劉明，鄒寧，張允彥

（威海中遠造船科技有限公司，山東 威海 264200）

1 裝置簡介

海盾壓載水處理系統(tǒng)主要由負壓式自清洗過濾器+紫外反應(yīng)器+控制單元組成。過濾器極大降低了壓載水中的沉積物負荷，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設(shè)備運行、邏輯控制、監(jiān)控報警控制。系統(tǒng)正常工作模式分壓載、排載、掃艙三種模式，系統(tǒng)在壓載模式下運行，本地水經(jīng)過過濾器過濾，攔截下來≥50微米固體和海洋生物，當壓差傳感器達到設(shè)定值時，系統(tǒng)會自動通過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，然后通過紫外反應(yīng)器進行滅活殺菌處理，最后，才打入船舶壓載艙中。在壓載的過程中，由于船舶的壓載泵的流量會根據(jù)吃水以及壓載水系統(tǒng)的變化而變化，所以，當實際流量大于額定流量時，壓艙水流速加快，紫外光照時間變短，此時，控制單元會通過調(diào)節(jié)紫外反應(yīng)器后的比例閥開度來控制流量，確保壓艙水處理達標。當本地水質(zhì)較清澈時，紫外光照射穿透力強，控制系統(tǒng)也會根據(jù)光強傳感器反饋參數(shù)調(diào)節(jié)紫外燈輸出功率，以達到節(jié)能目的?？紤]到紫外殺菌方式的壓載水管理系統(tǒng)沒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，在排載時仍進行一次紫外殺滅。排載模式下運行，船舶壓艙水由壓載泵吸出，經(jīng)過濾器和紫外反應(yīng)器處理后，排出舷外；當壓載艙內(nèi)水量較少時，壓載泵無法正常排載，需由噴射泵引入驅(qū)動水，帶動壓艙水完成掃艙流程。

2 系統(tǒng)組成

負壓式自清洗過濾器是在原氣體輔助液體式反沖洗濾器的基礎(chǔ)上進行優(yōu)化升級的，濾芯均采用50微米的濾網(wǎng)編制而成，過濾效果一樣，優(yōu)勢在于水質(zhì)較差水域壓載時，氣體輔助液體式反沖洗濾器反沖洗頻繁，耗氣量較大，對船舶空壓機要求較高，噪聲大，且會產(chǎn)生幾秒斷流現(xiàn)象，對船舶裝卸貨有一定影響；而負壓式自清洗過濾器無需耗氣，可連續(xù)作業(yè)，當濾器壓差達到預(yù)設(shè)值，控制系統(tǒng)就開啟自動清洗循環(huán)，由旋轉(zhuǎn)電機帶動排污軸上的吸嘴進行圓周運動，將濾網(wǎng)內(nèi)部的積層清除，經(jīng)排污口排出，運行時，系統(tǒng)不會產(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，借助計算機輔助光場和流場耦合技術(shù)設(shè)計而成。內(nèi)部安裝導流板和旋流板，可有效減緩水流對于紫外燈管的沖擊。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)化為機械振動，對石英套管表面的污物進行撞擊、剝離，以達到清洗、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：人機交互界面，紫外燈、閥門等執(zhí)行部件的控制及反饋信號的輸入，溫度、壓力、光強、流量等傳感器信號讀取，全自動控制邏輯，設(shè)備運行數(shù)據(jù)采集與存儲，故障報警與記錄，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行信息發(fā)給PLC，以實現(xiàn)燈管功率調(diào)節(jié)、運行故障報警等功能。遠程控制箱一般安裝于壓載水控制室或甲板辦公室，通過通訊電纜與系統(tǒng)控制箱連接，以實現(xiàn)對本系統(tǒng)的遠程控制和監(jiān)控，方便船員在多地操作。

3 控制系統(tǒng)的設(shè)計

控制系統(tǒng)操作界面主要由“Home”“UV Manager”“Alarm”“Log”和“Maint”五個界面組成，通過點擊觸摸屏上對應(yīng)的按鈕進行切換，實現(xiàn)對系統(tǒng)的運行操作、報警監(jiān)控、數(shù)據(jù)記錄及參數(shù)選擇等功能。

3.1 Home 界面

Home界面主要實現(xiàn)系統(tǒng)運行手/自動選擇、壓載/排載/掃艙模式選擇、運行泵的選擇及IMO/USCG標準選擇等，監(jiān)控系統(tǒng)運行中閥門狀態(tài)、濾器運行及排污泵啟動情況，顯示壓力、光強、溫度傳感器及流量計實時讀數(shù)，通過GPS信號記錄船舶所在位置，實現(xiàn)本地/遠程操作切換，系統(tǒng)啟動/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)器各燈管運行狀態(tài)、單次運行時間和累計運行時間，以便于操作者可直觀看到燈管情況，并根據(jù)燈管使用時間及損耗程度及時更換燈管。

3.3 Alarm 界面

Alarm界面主要用于記錄系統(tǒng)運行中各設(shè)備的故障情況，包括閥門故障、燈管故障、傳感器故障、流量計故障、通訊故障、GPS信號故障、旁通閥門開關(guān)信息等，程序設(shè)計時，已對每個零部件故障進行單獨反饋，以達到故障反饋精確到點的目的，便于船員判斷故障原因、排查并消除故障，當故障檢修完成后，對應(yīng)的報警記錄會自動消除，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)運行的時間、經(jīng)緯度、操作模式及處理水質(zhì)容積等信息，數(shù)據(jù)主要來源于船舶駕駛臺GPS和Home界面操作和模式選擇，存儲于系統(tǒng)記憶卡中，可容納兩年數(shù)據(jù)，支持數(shù)據(jù)端口下載留存，以便于檢察官和港口國檢查。

3.5 Maint界面

Maint界面主要供系統(tǒng)開發(fā)、現(xiàn)場調(diào)試工程師使用，根據(jù)現(xiàn)場情況進行系統(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，僅對具備一定專業(yè)技術(shù)的人員開放。

3.6 壓載/排載模式

紫外燈管暖燈需要3～5分鐘，在壓載模式下運行，應(yīng)先打開排舷外閥門，壓艙水經(jīng)過壓載泵、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，打開進艙閥門，壓艙水可正常打入壓載艙。在排載模式下運行，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。在整個系統(tǒng)運行過程中，內(nèi)部設(shè)備均根據(jù)既定程序自動完成，操作者無須單獨完成濾器、閥門、紫外等設(shè)備的啟動，只需通過RUN/STOP完成系統(tǒng)啟/停即可。

4 性能測試

4.1 性能檢測

為確保系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，應(yīng)定期對零部件進行性能測試。

第一點針對鎮(zhèn)流器的檢查。需要鎮(zhèn)流器，在整個測試過程中一直保持正常的啟動，點亮燈管。

第二點針對超聲波清洗裝置的檢查。檢測清洗裝置能否在系統(tǒng)運行的過程中正常的清洗。

第三點針對閥門的檢查。主要檢查閥門能否在測試的過程中按照既定好的程序進行有效的開關(guān)。

第四點針對溫度傳感器的檢查。在檢查溫度傳感器的時候，需要顯示正常下的工作記錄值，其記錄值的狀況與實際不能夠偏差超過5%。

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

第六點，針對紫外線傳感器的檢查。檢測紫外線燈管能否正常的啟動，其光強數(shù)值不能夠低于80%。

第七點針對故障報警的檢測。重點測試整個系統(tǒng)，如果在運行的過程中出現(xiàn)了故障，聲光報警器能否及時的發(fā)出提示音。

4.2 濾器保養(yǎng)

系統(tǒng)運行結(jié)束后，兩個小時內(nèi)需用淡水對濾器進行保養(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干凈水域，需要先運行10分鐘以上，清潔濾筒內(nèi)部臟污，然后再進行淡水保養(yǎng)。

4.3 能源故障檢測

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

5 結(jié)語

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)認可指南要求所設(shè)計的，其內(nèi)部的零部件是比較少的，整個系統(tǒng)操作簡單方便，無論是維護還是調(diào)節(jié)，都是比較方便的，系統(tǒng)經(jīng)過了性能測試，也達到了相關(guān)的使用需求。整個程序采用分層控制，邏輯功能強、傳輸數(shù)據(jù)精準、快捷，軟件的控制界面也比較生動，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，整個系統(tǒng)還是比較有應(yīng)用價值的。