GQS型油份濃度計檢測回路清洗方法設(shè)計

滕國生　馬志偉

摘 要：針對船用GQS型油份濃度計本身沒有設(shè)計清水沖洗轉(zhuǎn)換模塊，污油水處理裝置停機期間，污水中的油垢就會沉積在管壁、電磁閥、測量室壁和透鏡片上，嚴(yán)重影響油份濃度計正常運行的問題。根據(jù)油份濃度計的工作原理和實際電路，以PLC技術(shù)為基礎(chǔ)設(shè)計出了油份濃度計的清水轉(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和停機時能自動沖洗油份濃度計檢測回路，使其內(nèi)部管路、元件時時處于清潔狀態(tài)，從根本上解決了目前頻發(fā)的臟堵、測量不準(zhǔn)、誤報警等問題。經(jīng)模擬試驗和實船驗證，改進(jìn)后的油份濃度計系統(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 檢測回路 PLC 清洗方法

中圖分類號：U66 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（b）-0085-02

GQS型油份濃度計廣泛應(yīng)用在各型艦船上，當(dāng)排放艦船艙底油污水時，對水中的油份濃度進(jìn)行連續(xù)檢測和報警，擔(dān)負(fù)著對環(huán)境保護(hù)的使命。為保證GQS型油份濃度計正常工作并延長壽命，測量油水通過儀器前、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型油份濃度計自身沒有清水沖洗自動轉(zhuǎn)換單元，要靠人工在開機前后對清水閥和油水閥進(jìn)行關(guān)閉、打開。目前情況是大部分艦船上根本沒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，費時費力，而且不能保證每次運行都能得到?jīng)_洗。實際的狀況就是油份濃度計根本沒有進(jìn)行清水沖洗的條件，或不能保證得到有效地沖洗。設(shè)備停機期間，污水中的油垢就會沉積在管壁、電磁閥、測量室壁和透鏡片上。因此，油份濃度計在工作一段時間之后，就會出現(xiàn)測量不準(zhǔn)、經(jīng)常誤報警、電磁閥堵死等故障，嚴(yán)重影響了設(shè)備的運行，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，油份濃度計已是艦船必不可少的裝備之一，是國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。由于油份濃度計的故障誘因主要是油污水的污染，因此只要設(shè)計出一套便利的清水沖洗設(shè)施，在污油水處理裝置起動和停機時能自動沖洗油份濃度計檢測回路，使其內(nèi)部管路、元件時時處于清潔狀態(tài)，在開始運行時再次進(jìn)行內(nèi)部清潔，便可從根本上解決目前頻發(fā)的臟堵、測量不準(zhǔn)、誤報警等問題，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)確地運行。

1 GQS型油份濃度計工作原理分析

為尋找檢測回路清洗的方法，必須先了解GQS型油份濃度計的工作原理。GQS型油份濃度計是用于船舶排放艙底污水時，對水中的油份濃度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測和報警的儀器。此儀器利用光學(xué)濁度法的原理，采用超聲波乳化水中油，然后測定乳化前后的散射光差，求出水中的含油量。每次測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量T11.5 s→第二次乳化5.0 s→?！⑸涔鉁y量T21.5 s，程序循環(huán)運行，一個周期小于20 s，把兩次散射光測量值T1和T2比較，經(jīng)微機信號處理，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)樣水是通過三通電磁閥進(jìn)入儀器內(nèi)部，然后在測量室內(nèi)進(jìn)行乳化、測量，最后排出儀器。如果進(jìn)行油污水測量后，不對儀器進(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)，一段時間后，便很容易造成電磁閥銹死、測量室部件污損、腐蝕，使儀器不能正常工作。在油污水進(jìn)行正常測量前也應(yīng)先進(jìn)行清水沖洗，既可以對儀器進(jìn)行再次清潔，同時也可以利用清水對儀器的測量值進(jìn)行校驗?？梢姡ＷC儀器的正常工作，對儀器進(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，保證儀器在停機期間內(nèi)部保持清潔狀態(tài)。

2 檢測回路清洗方法設(shè)計

2.1 設(shè)計原則

檢測回路清洗方法設(shè)計本著安全性、先進(jìn)性、高可靠性、實用性的原則，采用高可靠性的技術(shù)手段進(jìn)行功能實現(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 清洗檢測回路技術(shù)途徑分析

為尋找一種可自動清洗的方法來解決清洗問題。首先想到利用PLC自動控制技術(shù)。PLC實質(zhì)是一種用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同，它能按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲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投入運行后，其工作過程一般分為3個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新3個階段。完成上述3個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述3個階段。

由于GQS型油份濃度計供電電源是220 V，為了不額外增加電路，設(shè)計時選用了220 V供電的PLC。PLC共需15PPM模式和100PPM模式兩個輸入點，輸出需15PPM測量回路、100PPM測量回路、三通電磁閥、沖洗指示、檢測指示、PLC延遲斷電電磁閥6個輸出點。15PPM和100PPM測量回路需要220V供電，為了簡化電路，輸出點統(tǒng)一采用220 V供電。

2.3 設(shè)計內(nèi)容

2.3.1 加裝控制系統(tǒng)

我們的思路主要是當(dāng)油份濃度計開機和停機時，能自動對其進(jìn)行清水沖洗。設(shè)計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)，對設(shè)備的內(nèi)部系統(tǒng)不做改動。當(dāng)操作旋鈕打到100PPM或15PPM時，加裝的控制系統(tǒng)通電，油份濃度計起動，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。在操作旋鈕打到OFF時，設(shè)備繼續(xù)運行5 min，此時三通閥切換到清水，對設(shè)備進(jìn)行沖洗，沖洗5 min油份濃度計停止運行，再過1 min，加裝的控制系統(tǒng)斷電。設(shè)計的邏輯控制部分由PLC來完成，PLC的輸出控制油份濃度計電源轉(zhuǎn)換和三通閥轉(zhuǎn)換。

2.3.2 自動控制設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)功能，對PLC的I/O口進(jìn)行分配。通過對運行步驟的研究，采用C語言編程。

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，三通電磁閥由程序控制，自動進(jìn)行清水和油污水之間的轉(zhuǎn)換。

2.3.4 裝船后實際運行試驗

根據(jù)設(shè)計我們制作了裝置，并安裝在船上，并在現(xiàn)場進(jìn)行全系統(tǒng)實際運行試驗。試驗結(jié)果證明，系統(tǒng)電氣邏輯轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確可靠，各部件運轉(zhuǎn)穩(wěn)定。此次設(shè)計完全達(dá)到了預(yù)期效果，保證了油份濃度計在停機時處于清潔狀態(tài)，能有效避免之前的易臟堵、易腐蝕問題。

3 結(jié)語

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

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