現場條件下耙吸船疏浚儀表的校驗方法

李軍，馮晨，趙麗娜

（中交天津航道局有限公司，天津　300450）

現場條件下耙吸船疏浚儀表的校驗方法

李軍，馮晨，趙麗娜

（中交天津航道局有限公司，天津300450）

耙吸挖泥船施工期間主要依靠各種施工儀表顯示的數值監控船舶施工狀態，而目前船舶配置的國產儀表在出廠時一般只校驗零位，不對其斜率（靈敏度）進行檢測，造成儀表讀數與實際值存在差異的可能性增加，需要定期進行校驗。根據相關規范，各儀表的校驗條件較為嚴密，船舶在日常施工生產中較難進行。文中闡述了船舶如何利用現場條件，在日常施工期間進行儀表的簡易校驗，確保參數的準確性，保證船舶施工效率與安全。

耙吸船；儀表；簡易檢驗

0　引言

耙吸式挖泥船具有靈活、便捷、高效等特點，是當今疏浚界的主力施工船舶。船舶施工過程中主要依靠各種疏浚監控儀器儀表來判斷船舶施工狀態，以確保施工安全和生產效率。然而目前船舶配置的監測儀表在出廠時一般只校驗零位，而不對其斜率（靈敏度）進行校驗，造成儀表讀數與實際值存在差異的可能性增加。同時，船舶施工條件惡劣，也會影響儀表的正常使用，準確性降低。要確保疏浚儀表的準確性就需定期進行校驗與調整。

根據相關規范，各儀表的校驗條件較為嚴密，部分試驗還需要特殊儀器或設備，加之由于船舶在設計建造時未有預留相應的校驗接口，使船舶在日常施工生產中較難對各儀表進行正規檢驗，所以船舶在有限的條件內要精確、正規地校驗儀表的準確性基本是不可能的。本文闡述了在現場條件下對船舶施工生產密切相關的真空表、密度表、流量計的簡易校驗方法，其方法與正規校驗有所區別，但誤差相對較小，且操作簡單，方便船舶工作人員根據工況隨時校驗，對船舶施工監控、工藝優化與船機安全具有重要意義。

1　吃水校驗

以船舶吃水作為基點，對儀表進行校核。首先確保吃水傳感器的準確，對吃水進行校核。

在天氣良好、海面平靜時，人員利用交通船對船舶水尺標志進行觀測，船體艏、舯、艉的左、右兩舷共6處。觀測時，水線到達標志上某數字的下邊緣，表示該處的實際吃水，當水面有波動時，應根據若干次觀察所得的平均值確定實際吃水。在確定吃水后利用高頻電話與駕駛臺溝通，對艏、艉兩側4個數據進行核對，核對調整無誤后通過計算得出船舯吃水再與船舶顯示的船舯吃水進行核對[1]。

2　流量計校驗

2.1專業試驗校驗方法

按照中國交建企業標準Q/ZJGF SJ 016—2011《挖泥船泥漿電磁流量計技術要求》[2]，在疏浚船舶中，絞吸船通常采用染色法進行校驗，即首先確認吸口到排出口的距離，當泥泵運行至一定轉速，流速穩定后，將裝有染色劑的玻璃瓶投入吸口，玻璃瓶在經過泥泵時會被打碎，同時將水染色，計算染色劑從吸口到排出口所用的時間，從而計算水在管路中的流速，與儀表顯示的流速進行對比[2]，這種方法通常需要有相對較長的排泥管線，否則會產生較大誤差。由于耙吸船結構與施工工藝的原因，此法并不完全適用。

2.2簡易校驗方法

可把泥艙看作一個大型水池，記錄滿艙前單位時間內的艙容變化，計算出平均流量。校驗時需分別對左、右流量計進行校驗，先利用一側泥泵往艙內抽入海水直至滿艙，記錄相應時間，然后下載此時段的數據。

由于記錄的時間可能與電腦的系統時間有誤差，且合泵前期的數據波動較大，滿艙前的艙容及排水量數據也會由于船舶橫縱傾帶來誤差，所以需要對數據進行篩選，截取合泵后一段時間與接近滿艙前的數據進行校驗（圖1）。

記錄下此線段的起始點和終止點的時間t和艙容v，利用V流量=（v2-v1）/（t2-t1），計算出流量，然后與此時間段內的流量平均值相比較，進行校驗。之后再利用相同方法對另一側流速計進行校驗。表1為在煙臺西港項目施工的通恒輪進行簡易校驗的數據。

圖1　滿艙前排水量曲線Fig.1　Curve of displacement before full load in hoppers

表1　通恒輪流量計校驗數據Table 1　Calibration data of flowmeters on TSHD Tonghengm3·h-1

根據簡易校驗可以看出儀表顯示流速比實際流量偏小，但誤差仍在允許范圍內，可視情況進行微調。

3　密度計校驗

3.1專業試驗校驗方法

按照中國交建企業標準Q/ZJGF SJ 015—2011《挖泥船泥漿密度計技術要求》[3]中規定密度計的專業校驗有兩種方法，取樣法與插板法。

1）取樣法

取樣法即在裝艙口接取泥漿，用量筒稱量體積、用天平稱重后計算密度，再與駕駛臺儀表顯示數據進行比對。但由于泥漿在管路中一般為分層流動，分布并不均勻，因此取樣不能完全反映管路中的實際密度；密度計與取樣口之間通常存在一定的距離，挖泥過程中密度時刻處于變化狀態，取樣時機難以準確把握；如存在固體顆粒土質，與泥漿無法混合均勻，造成稱量時精度較差。基于以上種種原因通過取樣的方法進行校驗產生的誤差較大，僅有參考作用。

2）插板法

插板法即通過向密度計中插入不同規格厚度的標準標定鉛板，檢查射線的衰減率進而進行校驗。首先需備妥厚7 mm、14 mm、28 mm三塊鉛板，分別定義為A、B、C插板。通過A、B、A+B、C、A+C、B+C、A+B+C分別得到7 mm、14 mm、21 mm、28 mm、35 mm、42 mm、49 mm的插板厚度。

表2　鉛板厚度對應密度Table 2　Density corresponding to thickness of lead plate

此方法較為精確，但耙吸船所使用的密度計一般沒有為插板法預留適合的位置，插板法校驗難度很大。

3.2簡易校驗方法

分別對左、右密度計進行校驗，先利用一側耙頭進行挖掘直至滿艙，記錄下相應時間，然后下載此時段的數據。

利用滿艙前排水量的變化與艙容的變化量求出指定時間段內所有進艙泥漿的平均密度，再與下載數據中相應時間段內的密度平均數進行比較，確定出密度計的誤差。

同樣以通恒輪煙臺西港施工數據為例，由于記錄的數據中流速是不斷變化的，利用不同時間點的密度數據求平均值不能完全代表該段時間內泥漿的平均密度，所以為了確保校驗的準確性，需要對數據進行篩選，選擇滿艙前流速平穩的時間段進行校驗（圖2）。

圖2　滿艙前流速曲線Fig.2　Curve of flow rate before full load in hoppers

選定區域后，記錄下此線段的起始點和終止點的排水量t和艙容v，利用v=ρΔt/Δv，求出該段時間的平均密度。然后與此時間段內的密度數據的平均值相比較，進行校驗。這樣重復幾次，得出儀表平均誤差。之后再利用相同方法對另一側密度計進行校驗。表3為通恒輪密度校驗數據。

表3　通恒密度校驗數據Table 3　Calibration data of density on TSHD Tongheng

可以看出儀表顯示密度比實際密度高0.06～ 0.09左右，隨即建議輪機部門進行調整。

4　吸入真空傳感器校驗

4.1專業試驗校驗方法

利用壓力校驗儀校驗。首先需要將真空傳感器從吸泥管上拆下，通過過渡法蘭與壓力校驗儀連接，通過該儀器可產生一定的正壓或負壓值，并在儀器的顯示屏上顯示，對比其顯示值與真空傳感器的顯示值，達到校驗的目的[4-5]。該校驗方法需要專業的壓力校驗儀以及專用過渡法蘭，但船舶上沒有相應設備，一般聘請專業人員進行檢測。

4.2簡易校驗方法

以泥泵真空傳感器在水下的深度所產生的靜壓值與真空值進行對比，校驗傳感器的零點與斜率。以檢測左泥泵吸入真空為例，具體步驟如下。

1）拆卸下真空傳感器校驗零位。

2）根據圖紙計算真空傳感器距離船底高度h。

3）關閉泥門，打開左側1號閥，開啟右泵往艙內打水，并下載該段期間的艏、艉吃水及左側吸入真空等數據。（利用單泵裝艙，監測另一泥泵的真空傳感器）。

4）利用下載的艏艉吃水，采用等比方法算出吸入真空傳感器所在位置的吃水H。利用H-h換算成靜壓力與吸入真空傳感器的讀數，校驗吸入真空傳感器的斜率。

5）按照相同的方法檢測另一側傳感器。

通過校驗傳感器的零位與斜率，得知儀表的準確性。圖3為在通恒輪進行簡易校驗后得出的吸入真空曲線。

圖3　通恒輪的實驗數據曲線Fig.3　Curve of experimental data on TSHD Tongheng

通過圖3可知當時通恒輪的泥泵吸入真空斜率偏高，需要進行相應調整。

5　結語

按照施工規范要求，在船舶進入新工地或固定時間段內都要進行相關儀表的校驗，保證其準確性。然而通常船方不具備正規校驗條件，或需要聘請專業廠家進行校驗，其費用較高，且由于船舶分散各地、調遣頻繁，廠商人員也很難及時配合船舶進行校驗，造成儀表等檢驗不及時，個別船舶的儀表甚至自建造期間調試后就沒有進行過校驗，長此以往勢必會誤導船舶施工。本文提出的船舶疏浚儀表簡易校驗法能較好地化解這一矛盾。簡易校驗法與正規校驗法相比雖然精度略差，但在當前船舶不具備正規校驗條件的情況下，船方可根據自身避讓、零修等停工時間進行施工儀表的簡易校驗，使船方隨時了解船舶的施工狀況，從而改進自身施工工藝。

[1]Q/ZJGF SJ 005—2011，吃水裝載系統[S]. Q/ZJGF SJ 005—2011,Draft loading system[S].

[2]Q/ZJGF SJ 016—2011，挖泥船泥漿電磁流量計技術要求[S]. Q/ZJGF SJ 016—2011,Technical requirements for mud electromagnetic flowmeters on dredgers[S].

[3]Q/ZJGF SJ 015—2011，挖泥船泥漿密度計技術要求[S]. Q/ZJGF SJ 015—2011,Technical requirements for mud density meters on dredgers[S].

[4]中交天津航道局有限公司.主要疏浚施工檢測設備校驗規程[K].2012. CCCC Tianjin Dredging Co.,Ltd.Verification regulation of main dredging construction testing equipment[K].2012.

[5]中交天津航道局有限公司.技術管理手冊[K].2014. CCCC Tianjin Dredging Co.,Ltd.Handbook for technical management[K].2014.

Calibration of instruments on trailing suction hopper dredgers in field conditions

LI Jun,FENG Chen,ZHAO Li-na
（CCCC Tianjin Dredging Co.,Ltd.,Tianjin 300450,China）

Trailing suction hopper dredgers,during dredging operations,rely mainly on the numerical data and information displayed on various instruments to monitor and control the working status of a dredger.However,domestic instruments provided on a dredger are generally calibrated to zero position before a dredger is discharged from the shipyard,but no testing is not made to check the slope(sensitivity)test,resulting in the possible increase of discrepancy between the instrument readings and the actual value.It is therefore necessary to check regularly the instruments.According to the relevant standards, the instrument calibration condition is relatively tight and it is more difficult to calibrate these instruments while a dredger is in production.This article expounds how the instruments are calibrated in a simple way and by making use of the site conditions available during daily operation of a dredger to ensure the accuracy of parameters and the efficiency and safety of the dredger. Key words：trailing suction hopper dredger;instrument;calibration

U615.351.2

A

2095-7874（2016）09-0066-03

10.7640/zggwjs201609016

2016-04-20

2016-06-17

李軍（1985— ），男，天津市人，工程師，航海技術專業。E-mail：441073552@qq.com