P轉換器，實現(xiàn)原有的控制功能，這樣，差壓變送器的故障會大大減小，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（1）產(chǎn)品選型：對原有的繼電控制回路改用PLC控制，產(chǎn)品選型及PLC框圖如圖2：

（2）施工過程：從泵房底部鋪設6根控制電纜到貨控室，安裝電的防爆差壓變送器，拆除CCR控制板，安裝新的控制箱。

（3）系統(tǒng)調(diào)試：主要調(diào)整壓力開關的整定值，變送器的量程范圍的設定，PLC邏輯關系的正確性。

（4）改造結果和設備運行反饋：該系統(tǒng)改造從鋪設電纜到系統(tǒng)測試運行僅用了一周時間，改造費用相對較低。其優(yōu)越性在于PLC的高穩(wěn)定性和免維護性，從機務半年后的郵件回復中得知，該系統(tǒng)改造后運行穩(wěn)定，未出現(xiàn)設備故障。因此，該系統(tǒng)的設備改造具有一定的推廣性。

四、小結

船舶貨油泵自動卸載系統(tǒng)的氣動控制相對其他單回路控制系統(tǒng)來說要復雜得多，船員要能對發(fā)生的故障能及時排除以保證系統(tǒng)的正常工作，專業(yè)維修人員要對系統(tǒng)的各部件進行專業(yè)的保養(yǎng)和調(diào)整，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。同時，隨著科技的進步，質(zhì)量更可靠的新產(chǎn)品不斷問世，專業(yè)服務人員要給船東提供產(chǎn)品升級換代的解決方案，以確保系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。

參考文獻：

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[2]吳震宇.湯敏油船大型貨油泵系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].船海工程，2012（04）.

作者簡介：時建鋒（1974—?），男，江蘇南通人，本科，工程師，研究方向：船舶自動化。