滕國(guó)生　馬志偉

摘 要：針對(duì)船用GQS型油份濃度計(jì)本身沒(méi)有設(shè)計(jì)清水沖洗轉(zhuǎn)換模塊，污油水處理裝置停機(jī)期間，污水中的油垢就會(huì)沉積在管壁、電磁閥、測(cè)量室壁和透鏡片上，嚴(yán)重影響油份濃度計(jì)正常運(yùn)行的問(wèn)題。根據(jù)油份濃度計(jì)的工作原理和實(shí)際電路，以PLC技術(shù)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)出了油份濃度計(jì)的清水轉(zhuǎn)換控制電路，并改進(jìn)了管路系統(tǒng)，在污油水處理裝置起動(dòng)和停機(jī)時(shí)能自動(dòng)沖洗油份濃度計(jì)檢測(cè)回路，使其內(nèi)部管路、元件時(shí)時(shí)處于清潔狀態(tài)，從根本上解決了目前頻發(fā)的臟堵、測(cè)量不準(zhǔn)、誤報(bào)警等問(wèn)題。經(jīng)模擬試驗(yàn)和實(shí)船驗(yàn)證，改進(jìn)后的油份濃度計(jì)系統(tǒng)邏輯功能準(zhǔn)確清晰，工作穩(wěn)定可靠。

關(guān)鍵詞：油份濃度計(jì) 檢測(cè)回路 PLC 清洗方法

中圖分類(lèi)號(hào)：U66 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）11（b）-0085-02

GQS型油份濃度計(jì)廣泛應(yīng)用在各型艦船上，當(dāng)排放艦船艙底油污水時(shí)，對(duì)水中的油份濃度進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)和報(bào)警，擔(dān)負(fù)著對(duì)環(huán)境保護(hù)的使命。為保證GQS型油份濃度計(jì)正常工作并延長(zhǎng)壽命，測(cè)量油水通過(guò)儀器前、后必須先進(jìn)行清水沖洗，否則可能造成儀器管道堵塞、電磁閥損壞，影響儀器正常使用。但是GQS型油份濃度計(jì)自身沒(méi)有清水沖洗自動(dòng)轉(zhuǎn)換單元，要靠人工在開(kāi)機(jī)前后對(duì)清水閥和油水閥進(jìn)行關(guān)閉、打開(kāi)。目前情況是大部分艦船上根本沒(méi)有引入清水沖洗管路，極少數(shù)艦船上雖然配備了清水沖洗管路，但只能靠人工進(jìn)行轉(zhuǎn)換，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且不能保證每次運(yùn)行都能得到?jīng)_洗。實(shí)際的狀況就是油份濃度計(jì)根本沒(méi)有進(jìn)行清水沖洗的條件，或不能保證得到有效地沖洗。設(shè)備停機(jī)期間，污水中的油垢就會(huì)沉積在管壁、電磁閥、測(cè)量室壁和透鏡片上。因此，油份濃度計(jì)在工作一段時(shí)間之后，就會(huì)出現(xiàn)測(cè)量不準(zhǔn)、經(jīng)常誤報(bào)警、電磁閥堵死等故障，嚴(yán)重影響了設(shè)備的運(yùn)行，增加了大量的維修工作，并嚴(yán)重縮短了儀器的使用壽命。

在倡導(dǎo)綠色環(huán)保的今天，油份濃度計(jì)已是艦船必不可少的裝備之一，是國(guó)際航行中的必備裝備。因此，我們急需尋找一種解決故障隱患的方法。由于油份濃度計(jì)的故障誘因主要是油污水的污染，因此只要設(shè)計(jì)出一套便利的清水沖洗設(shè)施，在污油水處理裝置起動(dòng)和停機(jī)時(shí)能自動(dòng)沖洗油份濃度計(jì)檢測(cè)回路，使其內(nèi)部管路、元件時(shí)時(shí)處于清潔狀態(tài)，在開(kāi)始運(yùn)行時(shí)再次進(jìn)行內(nèi)部清潔，便可從根本上解決目前頻發(fā)的臟堵、測(cè)量不準(zhǔn)、誤報(bào)警等問(wèn)題，消除目前最為突出的故障誘因，大大降低設(shè)備的故障率，保障該裝備可靠準(zhǔn)確地運(yùn)行。

1 GQS型油份濃度計(jì)工作原理分析

為尋找檢測(cè)回路清洗的方法，必須先了解GQS型油份濃度計(jì)的工作原理。GQS型油份濃度計(jì)是用于船舶排放艙底污水時(shí)，對(duì)水中的油份濃度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)和報(bào)警的儀器。此儀器利用光學(xué)濁度法的原理，采用超聲波乳化水中油，然后測(cè)定乳化前后的散射光差，求出水中的含油量。每次測(cè)量周期按下列程序進(jìn)行：換試樣水3.0 s→第一次乳化0.5 s→?！⑸涔鉁y(cè)量T11.5 s→第二次乳化5.0 s→停→散射光測(cè)量T21.5 s，程序循環(huán)運(yùn)行，一個(gè)周期小于20 s，把兩次散射光測(cè)量值T1和T2比較，經(jīng)微機(jī)信號(hào)處理，而后直接顯示出油份濃度值。第一次乳化使油份與雜質(zhì)乳化，第二次乳化使油份進(jìn)一步乳化，兩次差值為油份濃度值，基本消除了雜質(zhì)的影響。

由圖1可以看出，進(jìn)樣水是通過(guò)三通電磁閥進(jìn)入儀器內(nèi)部，然后在測(cè)量室內(nèi)進(jìn)行乳化、測(cè)量，最后排出儀器。如果進(jìn)行油污水測(cè)量后，不對(duì)儀器進(jìn)行清水沖洗，那么最后的油污水便存留在儀器的水流通道內(nèi)，一段時(shí)間后，便很容易造成電磁閥銹死、測(cè)量室部件污損、腐蝕，使儀器不能正常工作。在油污水進(jìn)行正常測(cè)量前也應(yīng)先進(jìn)行清水沖洗，既可以對(duì)儀器進(jìn)行再次清潔，同時(shí)也可以利用清水對(duì)儀器的測(cè)量值進(jìn)行校驗(yàn)?？梢?jiàn)，要保證儀器的正常工作，對(duì)儀器進(jìn)行清水沖洗非常重要，尤其是儀器停止工作前一定要進(jìn)行清水沖洗，保證儀器在停機(jī)期間內(nèi)部保持清潔狀態(tài)。

2 檢測(cè)回路清洗方法設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原則

檢測(cè)回路清洗方法設(shè)計(jì)本著安全性、先進(jìn)性、高可靠性、實(shí)用性的原則，采用高可靠性的技術(shù)手段進(jìn)行功能實(shí)現(xiàn)。盡量保持原設(shè)備的外觀、操作方式，在不影響原系統(tǒng)正常使用的前提下進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。

2.2 清洗檢測(cè)回路技術(shù)途徑分析

為尋找一種可自動(dòng)清洗的方法來(lái)解決清洗問(wèn)題。首先想到利用PLC自動(dòng)控制技術(shù)。PLC實(shí)質(zhì)是一種用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，它能按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)，以不斷掃描的方式刷新數(shù)據(jù)，并進(jìn)行邏輯處理，最終將結(jié)果傳送到相應(yīng)的輸出裝置。

當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為3個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新3個(gè)階段。完成上述3個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述3個(gè)階段。

由于GQS型油份濃度計(jì)供電電源是220 V，為了不額外增加電路，設(shè)計(jì)時(shí)選用了220 V供電的PLC。PLC共需15PPM模式和100PPM模式兩個(gè)輸入點(diǎn)，輸出需15PPM測(cè)量回路、100PPM測(cè)量回路、三通電磁閥、沖洗指示、檢測(cè)指示、PLC延遲斷電電磁閥6個(gè)輸出點(diǎn)。15PPM和100PPM測(cè)量回路需要220V供電，為了簡(jiǎn)化電路，輸出點(diǎn)統(tǒng)一采用220 V供電。

2.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容

2.3.1 加裝控制系統(tǒng)

我們的思路主要是當(dāng)油份濃度計(jì)開(kāi)機(jī)和停機(jī)時(shí)，能自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行清水沖洗。設(shè)計(jì)的方法主要在電源轉(zhuǎn)換和三通電磁閥轉(zhuǎn)換間加裝控制系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備的內(nèi)部系統(tǒng)不做改動(dòng)。當(dāng)操作旋鈕打到100PPM或15PPM時(shí)，加裝的控制系統(tǒng)通電，油份濃度計(jì)起動(dòng)，三通電磁閥切換到清水，沖洗5 min，然后切入油水進(jìn)行正常檢測(cè)。在操作旋鈕打到OFF時(shí)，設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行5 min，此時(shí)三通閥切換到清水，對(duì)設(shè)備進(jìn)行沖洗，沖洗5 min油份濃度計(jì)停止運(yùn)行，再過(guò)1 min，加裝的控制系統(tǒng)斷電。設(shè)計(jì)的邏輯控制部分由PLC來(lái)完成，PLC的輸出控制油份濃度計(jì)電源轉(zhuǎn)換和三通閥轉(zhuǎn)換。

2.3.2 自動(dòng)控制設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)功能，對(duì)PLC的I/O口進(jìn)行分配。通過(guò)對(duì)運(yùn)行步驟的研究，采用C語(yǔ)言編程。

2.3.3 管路改進(jìn)方案

從清水管路中引出一根清水管，清水管和油污水管經(jīng)三通電磁閥轉(zhuǎn)換后接入油份濃度計(jì)，三通電磁閥由程序控制，自動(dòng)進(jìn)行清水和油污水之間的轉(zhuǎn)換。

2.3.4 裝船后實(shí)際運(yùn)行試驗(yàn)

根據(jù)設(shè)計(jì)我們制作了裝置，并安裝在船上，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果證明，系統(tǒng)電氣邏輯轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確可靠，各部件運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定。此次設(shè)計(jì)完全達(dá)到了預(yù)期效果，保證了油份濃度計(jì)在停機(jī)時(shí)處于清潔狀態(tài)，能有效避免之前的易臟堵、易腐蝕問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

從以上的設(shè)計(jì)方法和實(shí)際試驗(yàn)情況來(lái)看，此技術(shù)方法從根本上解決了GQS型油份濃度計(jì)易臟堵的問(wèn)題，從而提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性，并大大降低了設(shè)備的故障率，能夠有效延長(zhǎng)設(shè)備壽命期。此種方法操作轉(zhuǎn)換完全由程序自動(dòng)執(zhí)行，對(duì)原來(lái)的操作方式不做任何改變，不會(huì)另外增加人工負(fù)擔(dān)。經(jīng)過(guò)模擬調(diào)試和實(shí)際運(yùn)行試驗(yàn)，改進(jìn)后的系統(tǒng)能夠完全按照預(yù)期要求運(yùn)行，設(shè)備工作平穩(wěn)、正常。

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