VISATRON VN型油霧濃度探測器的使用及管理

袁 對,陳建良

(浙江國際海運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,舟山 316021)

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VISATRON VN型油霧濃度探測器的使用及管理

袁 對,陳建良

(浙江國際海運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,舟山 316021)

介紹目前船舶常用的VISATRON系列VN215/93油霧濃度探測器基本結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，提出新船安裝過程中管理人員應(yīng)注意的細(xì)節(jié)。結(jié)合說明書要求和船舶實(shí)際情況列出故障清單和處理方案，重點(diǎn)對裝置常見的“負(fù)壓低”和誤報(bào)警等故障做了分析，并提出相應(yīng)的解決方案。根據(jù)使用情況提出加強(qiáng)日常維護(hù)保養(yǎng)和定期測試的建議，特別加強(qiáng)裝置氣源管理等。

油霧濃度；負(fù)壓；故障；保養(yǎng)

在船舶柴油機(jī)曲軸箱中，當(dāng)柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)高溫滑油會蒸發(fā)產(chǎn)生油氣。隨之軸承發(fā)熱等原因，使曲軸箱內(nèi)油氣濃度大幅增加。這些油氣會在曲軸箱中與空氣混合形成油霧，大量試驗(yàn)研究表明，濃度達(dá)到50mg/L和直徑2～ 10μm 的重新凝結(jié)潤滑油霧將會高度易燃[1]。遇到燃?xì)庀赂Z或運(yùn)動部件過熱只要溫度超過150℃就會引起曲軸箱爆炸，輕者把防爆門打開，重者會造成嚴(yán)重機(jī)損和發(fā)生人員受傷事故。

因此柴油機(jī)曲軸箱油霧濃度探測和報(bào)警裝置廣泛應(yīng)用于各類大、中型柴油機(jī)。該裝置作為船舶柴油機(jī)安全保護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分，在柴油機(jī)日常運(yùn)行管理中也是重點(diǎn)監(jiān)測項(xiàng)目之一。

1 VISATRON.VN系列油霧濃度探測器的基本結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

目前船舶使用的油霧濃度探測器有多種系列，如MARK-5系列、MARK-6系列、VISATRON VN 系列等。特別是VISATRON VN215系列近幾年在國內(nèi)新造船上已廣泛使用。本文以VN215/93為主要研究對象。

VISATRON.VN215系列油霧濃度探測器組成部分包括油霧探測器、保護(hù)蓋 、抽氣系統(tǒng)(含壓力調(diào)節(jié)器)、監(jiān)測系統(tǒng)等。為保證在船舶環(huán)境下的使用可靠性，該裝置在內(nèi)外部均采取了多種減震防震措施。

圖1 VN系列經(jīng)典結(jié)構(gòu)圖

圖1中：①空氣射流泵；②測量頭；③測量光學(xué)管道；④連接閥箱(VN215/93為⑥)；⑤電氣接口。

測量頭②安裝在防震背板上，其中包含控制蓋下的光學(xué)測量軌道③。測量頭表面上左邊是標(biāo)簽，用于查看設(shè)備進(jìn)行正常操作的所有重要信息，右邊有顯示屏，可以顯示故障報(bào)警代碼等內(nèi)容。

測量頭抽氣系統(tǒng)的空氣射流泵產(chǎn)生負(fù)壓。射流泵的工作原理基于文氏管原理，外部連接壓縮空氣及減壓過濾器(壓力調(diào)節(jié)單元)。

電氣接口在總插頭插座殼內(nèi)部。設(shè)備可直接與柴油機(jī)安保系統(tǒng)連接。接口包括兩個(gè)油霧警報(bào)輸出，一個(gè)預(yù)警輸出和一個(gè)工作狀態(tài)信號輸出。

值得注意的是：VN215/93抽氣系統(tǒng)與“閥箱215”相連，該型號油霧探測器不僅能夠檢測一個(gè)油霧濃度，并能在閥箱顯示屏上顯示是哪個(gè)腔室(缸號)出現(xiàn)了最高油霧濃度。而早期的VN115/93抽氣系統(tǒng)與普通的“連接閥箱”相連，該型號油霧探測器能夠檢測出一個(gè)油霧警報(bào)，但是無法辨別柴油機(jī)內(nèi)部油霧源具體位置。VN116/93抽氣系統(tǒng)與“閥箱116”相連，該型號油霧探測器能夠檢測出一個(gè)油霧警報(bào)，但只顯示在接入閥箱的左邊還是右邊出現(xiàn)了最高油霧濃度。

VISATRON VN215/93型的特點(diǎn)及優(yōu)勢體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：

1)與早期的油霧濃度探測器相比，VISATRON215/93型油霧濃度探測器采用了無磨損抽吸系統(tǒng)。持續(xù)抽取曲軸箱腔室和柴油機(jī)其他部位的氣體，即連續(xù)監(jiān)測各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，無需等待油霧團(tuán)出現(xiàn)。從而保證了從油霧產(chǎn)生到警報(bào)發(fā)出過程的反應(yīng)時(shí)間。當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測到某檢測點(diǎn)油霧濃度超過自檢線時(shí)(通常為報(bào)警線的10%)自動啟動自檢程序，找出并顯示油霧濃度高的檢測點(diǎn)(比如顯示某缸)，并通過安保系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)在幾秒鐘之內(nèi)啟動保護(hù)動作。

2)為避免因飛濺的軸承滑油引起誤報(bào)警，該系統(tǒng)采用了沙勒公司特制的取樣漏斗，漏斗運(yùn)行與柴油機(jī)旋轉(zhuǎn)方向無關(guān)。附加的滑油釋放元件保證了系統(tǒng)在各種運(yùn)行條件下正確工作，包括在柴油機(jī)靜態(tài)放置或處于可變傾斜擺動的狀態(tài)。并且該裝置通過在測量頭內(nèi)設(shè)置加熱器，盡量避免了因水汽冷凝觸發(fā)的誤報(bào)警。

2 VN215/93油霧濃度探測器的安裝要求

安裝分為機(jī)械安裝和電氣安裝兩大塊。安裝一般在新船建造時(shí)由船廠或服務(wù)工程師完成，但作為船舶輪機(jī)人員應(yīng)關(guān)注部分細(xì)節(jié)問題。

機(jī)械安裝方面盡可能將設(shè)備安裝在與防爆門相對一側(cè)，萬一發(fā)生事故可盡量減少對船員的危害。盡可能將VISATRON油霧探測器安裝在柴油機(jī)中心區(qū)段，避免部分缸(1缸或6缸)的連接管道過長影響反應(yīng)精度。

在柴油機(jī)的每個(gè)曲軸箱腔室和鏈輪箱或齒輪傳動處中至少要有一個(gè)抽氣點(diǎn)。若使用長罩杯抽氣漏斗，安裝側(cè)不受柴油機(jī)轉(zhuǎn)向的影響。由于油霧是上升的，抽氣點(diǎn)應(yīng)選擇在稍高位置，避免油霧飛濺影響。探測單元則必須位于抽氣點(diǎn)上方，兩者的連接管路盡量避免彎曲或呈“U”形。具體型號也有具體要求：帶虹吸的VN215在每個(gè)曲軸箱內(nèi)安裝虹吸塊，若有一根取樣管高于探測單元，則應(yīng)在該取樣管最低處安裝一泄放閥，防止積油堵塞管路。無泄放的VN215安裝時(shí)需有 6°的傾角。

排氣管道的安裝長度(文氏管排放噴嘴出口)最長不超過2m，內(nèi)徑必須≥ 18 mm[2]，且禁止使用尖嘴彎頭。

電氣安裝方面注意根據(jù)船級社規(guī)定，警報(bào)繼電器必須與停機(jī)或者減速輸入相連接。在正常操作期間，警報(bào)繼電器關(guān)閉。如探測到油霧警報(bào)，繼電器打開。船舶電氣人員最好采用一個(gè)永久標(biāo)記記錄測量頭后面塑料盒內(nèi)的斷線監(jiān)測電阻值。

3 常見故障及處理

3.1 常見故障列表

對于該裝置的常見故障，產(chǎn)品說明書中給出了一系列的故障代碼及檢修處理方法，如表1。通常該型油霧濃度探測器的故障主要是E14報(bào)警(即負(fù)壓/氣流過低報(bào)警)和系統(tǒng)因靈敏度調(diào)節(jié)過高引起的誤報(bào)警。

表1 常見故障列表

3.2 負(fù)壓低故障

表1所列的故障中相對14號報(bào)警較為常見(顯示為E014)，查閱說明書描述的內(nèi)容來看，導(dǎo)致該報(bào)警的根本原因是系統(tǒng)的負(fù)壓低。VN系列的設(shè)備基本原理就是射流泵抽取曲軸箱內(nèi)的油氣檢測，所謂“抽取”即是一定的負(fù)壓(說明書要求測量頭內(nèi)的負(fù)壓調(diào)到60mm水柱)。若負(fù)壓低于設(shè)計(jì)值則無法正常識別判斷油霧濃度狀況。解決該故障可以遵循下述步驟：

(1)檢查氣源壓力，即機(jī)艙通往油霧濃度探測裝置的控制空氣壓力。說明書要求范圍是0.2～1.5MP,實(shí)際使用中一般多為0.7MP的控制空氣，注意檢查壓力是否過低。實(shí)踐表明即使氣壓從0.7MP降到0.68MP影響不大。

(2)檢查2個(gè)過濾器濾網(wǎng)(濾片)的情況，視情況清洗或更換。第1個(gè)是在壓力調(diào)節(jié)單元內(nèi)的空氣濾片。注意是否有雜質(zhì)及油性物質(zhì)殘留、積聚，尤其要關(guān)注黃色或黃白色油性物質(zhì)，一般建議使用酒精類洗劑清潔。另1個(gè)是在測量頭內(nèi)的空氣濾片，建議用服務(wù)箱內(nèi)的隨機(jī)備件更換。

(3)當(dāng)上述檢查后報(bào)警還未消除時(shí)，只能調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)單元的減壓閥開度。柴油機(jī)停機(jī)狀態(tài)下，稍松開固緊螺母(有保險(xiǎn))，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)閥桿螺母，建議少量多次調(diào)整。注意調(diào)節(jié)時(shí)一定要配套使用隨機(jī)工具箱內(nèi)的U形壓力表，負(fù)壓達(dá)到60mm水柱即停。若超過60mm水柱的負(fù)壓過大則可能會導(dǎo)致探測器靈敏度的變化。注意此項(xiàng)操作在未接入U(xiǎn)形壓力表的情況下不建議進(jìn)行。

(4)空氣濾片消耗量較大，當(dāng)備件供應(yīng)不上時(shí)應(yīng)急措施就是用多層細(xì)銅絲網(wǎng)替代，或臨時(shí)使用細(xì)鐵絲清通流量控制小孔。注意細(xì)銅絲網(wǎng)安裝前應(yīng)清理干凈，確保沒有金屬細(xì)末殘留。

若在停機(jī)狀態(tài)主機(jī)滑油泵啟動后馬上出現(xiàn)的E14號報(bào)警，可以先暫不按上述步驟檢修。因該現(xiàn)象是曲軸箱內(nèi)壓力突然變化引發(fā)負(fù)壓過低報(bào)警，建議稍等片刻，系統(tǒng)待負(fù)壓平穩(wěn)后故障報(bào)警會自行消除。

根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，出現(xiàn)這種故障的“病根”在機(jī)艙的壓縮空氣系統(tǒng)。進(jìn)入裝置的壓縮空氣大多來自主空氣瓶或控制空氣瓶，由于空壓機(jī)本身磨損或疏于對低壓控制空氣的放殘，空氣中潤滑油和水分含量過大，混合物經(jīng)過細(xì)銅絲濾網(wǎng)時(shí)節(jié)流降壓導(dǎo)致部分粘連使通流面積減少引起壓力偏低，進(jìn)而引發(fā)射流管抽吸負(fù)壓過低。2014年某輪就在控制空氣干燥器失效停用后的6個(gè)月內(nèi)連續(xù)3航次出現(xiàn)負(fù)壓低(E014)報(bào)警。

值得注意的一點(diǎn)是，很多操作人員往往在出現(xiàn)E014號報(bào)警后在面板上操作“ RESET” 按鍵進(jìn)行復(fù)位，以期消除報(bào)警恢復(fù)原始狀態(tài)。經(jīng)咨詢廠家售后服務(wù)工程師，該操作鍵僅對油霧濃度高報(bào)警進(jìn)行復(fù)位，在進(jìn)行模擬測試后的復(fù)位或系統(tǒng)油霧濃度高報(bào)警后的復(fù)位，對E014號報(bào)警復(fù)位無效。

3.3 系統(tǒng)誤報(bào)警故障

實(shí)船使用中有部分船只反映出現(xiàn)系統(tǒng)誤報(bào)警現(xiàn)象。產(chǎn)生誤報(bào)警的原因主要包括：

(1)系統(tǒng)設(shè)置(調(diào)節(jié))靈敏度過高。油霧濃度探測器的報(bào)警觸發(fā)值與系統(tǒng)靈敏度成反比，于是油霧濃度稍有升高(未到實(shí)際報(bào)警值)就會觸發(fā)警報(bào)。有文獻(xiàn)表明曾經(jīng)有船只因?yàn)橛挽F濃度探測器的靈敏度設(shè)置得太高，導(dǎo)致航行中多次發(fā)生曲軸箱油霧濃度過高報(bào)警，經(jīng)船員仔細(xì)拆檢主機(jī)十字頭、主軸承、連桿大端等處可能引起報(bào)警的地方均未見異常，后經(jīng)廠家專業(yè)維修人員對油霧濃度探測器進(jìn)行拆檢，才發(fā)現(xiàn)是由于靈敏度設(shè)置得太高所致[2]。

(2)曲軸箱內(nèi)部環(huán)境和機(jī)艙外部環(huán)境的影響。當(dāng)柴油機(jī)曲軸箱內(nèi)漏進(jìn)海淡水或滑油分油機(jī)分離水分效果不佳等原因?qū)е禄椭械乃莺砍瑯?biāo)時(shí)由于水份比滑油更容易蒸發(fā)，油霧中攜帶的水蒸汽甚至水滴可能會觸發(fā)警報(bào)[2]。有資料表明，個(gè)別船舶航行于溫度較高、空氣濕度較大的海區(qū)時(shí)曾出現(xiàn)過類似誤報(bào)警。

4 日常使用管理要求及維護(hù)保養(yǎng)要點(diǎn)

4.1 常規(guī)保養(yǎng)

參考設(shè)備說明書的要求，該類型油霧濃度探測器常規(guī)維保主要分季度 、半年 、 一年 、 五年四種類型，分別有不同的任務(wù)。

表2 維保周期項(xiàng)目

從表2可以得知，該裝置的主要維護(hù)內(nèi)容還是確保負(fù)壓正常和相關(guān)濾器濾片的清潔工作。管理人員要嚴(yán)格按說明書的要求執(zhí)行。

4.2 系統(tǒng)定期測試

系統(tǒng)定期測試也是維保的重要任務(wù)。通常對該類裝置測試有兩種形式，一種是系統(tǒng)模擬測試，另一種是煙霧實(shí)際測試。

4.2.1 系統(tǒng)模擬測試。

模擬測試只能在柴油機(jī)停車狀態(tài)時(shí)執(zhí)行，要求常規(guī)保養(yǎng)中定期進(jìn)行。

測試前確保系統(tǒng)電源正常、壓縮空氣氣源供應(yīng)穩(wěn)定和壓力正常。打開檢測單元外蓋扣合開關(guān)，向左松開外蓋。此時(shí)“READY”綠色LED指示燈滅，延時(shí)大約10秒后“14”紅LED燈閃亮，并發(fā)出代碼為“E014”的負(fù)壓過低報(bào)警，集控室主機(jī)油霧濃度延伸報(bào)警器發(fā)出警報(bào)。隨后用事先準(zhǔn)備好的光潔硬紙板阻擋在兩個(gè)紅外探頭之間，幾秒鐘后會出現(xiàn)“TEST”燈長亮，所有閥箱電磁閥能按照既定的程序動作，進(jìn)行自檢則說明系統(tǒng)功能正常。最后按“RESET”按鈕，結(jié)束測試。

4.2.2 煙霧測試

當(dāng)進(jìn)行煙霧實(shí)際測試時(shí)，柴油機(jī)要求處于冷車狀態(tài)。測試過程中裝置不斷電、不斷氣。松開任意一缸的管路接頭(一般選用最上端或最下端比較方便)，然后使用服務(wù)箱中配套的煙霧發(fā)生器產(chǎn)生煙霧置于該處。與火災(zāi)探測系統(tǒng)測試一樣，在進(jìn)行此項(xiàng)測試時(shí)，煙霧濃度要足夠高并且維持20秒以上。一旦煙霧被吸入后，可看到油霧濃度升高(液晶顯示屏中VALUE顯示數(shù)值)，當(dāng)升高到自檢線時(shí)，系統(tǒng)按照既定的程序動作，持續(xù)升高的油霧濃度將觸發(fā)油霧濃度高報(bào)警。此時(shí)安保系統(tǒng)應(yīng)立即動作，發(fā)出柴油機(jī)降速或停車指令。實(shí)際操作時(shí)測試者注意觀察并核對閥箱視窗上顯示紅色燈亮的那個(gè)缸號是否與測試的管路(缸號)相對應(yīng)。

5 結(jié) 語

油霧濃度探測裝置作為船舶柴油機(jī)重要的安保設(shè)施，保護(hù)各類柴油機(jī)防止它們由于自發(fā)產(chǎn)生的油霧爆炸。裝置內(nèi)的測量頭等元器件屬于高精度元件[3]，安裝在船舶柴油機(jī)本體上承受高溫、振動、腐蝕等惡劣工作環(huán)境影響。所以輪機(jī)人員應(yīng)加強(qiáng)管理，嚴(yán)格按照產(chǎn)品說明書的要求做好做細(xì)日常保養(yǎng)工作，正確處理故障，確保裝置安全正常運(yùn)行。

[1]趙天義.一種新型曲軸箱油霧濃度探測報(bào)警裝置研究及認(rèn)可[J].天津航海,2012,(4):13-16.

[2]張玉龍.VISATRON215型油霧濃度探測器原理分析[J].廣州航海學(xué)院學(xué)報(bào),2014,(57) :136-138.

[3]肖海瑞.某型油霧濃度探測器負(fù)壓低故障的排除與維護(hù)建議[J].中國修船,2012,25(1):48-49.

The Operation and Maintenance of VISATRON VN Oil Mist Detector

YUAN Dui, CHEN Jian-liang

(Zhejiang International Maritime College,Zhoushan 316021,China)

The paper, gives a brief introduction to the basic principle and the structure of VISATRON VN oil mist detector commonly used on ships.Combining with the actual use, the recommendations on enhancing the daily maintenance have been put forward and key points of management has been summarized. Moreover, It has also analyzed the frequent malfunctions of device and proposed the corresponding solutions.

oil mist concentration; negative pressure;malfunction; maintenance

2016-09-17

袁 對(1979-)，男，浙江岱山人，講師，E-mail：434511419@qq.com。

U664.121

A

10.3969/j.issn.1671-234X.2016.03.011

1671-234X(2016)03-0050-05

浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，第17卷第3期，2016年9月

Journal of Zhejiang Institute of Communications

Vol.17 No.3,Sep.2016