船舶貨油泵自動卸載系統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是典型的電/氣結合的控制系統，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;故障分析;改進

由于船舶貨油泵自動卸載系統發生故障時，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，以協助貨油泵卸貨，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節開關，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，系統低液位報警，真空泵停止，電磁閥關閉，此時罐體內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。系統正常運轉后，最終壓力會穩定在0.6kg～0.7Kg左右，這時，罐體內的油氣界面在最佳位置（50%左右），卸載閥開度穩定，正常卸載。

二、常見故障及解決方法

（1）罐體內液位不正常，差壓變送器不工作。差壓變送器是整個系統的自動控制核心，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，可以根據實際液位調節調零旋鈕。

維護保養建議：變送器的測量范圍一般禁止船員調整，因為沒有專業的校驗設備，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，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（調節減壓閥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進行調整。在E4內部，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。

維護保養建議：E3的內部有閥芯，彈簧和膜片，應定期保養，防止銹蝕、咬死。

⑤應急操作：當船員不能處理發生的故障時，系統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。船舶自動卸載系統不工作，我對系統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，提高了系統的穩定性。

（1）產品選型：對原有的繼電控制回路改用PLC控制，產品選型及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）系統調試：主要調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：該系統改造從鋪設電纜到系統測試運行僅用了一周時間，改造費用相對較低。其優越性在于PLC的高穩定性和免維護性，從機務半年后的郵件回復中得知，該系統改造后運行穩定，未出現設備故障。因此，該系統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的氣動控制相對其他單回路控制系統來說要復雜得多，船員要能對發生的故障能及時排除以保證系統的正常工作，專業維修人員要對系統的各部件進行專業的保養和調整，以保證系統的穩定可靠。同時，隨著科技的進步，質量更可靠的新產品不斷問世，專業服務人員要給船東提供產品升級換代的解決方案，以確保系統的長期穩定運行。

參考文獻：

[1]吳宛青.殷佩海油船貨油裝卸操作模擬器的系統設計[J].中國航海，1999（01）.

[2]吳震宇.湯敏油船大型貨油泵系統現狀及發展趨勢[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。