船舶液位遙測系統(tǒng)誤差分析

何國強

摘 要：隨著船舶工程學的發(fā)展，液位遙測系統(tǒng)也廣泛應用于各類型新造船舶中。由于這項新技術在我國的運用還不夠穩(wěn)定成熟，其功能的全面性以及誤差的控制問題也一直存在。為了更大程度上的減小誤差，提高液位遙測系統(tǒng)的精確性。本文通過“SED-79A 多點水位遙測儀”，來分析與探討其誤差的存在性以及控制方法。

關鍵詞：遙測系統(tǒng) 水位測試儀 控制誤差

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

遙測系統(tǒng)的工作原理

遙測系統(tǒng)是基于PLC技術的系統(tǒng)，它的種類有很多種，目前船舶液位系統(tǒng)常見的有：壓電式、吹泡式、浮子式、氣電式以及雷達式等。而無論哪一種遙測系統(tǒng)，其組成部分也是大同小異?？傮w來說都是由傳感器、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倉位的液位、溫度以及吃水信號。并通過數(shù)字信號的方式傳遞給數(shù)據(jù)分析單元并以各種數(shù)字形式顯示出來。然后工作人員再根據(jù)這些信息在中控室實現(xiàn)對全船的檢測與控制。

而在實際操作中，液位遙測系統(tǒng)的液位遙測的數(shù)據(jù)往往會與手動側深不一致，并且誤差較大。這在工作中也會影響到船舶的穩(wěn)定性以及安全性。正常情況下標準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。下面筆者通過SED-79A測試儀的引入，并說明如何通過它來控制誤差。

SED-79A測試儀的誤差控制

導致誤差產(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 多點水位遙測儀”，是一種比較常見的液位遙測儀。它采用了積木式的組合結構。其主要特點是：可獨立使用自動水位計，而且在室內(nèi)就可以進行遙控、遙測。因此，它已經(jīng)一定程度上取代了測深鐘、測深錘、蜂鳴器等落后的測量方法。

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

1、跟蹤測量系統(tǒng)及誤差控制

跟蹤系統(tǒng)，是由測錘、測線、排線卷筒、渦輪減速器、永磁式微電機以及電器控制系統(tǒng)組成，其工作原理是根據(jù)重力作用將測線拉直并掛在測量井口，在微電機的控制下，當測錘接觸到水面時，會自動停止并通過卷筒轉角徑將數(shù)據(jù)傳遞給記數(shù)裝置。為保證儀器的精準度，卷筒部分應采用垂直單層密繞方式，在卷筒轉動時，卷筒自身同時也在左右移動，其每轉一周，橫向移動為0.870mm。這樣便消除了偏轉式排線方式對測量時所造成的誤差。

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制馬氏輪機構，最低數(shù)位為CM位。它的工作原理是將水位顯示的機械位置轉化為等級電壓并傳輸給主機。所以在測量過程中水位的變化可以以連續(xù)的數(shù)字顯示出來。為了讓顯示值不在兩位數(shù)值之間而造成誤差?？梢栽隈R氏輪的前一級的齒輪軸Z6上安裝數(shù)字圓整裝置。因為在這一級上，每轉一周cm位才進一字，而進程的過程中，Z6的轉角為90度，換算為測量時的高度?？捎霉剑骸?，數(shù)字圓整裝置的工作原理，見圖1。

如圖1中所示，在齒輪軸Z6上固定了一個磁輪， 而磁輪上有一塊與進位轉角相對應的磁鋼， 磁鋼旁邊是一個干簧控制開關K。在Z6的銷釘噬入CM位馬氏輪的范圍內(nèi)，干簧開關K被磁鋼吸通，電機開始轉動。直到銷釘脫離進位區(qū)。這樣顯示數(shù)值就不在兩數(shù)中間的位置了。

3、保護裝置及誤差控制

遙測儀水位計經(jīng)常因為某些原因使試管傾斜、彎曲以及管壁附有某些焊渣或者障礙物。為了避免水位計受到這些情況的影響而產(chǎn)生誤測，此水位計的機械保護系統(tǒng)裝置測錘在被測環(huán)境受阻時切斷電機電源，并自動啟動報警系統(tǒng)。

其工作原理是：當水位計正常工作時，由于重力作用，測錘會將其中的一個搖臂壓下。從而使始終開關的接點接通，儀器正常工作。而當測錘由于外力受阻后，內(nèi)置的彈簧所受的壓力會小于測錘正常情況下所產(chǎn)生的重力，從而使搖臂發(fā)生反彈，開關斷開。儀器停止工作，并發(fā)生報警。而當測錘向上提升時受阻后，同樣會因為外力使搖臂發(fā)生反彈，直至彈簧使內(nèi)置的超重開關接點斷開，從而使儀器停止工作。這樣儀器的保護裝置便能起到一個減小測量誤差以及保護裝置的作用。

綜上所述，“SED-79A 多點水位遙測儀”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。通過數(shù)據(jù)分析以及實際操作的驗證，該水位遙測儀的最大測量水位變幅為25cm。并滿足理論實驗的預期效果。

總結

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

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（作者單位：浙江造船有限公司）