劉明，鄒寧，張?jiān)蕪?/p>

（威海中遠(yuǎn)造船科技有限公司，山東 威海 264200）

1 裝置簡(jiǎn)介

海盾壓載水處理系統(tǒng)主要由負(fù)壓式自清洗過(guò)濾器+紫外反應(yīng)器+控制單元組成。過(guò)濾器極大降低了壓載水中的沉積物負(fù)荷，去除大型生物體；紫外反應(yīng)器是采用中壓紫外燈管殺滅水質(zhì)中的浮游生物、病毒和其他微生物；控制單元主要是用于對(duì)設(shè)備運(yùn)行、邏輯控制、監(jiān)控報(bào)警控制。系統(tǒng)正常工作模式分壓載、排載、掃艙三種模式，系統(tǒng)在壓載模式下運(yùn)行，本地水經(jīng)過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾，攔截下來(lái)≥50微米固體和海洋生物，當(dāng)壓差傳感器達(dá)到設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)通過(guò)排污泵將沉積物排到原海域，以防出現(xiàn)生物異地侵蝕的情況，然后通過(guò)紫外反應(yīng)器進(jìn)行滅活殺菌處理，最后，才打入船舶壓載艙中。在壓載的過(guò)程中，由于船舶的壓載泵的流量會(huì)根據(jù)吃水以及壓載水系統(tǒng)的變化而變化，所以，當(dāng)實(shí)際流量大于額定流量時(shí)，壓艙水流速加快，紫外光照時(shí)間變短，此時(shí)，控制單元會(huì)通過(guò)調(diào)節(jié)紫外反應(yīng)器后的比例閥開(kāi)度來(lái)控制流量，確保壓艙水處理達(dá)標(biāo)。當(dāng)本地水質(zhì)較清澈時(shí)，紫外光照射穿透力強(qiáng)，控制系統(tǒng)也會(huì)根據(jù)光強(qiáng)傳感器反饋參數(shù)調(diào)節(jié)紫外燈輸出功率，以達(dá)到節(jié)能目的?？紤]到紫外殺菌方式的壓載水管理系統(tǒng)沒(méi)有殘余滅活能力以及生物的光復(fù)活性，海洋生物有可能出現(xiàn)復(fù)活或者是繁殖，因此，在排載時(shí)仍進(jìn)行一次紫外殺滅。排載模式下運(yùn)行，船舶壓艙水由壓載泵吸出，經(jīng)過(guò)濾器和紫外反應(yīng)器處理后，排出舷外；當(dāng)壓載艙內(nèi)水量較少時(shí)，壓載泵無(wú)法正常排載，需由噴射泵引入驅(qū)動(dòng)水，帶動(dòng)壓艙水完成掃艙流程。

2 系統(tǒng)組成

負(fù)壓式自清洗過(guò)濾器是在原氣體輔助液體式反沖洗濾器的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)的，濾芯均采用50微米的濾網(wǎng)編制而成，過(guò)濾效果一樣，優(yōu)勢(shì)在于水質(zhì)較差水域壓載時(shí)，氣體輔助液體式反沖洗濾器反沖洗頻繁，耗氣量較大，對(duì)船舶空壓機(jī)要求較高，噪聲大，且會(huì)產(chǎn)生幾秒斷流現(xiàn)象，對(duì)船舶裝卸貨有一定影響；而負(fù)壓式自清洗過(guò)濾器無(wú)需耗氣，可連續(xù)作業(yè)，當(dāng)濾器壓差達(dá)到預(yù)設(shè)值，控制系統(tǒng)就開(kāi)啟自動(dòng)清洗循環(huán)，由旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)排污軸上的吸嘴進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)，將濾網(wǎng)內(nèi)部的積層清除，經(jīng)排污口排出，運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生斷流現(xiàn)象。

紫外反應(yīng)器采用“十字交叉”布局，使高劑量輸出介質(zhì)中壓燈管與流體垂直，借助計(jì)算機(jī)輔助光場(chǎng)和流場(chǎng)耦合技術(shù)設(shè)計(jì)而成。內(nèi)部安裝導(dǎo)流板和旋流板，可有效減緩水流對(duì)于紫外燈管的沖擊。中間位置安裝有超聲波清洗裝置，利用超聲波的空化作用，將聲能轉(zhuǎn)化為機(jī)械振動(dòng)，對(duì)石英套管表面的污物進(jìn)行撞擊、剝離，以達(dá)到清洗、阻垢效果。

控制單元主要有系統(tǒng)控制箱、紫外控制柜、紫外電源柜、遠(yuǎn)程控制箱（可選）及濾器接線盒組成。系統(tǒng)控制箱主要職能：人機(jī)交互界面，紫外燈、閥門等執(zhí)行部件的控制及反饋信號(hào)的輸入，溫度、壓力、光強(qiáng)、流量等傳感器信號(hào)讀取，全自動(dòng)控制邏輯，設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)，故障報(bào)警與記錄，應(yīng)急停止。紫外控制柜主要是為紫外電源柜提供電源。紫外電源柜裝有紫外驅(qū)動(dòng)器，是紫外燈的配電、監(jiān)控和控制中心，將收集到的紫外燈運(yùn)行信息發(fā)給PLC，以實(shí)現(xiàn)燈管功率調(diào)節(jié)、運(yùn)行故障報(bào)警等功能。遠(yuǎn)程控制箱一般安裝于壓載水控制室或甲板辦公室，通過(guò)通訊電纜與系統(tǒng)控制箱連接，以實(shí)現(xiàn)對(duì)本系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控，方便船員在多地操作。

3 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)操作界面主要由“Home”“UV Manager”“Alarm”“Log”和“Maint”五個(gè)界面組成，通過(guò)點(diǎn)擊觸摸屏上對(duì)應(yīng)的按鈕進(jìn)行切換，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行操作、報(bào)警監(jiān)控、數(shù)據(jù)記錄及參數(shù)選擇等功能。

3.1 Home 界面

Home界面主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行手/自動(dòng)選擇、壓載/排載/掃艙模式選擇、運(yùn)行泵的選擇及IMO/USCG標(biāo)準(zhǔn)選擇等，監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行中閥門狀態(tài)、濾器運(yùn)行及排污泵啟動(dòng)情況，顯示壓力、光強(qiáng)、溫度傳感器及流量計(jì)實(shí)時(shí)讀數(shù)，通過(guò)GPS信號(hào)記錄船舶所在位置，實(shí)現(xiàn)本地/遠(yuǎn)程操作切換，系統(tǒng)啟動(dòng)/停止等功能。

3.2 UV Manager界面

UV Manager界面主要用于顯示紫外反應(yīng)器各燈管運(yùn)行狀態(tài)、單次運(yùn)行時(shí)間和累計(jì)運(yùn)行時(shí)間，以便于操作者可直觀看到燈管情況，并根據(jù)燈管使用時(shí)間及損耗程度及時(shí)更換燈管。

3.3 Alarm 界面

Alarm界面主要用于記錄系統(tǒng)運(yùn)行中各設(shè)備的故障情況，包括閥門故障、燈管故障、傳感器故障、流量計(jì)故障、通訊故障、GPS信號(hào)故障、旁通閥門開(kāi)關(guān)信息等，程序設(shè)計(jì)時(shí)，已對(duì)每個(gè)零部件故障進(jìn)行單獨(dú)反饋，以達(dá)到故障反饋精確到點(diǎn)的目的，便于船員判斷故障原因、排查并消除故障，當(dāng)故障檢修完成后，對(duì)應(yīng)的報(bào)警記錄會(huì)自動(dòng)消除，系統(tǒng)恢復(fù)正常。

3.4 Log 界面

Log界面主要用于記錄系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間、經(jīng)緯度、操作模式及處理水質(zhì)容積等信息，數(shù)據(jù)主要來(lái)源于船舶駕駛臺(tái)GPS和Home界面操作和模式選擇，存儲(chǔ)于系統(tǒng)記憶卡中，可容納兩年數(shù)據(jù)，支持?jǐn)?shù)據(jù)端口下載留存，以便于檢察官和港口國(guó)檢查。

3.5 Maint界面

Maint界面主要供系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工程師使用，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)修改及相應(yīng)部件操作控制，該界面設(shè)有密碼，僅對(duì)具備一定專業(yè)技術(shù)的人員開(kāi)放。

3.6 壓載/排載模式

紫外燈管暖燈需要3～5分鐘，在壓載模式下運(yùn)行，應(yīng)先打開(kāi)排舷外閥門，壓艙水經(jīng)過(guò)壓載泵、濾器、紫外反應(yīng)器后打到本地水域，即所謂的SEA TO SEA，待燈管暖燈完成后，關(guān)閉排舷外閥門，打開(kāi)進(jìn)艙閥門，壓艙水可正常打入壓載艙。在排載模式下運(yùn)行，壓艙水先在船舶內(nèi)部循環(huán)，待燈管暖燈結(jié)束后，打開(kāi)排舷外閥門，關(guān)閉內(nèi)部循壞閥門，壓艙水可正常排出船舶。在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，內(nèi)部設(shè)備均根據(jù)既定程序自動(dòng)完成，操作者無(wú)須單獨(dú)完成濾器、閥門、紫外等設(shè)備的啟動(dòng)，只需通過(guò)RUN/STOP完成系統(tǒng)啟/停即可。

4 性能測(cè)試

4.1 性能檢測(cè)

為確保系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，應(yīng)定期對(duì)零部件進(jìn)行性能測(cè)試。

第一點(diǎn)針對(duì)鎮(zhèn)流器的檢查。需要鎮(zhèn)流器，在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中一直保持正常的啟動(dòng)，點(diǎn)亮燈管。

第二點(diǎn)針對(duì)超聲波清洗裝置的檢查。檢測(cè)清洗裝置能否在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中正常的清洗。

第三點(diǎn)針對(duì)閥門的檢查。主要檢查閥門能否在測(cè)試的過(guò)程中按照既定好的程序進(jìn)行有效的開(kāi)關(guān)。

第四點(diǎn)針對(duì)溫度傳感器的檢查。在檢查溫度傳感器的時(shí)候，需要顯示正常下的工作記錄值，其記錄值的狀況與實(shí)際不能夠偏差超過(guò)5%。

第五點(diǎn)針對(duì)壓力傳感器的檢查。檢查壓力傳感器的時(shí)候，需要測(cè)試中的壓力傳感器的數(shù)值和正常工作的時(shí)候，其數(shù)值壓力偏差不能夠超過(guò)2%。

第六點(diǎn)，針對(duì)紫外線傳感器的檢查。檢測(cè)紫外線燈管能否正常的啟動(dòng)，其光強(qiáng)數(shù)值不能夠低于80%。

第七點(diǎn)針對(duì)故障報(bào)警的檢測(cè)。重點(diǎn)測(cè)試整個(gè)系統(tǒng)，如果在運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)了故障，聲光報(bào)警器能否及時(shí)的發(fā)出提示音。

4.2 濾器保養(yǎng)

系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)束后，兩個(gè)小時(shí)內(nèi)需用淡水對(duì)濾器進(jìn)行保養(yǎng)，防止濾器腐蝕、濾筒堵塞及海生物繁衍。如在水質(zhì)較差水域使用后到達(dá)干凈水域，需要先運(yùn)行10分鐘以上，清潔濾筒內(nèi)部臟污，然后再進(jìn)行淡水保養(yǎng)。

4.3 能源故障檢測(cè)

在對(duì)電氣以及電子部件進(jìn)行相應(yīng)的額定電壓以及頻率檢測(cè)的時(shí)候，需要在系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行下進(jìn)行檢測(cè)，在五分鐘內(nèi)切斷能源三次，每次切段時(shí)間都要保持在30秒，在試驗(yàn)完畢后，檢查鎮(zhèn)流器的自動(dòng)保護(hù)功能，重新上電操作后其是否能夠正常開(kāi)啟。經(jīng)過(guò)檢測(cè)，鎮(zhèn)流器在重新上電后操作可以正常開(kāi)啟。

5 結(jié)語(yǔ)

本文中所介紹的海盾壓載水處理系統(tǒng)，主要是依照壓載水管理系統(tǒng)認(rèn)可指南要求所設(shè)計(jì)的，其內(nèi)部的零部件是比較少的，整個(gè)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單方便，無(wú)論是維護(hù)還是調(diào)節(jié)，都是比較方便的，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了性能測(cè)試，也達(dá)到了相關(guān)的使用需求。整個(gè)程序采用分層控制，邏輯功能強(qiáng)、傳輸數(shù)據(jù)精準(zhǔn)、快捷，軟件的控制界面也比較生動(dòng)，可以讓工作人員更加快速地完成系統(tǒng)的控制?？梢愿鶕?jù)具體的工作情況調(diào)整方式以及工作參數(shù)，所以，整個(gè)系統(tǒng)還是比較有應(yīng)用價(jià)值的。