何國(guó)強(qiáng)

摘 要：隨著船舶工程學(xué)的發(fā)展，液位遙測(cè)系統(tǒng)也廣泛應(yīng)用于各類(lèi)型新造船舶中。由于這項(xiàng)新技術(shù)在我國(guó)的運(yùn)用還不夠穩(wěn)定成熟，其功能的全面性以及誤差的控制問(wèn)題也一直存在。為了更大程度上的減小誤差，提高液位遙測(cè)系統(tǒng)的精確性。本文通過(guò)“SED-79A 多點(diǎn)水位遙測(cè)儀”，來(lái)分析與探討其誤差的存在性以及控制方法。

關(guān)鍵詞：遙測(cè)系統(tǒng) 水位測(cè)試儀 控制誤差

近十幾年來(lái)，隨著船舶自動(dòng)化技術(shù)的重視與提高，各種液位遙控系統(tǒng)也得到了廣泛地開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。其系統(tǒng)的測(cè)量精度、系統(tǒng)功能的穩(wěn)定性以及可靠性也上了一個(gè)新的臺(tái)階。由于船舶的吃水承載能力等問(wèn)題，在一定程度上影響著船行的安全性和穩(wěn)定性。因此控制好遙測(cè)系統(tǒng)的誤差，是很有必要的。

遙測(cè)系統(tǒng)的工作原理

遙測(cè)系統(tǒng)是基于PLC技術(shù)的系統(tǒng)，它的種類(lèi)有很多種，目前船舶液位系統(tǒng)常見(jiàn)的有：壓電式、吹泡式、浮子式、氣電式以及雷達(dá)式等。而無(wú)論哪一種遙測(cè)系統(tǒng)，其組成部分也是大同小異?？傮w來(lái)說(shuō)都是由傳感器、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)分析單元以及數(shù)據(jù)顯示單元等模塊組成。其工作原理由傳感器采集各個(gè)倉(cāng)位的液位、溫度以及吃水信號(hào)。并通過(guò)數(shù)字信號(hào)的方式傳遞給數(shù)據(jù)分析單元并以各種數(shù)字形式顯示出來(lái)。然后工作人員再根據(jù)這些信息在中控室實(shí)現(xiàn)對(duì)全船的檢測(cè)與控制。

而在實(shí)際操作中，液位遙測(cè)系統(tǒng)的液位遙測(cè)的數(shù)據(jù)往往會(huì)與手動(dòng)側(cè)深不一致，并且誤差較大。這在工作中也會(huì)影響到船舶的穩(wěn)定性以及安全性。正常情況下標(biāo)準(zhǔn)的誤差允許范圍普通艙為5%，液貨艙為2%。而如何更好的控制系統(tǒng)誤差，為本文所研究的重點(diǎn)。下面筆者通過(guò)SED-79A測(cè)試儀的引入，并說(shuō)明如何通過(guò)它來(lái)控制誤差。

SED-79A測(cè)試儀的誤差控制

導(dǎo)致誤差產(chǎn)生的原因有很多種，比如：環(huán)境因素、系統(tǒng)因素、或者人為操作因素等?！癝ED-79A 多點(diǎn)水位遙測(cè)儀”，是一種比較常見(jiàn)的液位遙測(cè)儀。它采用了積木式的組合結(jié)構(gòu)。其主要特點(diǎn)是：可獨(dú)立使用自動(dòng)水位計(jì)，而且在室內(nèi)就可以進(jìn)行遙控、遙測(cè)。因此，它已經(jīng)一定程度上取代了測(cè)深鐘、測(cè)深錘、蜂鳴器等落后的測(cè)量方法。

管水位測(cè)試儀的根本目的就是要把測(cè)壓管內(nèi)的水位準(zhǔn)確無(wú)誤并真實(shí)的以數(shù)字的形式表現(xiàn)出來(lái)。而“準(zhǔn)確無(wú)誤”又與儀器本身的測(cè)量誤差是兩個(gè)不同的概念。為了確保儀器測(cè)量系統(tǒng)的精確度，它采用了由跟蹤系統(tǒng)、水位顯示傳輸系統(tǒng)及保護(hù)裝置三部分組成。

1、跟蹤測(cè)量系統(tǒng)及誤差控制

跟蹤系統(tǒng)，是由測(cè)錘、測(cè)線、排線卷筒、渦輪減速器、永磁式微電機(jī)以及電器控制系統(tǒng)組成，其工作原理是根據(jù)重力作用將測(cè)線拉直并掛在測(cè)量井口，在微電機(jī)的控制下，當(dāng)測(cè)錘接觸到水面時(shí)，會(huì)自動(dòng)停止并通過(guò)卷筒轉(zhuǎn)角徑將數(shù)據(jù)傳遞給記數(shù)裝置。為保證儀器的精準(zhǔn)度，卷筒部分應(yīng)采用垂直單層密繞方式，在卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，卷筒自身同時(shí)也在左右移動(dòng)，其每轉(zhuǎn)一周，橫向移動(dòng)為0.870mm。這樣便消除了偏轉(zhuǎn)式排線方式對(duì)測(cè)量時(shí)所造成的誤差。

2、水位顯示傳輸系統(tǒng)及誤差控制

該儀器的水位顯示器，采用的是五位并列式十進(jìn)制馬氏輪機(jī)構(gòu)，最低數(shù)位為CM位。它的工作原理是將水位顯示的機(jī)械位置轉(zhuǎn)化為等級(jí)電壓并傳輸給主機(jī)。所以在測(cè)量過(guò)程中水位的變化可以以連續(xù)的數(shù)字顯示出來(lái)。為了讓顯示值不在兩位數(shù)值之間而造成誤差?？梢栽隈R氏輪的前一級(jí)的齒輪軸Z6上安裝數(shù)字圓整裝置。因?yàn)樵谶@一級(jí)上，每轉(zhuǎn)一周cm位才進(jìn)一字，而進(jìn)程的過(guò)程中，Z6的轉(zhuǎn)角為90度，換算為測(cè)量時(shí)的高度。可用公式：■，數(shù)字圓整裝置的工作原理，見(jiàn)圖1。

如圖1中所示，在齒輪軸Z6上固定了一個(gè)磁輪， 而磁輪上有一塊與進(jìn)位轉(zhuǎn)角相對(duì)應(yīng)的磁鋼， 磁鋼旁邊是一個(gè)干簧控制開(kāi)關(guān)K。在Z6的銷(xiāo)釘噬入CM位馬氏輪的范圍內(nèi)，干簧開(kāi)關(guān)K被磁鋼吸通，電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。直到銷(xiāo)釘脫離進(jìn)位區(qū)。這樣顯示數(shù)值就不在兩數(shù)中間的位置了。

3、保護(hù)裝置及誤差控制

遙測(cè)儀水位計(jì)經(jīng)常因?yàn)槟承┰蚴乖嚬軆A斜、彎曲以及管壁附有某些焊渣或者障礙物。為了避免水位計(jì)受到這些情況的影響而產(chǎn)生誤測(cè)，此水位計(jì)的機(jī)械保護(hù)系統(tǒng)裝置測(cè)錘在被測(cè)環(huán)境受阻時(shí)切斷電機(jī)電源，并自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。

其工作原理是：當(dāng)水位計(jì)正常工作時(shí)，由于重力作用，測(cè)錘會(huì)將其中的一個(gè)搖臂壓下。從而使始終開(kāi)關(guān)的接點(diǎn)接通，儀器正常工作。而當(dāng)測(cè)錘由于外力受阻后，內(nèi)置的彈簧所受的壓力會(huì)小于測(cè)錘正常情況下所產(chǎn)生的重力，從而使搖臂發(fā)生反彈，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。儀器停止工作，并發(fā)生報(bào)警。而當(dāng)測(cè)錘向上提升時(shí)受阻后，同樣會(huì)因?yàn)橥饬κ箵u臂發(fā)生反彈，直至彈簧使內(nèi)置的超重開(kāi)關(guān)接點(diǎn)斷開(kāi)，從而使儀器停止工作。這樣儀器的保護(hù)裝置便能起到一個(gè)減小測(cè)量誤差以及保護(hù)裝置的作用。

綜上所述，“SED-79A 多點(diǎn)水位遙測(cè)儀”可以有效的控制誤差，并且儀器誤差值≤1cm0.1%，水位的變幅讀數(shù)最小為1cm。通過(guò)數(shù)據(jù)分析以及實(shí)際操作的驗(yàn)證，該水位遙測(cè)儀的最大測(cè)量水位變幅為25cm。并滿足理論實(shí)驗(yàn)的預(yù)期效果。

總結(jié)

液位遙測(cè)系統(tǒng)是船舶業(yè)的重要核心系統(tǒng)，它直接關(guān)系到船舶在海上航行的安全，安全可靠的測(cè)量船舶的壓載水倉(cāng)的液位是船舶安全的重要保障。不僅如此，遙測(cè)系統(tǒng)在經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展中，其應(yīng)用領(lǐng)域也是在不斷的擴(kuò)大。目前遙測(cè)產(chǎn)業(yè)也已經(jīng)在水文、水利、電力、醫(yī)學(xué)、熱力、軍事化工。石油、交通、煤炭、地質(zhì)地震等方面發(fā)揮著巨大的作用。而“SED-79A 多點(diǎn)水位遙測(cè)儀”在液位遙測(cè)系統(tǒng)中可以有效的減小誤差。它的推廣和使用，在遙測(cè)系統(tǒng)方面發(fā)展中，會(huì)起到一個(gè)更加重要的作用。

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（作者單位：浙江造船有限公司）