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摘 要：船舶货油泵自动卸载系统是典型的电/气结合的控制系统，由于其气动控制较为精密和复杂，本文将着重剖析其工作原理和故障解决方法。
关键词：船舶;自动卸载系统;故障分析;改进
由于船舶货油泵自动卸载系统发生故障时，故障原因较难排除，往往给船员带来操作困难，这里针对其原理和常见故障进行了分析，并提出了解决办法和改进措施。
一、系统工作原理
对于装卸液体的船舶，比如油轮、化学品船、船舶货油泵一般都安装了自动卸载系统，以协助货油泵卸货，提高卸货速率，缩短卸货时间，并防止货油泵空转损坏设备。在泵房里，货油泵的前一级管路上安装了一台大型的罐体，用于油气界面的分离。在机舱里装有真空泵，其管路一直连到罐体的顶部，在真空泵和罐体的管路上装有电磁阀。在货油泵的出口装有自动卸载阀，用于货油的卸载。
电气部分：在货控室的操作台上，装有转换开关，控制真空泵的自动/手动启停。在控制台里，装有6只压力开关，通过电气回路实现真空泵的自动控制和电磁阀的开关，并有报警输出指示，电气回路有触点输出给货油泵的控制系统作为互锁信号，但在操作台上提供了切换开关供船员选择。
气动部分：在泵房的罐体上装有气动差压变送器，其信号送到货控室的操作台上的气动手动/自动选择开关，当放到自动模式时，通过差压变送器控制卸载阀B1的开关幅度，当放到手动模式时，通过操作台上的气动调节开关，直接控制卸载阀B1的开关幅度。气动差压变送器的气源是1.4kg，其信号输出是0.2～1.0kg，输入差压信号一般是0～600mmH2O，差压变送器的信号同时输出给压力开关，低压开关设定在0.25kg，高压开关设定在0.75kg，当控制信号低于0.25kg时，系统低液位报警，真空泵停止，电磁阀关闭，此时罐体内的液位在最低警戒线。当控制信号高于0.75kg时，真空泵和电磁阀都不可以操作。当控制信号在0.25kg～0.75Kg之间时，可以操作真空泵和电磁阀。系统正常运转后，最终压力会稳定在0.6kg～0.7Kg左右，这时，罐体内的油气界面在最佳位置（50%左右），卸载阀开度稳定，正常卸载。
二、常见故障及解决方法
（1）罐体内液位不正常，差压变送器不工作。差压变送器是整个系统的自动控制核心，必须保证其正常工作。一般情况下变送器的输入端故障较多，因为输入端分别接在罐体的高端和低端，由于船舶运送的液体多种多样，特别是半成品油，油品黏稠容易堵塞输入端，应定期用压缩空气吹通。如果差压变送器把高压侧作为参考液位，那么高压侧必须始终保持满液位。对于变送器本体，如果气源不够清洁，变送器内部的放大器单元和和喷嘴容易堵塞，应定期清洗，橡胶软管长期使用也会老化变脆，开裂漏气。如果变送器只是零位不准，可以根据实际液位调节调零旋钮。
维护保养建议：变送器的测量范围一般禁止船员调整，因为没有专业的校验设备，很难对量程进行恢复。
（2）卸载阀B1不動作。对于货油泵自动卸载系统，气动部分的难点就在于如何判断引起卸载阀B1不动作的原因。气动回路图如下：
①输入信号（读表E10）低于0.5kg～0.6kg，从图中可见，J5端是阀门定位器E2的输入端，J5的信号来自差压变送器或货控室的手动调整旋钮。因为对罐体的液位要求在50%～70%之间，所以E2的零位不同于其他系统设定在02kg动作。
②阀门定位器E2故障，E2有旋臂同B1相连，检查是否松动脱落。E2本体是否故障的判断方法：给E2的工作气源设定到5kg（调节减压阀E5读表E6），给J5端手动加输入信号，看E2的输出端OUT1和OUT2的压力是否切换（读表E8和E7）如不切换，则必须检修或更换E2。
③辅助开关阀E4故障，因从E2的输出端气流量与汽缸E1的容量不匹配，导致B1的开关动作迟缓，所以在这个系统里增加了两只E4，用于提高控制B1的开关速率，另外B1的实际动作快慢可以通过速度控制器E9进行调整。在E4内部，有一只过滤器芯，因气源不纯，有可能会堵塞过滤器芯，导致E4无输出。
维护保养建议：应定期清洗过滤器芯。
④自锁阀E3不动作。E3的输入气源压力必须在3.5kg以上，否则，E3锁死，无信号输出给E9，E3的气源来自J6端，由船舶的控制空气罐提供，E3的作用是禁止气源压力不正常（过低）时操作自动卸载系统。
维护保养建议：E3的内部有阀芯，弹簧和膜片，应定期保养，防止锈蚀、咬死。
⑤应急操作：当船员不能处理发生的故障时，系统提供了应急操作功能。打开三通阀E17排气，操作三通阀E15给三通阀E16供气，这样，气源直接给阀缸E1供气，B1打开。要让B1关闭，只要将气源软管从E16接到E17上，其余操作同上。
（3）货控台压力表无B1的反馈指示。故障原因是阀门位置变送器B2的输出端J4无信号。
输出：解决方法：检查B2的J2端是否提供了1.4kg的气源。检查B2的连杆是否同B1连接可靠。B2本体一般情况下不易损坏。
三、系统改进应用实例
永恒10轮是一艘希腊籍的油轮，150000吨级，到南通中远船务大修。船舶自动卸载系统不工作，我对系统检查后建议船东对电气部分进行改造，改用电的防爆差压变送器，加装安全隔离栅，以保证泵房对电气设备安全等级的要求，在货控室安装电的E/P转换器，实现原有的控制功能，这样，差压变送器的故障会大大减小，提高了系统的稳定性。
（1）产品选型：对原有的继电控制回路改用PLC控制，产品选型及PLC框图如图2：
（2）施工过程：从泵房底部铺设6根控制电缆到货控室，安装电的防爆差压变送器，拆除CCR控制板，安装新的控制箱。
（3）系统调试：主要调整压力开关的整定值，变送器的量程范围的设定，PLC逻辑关系的正确性。
（4）改造结果和设备运行反馈：该系统改造从铺设电缆到系统测试运行仅用了一周时间，改造费用相对较低。其优越性在于PLC的高稳定性和免维护性，从机务半年后的邮件回复中得知，该系统改造后运行稳定，未出现设备故障。因此，该系统的设备改造具有一定的推广性。
四、小结
船舶货油泵自动卸载系统的气动控制相对其他单回路控制系统来说要复杂得多，船员要能对发生的故障能及时排除以保证系统的正常工作，专业维修人员要对系统的各部件进行专业的保养和调整，以保证系统的稳定可靠。同时，随着科技的进步，质量更可靠的新产品不断问世，专业服务人员要给船东提供产品升级换代的解决方案，以确保系统的长期稳定运行。
参考文献：
[1]吴宛青.殷佩海油船货油装卸操作模拟器的系统设计[J].中国航海，1999（01）.
[2]吴震宇.汤敏油船大型货油泵系统现状及发展趋势[J].船海工程，2012（04）.
作者简介：时建锋（1974— ），男，江苏南通人，本科，工程师，研究方向：船舶自动化。
关键词：船舶;自动卸载系统;故障分析;改进
由于船舶货油泵自动卸载系统发生故障时，故障原因较难排除，往往给船员带来操作困难，这里针对其原理和常见故障进行了分析，并提出了解决办法和改进措施。
一、系统工作原理
对于装卸液体的船舶，比如油轮、化学品船、船舶货油泵一般都安装了自动卸载系统，以协助货油泵卸货，提高卸货速率，缩短卸货时间，并防止货油泵空转损坏设备。在泵房里，货油泵的前一级管路上安装了一台大型的罐体，用于油气界面的分离。在机舱里装有真空泵，其管路一直连到罐体的顶部，在真空泵和罐体的管路上装有电磁阀。在货油泵的出口装有自动卸载阀，用于货油的卸载。
电气部分：在货控室的操作台上，装有转换开关，控制真空泵的自动/手动启停。在控制台里，装有6只压力开关，通过电气回路实现真空泵的自动控制和电磁阀的开关，并有报警输出指示，电气回路有触点输出给货油泵的控制系统作为互锁信号，但在操作台上提供了切换开关供船员选择。
气动部分：在泵房的罐体上装有气动差压变送器，其信号送到货控室的操作台上的气动手动/自动选择开关，当放到自动模式时，通过差压变送器控制卸载阀B1的开关幅度，当放到手动模式时，通过操作台上的气动调节开关，直接控制卸载阀B1的开关幅度。气动差压变送器的气源是1.4kg，其信号输出是0.2～1.0kg，输入差压信号一般是0～600mmH2O，差压变送器的信号同时输出给压力开关，低压开关设定在0.25kg，高压开关设定在0.75kg，当控制信号低于0.25kg时，系统低液位报警，真空泵停止，电磁阀关闭，此时罐体内的液位在最低警戒线。当控制信号高于0.75kg时，真空泵和电磁阀都不可以操作。当控制信号在0.25kg～0.75Kg之间时，可以操作真空泵和电磁阀。系统正常运转后，最终压力会稳定在0.6kg～0.7Kg左右，这时，罐体内的油气界面在最佳位置（50%左右），卸载阀开度稳定，正常卸载。
二、常见故障及解决方法
（1）罐体内液位不正常，差压变送器不工作。差压变送器是整个系统的自动控制核心，必须保证其正常工作。一般情况下变送器的输入端故障较多，因为输入端分别接在罐体的高端和低端，由于船舶运送的液体多种多样，特别是半成品油，油品黏稠容易堵塞输入端，应定期用压缩空气吹通。如果差压变送器把高压侧作为参考液位，那么高压侧必须始终保持满液位。对于变送器本体，如果气源不够清洁，变送器内部的放大器单元和和喷嘴容易堵塞，应定期清洗，橡胶软管长期使用也会老化变脆，开裂漏气。如果变送器只是零位不准，可以根据实际液位调节调零旋钮。
维护保养建议：变送器的测量范围一般禁止船员调整，因为没有专业的校验设备，很难对量程进行恢复。
（2）卸载阀B1不動作。对于货油泵自动卸载系统，气动部分的难点就在于如何判断引起卸载阀B1不动作的原因。气动回路图如下：
①输入信号（读表E10）低于0.5kg～0.6kg，从图中可见，J5端是阀门定位器E2的输入端，J5的信号来自差压变送器或货控室的手动调整旋钮。因为对罐体的液位要求在50%～70%之间，所以E2的零位不同于其他系统设定在02kg动作。
②阀门定位器E2故障，E2有旋臂同B1相连，检查是否松动脱落。E2本体是否故障的判断方法：给E2的工作气源设定到5kg（调节减压阀E5读表E6），给J5端手动加输入信号，看E2的输出端OUT1和OUT2的压力是否切换（读表E8和E7）如不切换，则必须检修或更换E2。
③辅助开关阀E4故障，因从E2的输出端气流量与汽缸E1的容量不匹配，导致B1的开关动作迟缓，所以在这个系统里增加了两只E4，用于提高控制B1的开关速率，另外B1的实际动作快慢可以通过速度控制器E9进行调整。在E4内部，有一只过滤器芯，因气源不纯，有可能会堵塞过滤器芯，导致E4无输出。
维护保养建议：应定期清洗过滤器芯。
④自锁阀E3不动作。E3的输入气源压力必须在3.5kg以上，否则，E3锁死，无信号输出给E9，E3的气源来自J6端，由船舶的控制空气罐提供，E3的作用是禁止气源压力不正常（过低）时操作自动卸载系统。
维护保养建议：E3的内部有阀芯，弹簧和膜片，应定期保养，防止锈蚀、咬死。
⑤应急操作：当船员不能处理发生的故障时，系统提供了应急操作功能。打开三通阀E17排气，操作三通阀E15给三通阀E16供气，这样，气源直接给阀缸E1供气，B1打开。要让B1关闭，只要将气源软管从E16接到E17上，其余操作同上。
（3）货控台压力表无B1的反馈指示。故障原因是阀门位置变送器B2的输出端J4无信号。
输出：解决方法：检查B2的J2端是否提供了1.4kg的气源。检查B2的连杆是否同B1连接可靠。B2本体一般情况下不易损坏。
三、系统改进应用实例
永恒10轮是一艘希腊籍的油轮，150000吨级，到南通中远船务大修。船舶自动卸载系统不工作，我对系统检查后建议船东对电气部分进行改造，改用电的防爆差压变送器，加装安全隔离栅，以保证泵房对电气设备安全等级的要求，在货控室安装电的E/P转换器，实现原有的控制功能，这样，差压变送器的故障会大大减小，提高了系统的稳定性。
（1）产品选型：对原有的继电控制回路改用PLC控制，产品选型及PLC框图如图2：
（2）施工过程：从泵房底部铺设6根控制电缆到货控室，安装电的防爆差压变送器，拆除CCR控制板，安装新的控制箱。
（3）系统调试：主要调整压力开关的整定值，变送器的量程范围的设定，PLC逻辑关系的正确性。
（4）改造结果和设备运行反馈：该系统改造从铺设电缆到系统测试运行仅用了一周时间，改造费用相对较低。其优越性在于PLC的高稳定性和免维护性，从机务半年后的邮件回复中得知，该系统改造后运行稳定，未出现设备故障。因此，该系统的设备改造具有一定的推广性。
四、小结
船舶货油泵自动卸载系统的气动控制相对其他单回路控制系统来说要复杂得多，船员要能对发生的故障能及时排除以保证系统的正常工作，专业维修人员要对系统的各部件进行专业的保养和调整，以保证系统的稳定可靠。同时，随着科技的进步，质量更可靠的新产品不断问世，专业服务人员要给船东提供产品升级换代的解决方案，以确保系统的长期稳定运行。
参考文献：
[1]吴宛青.殷佩海油船货油装卸操作模拟器的系统设计[J].中国航海，1999（01）.
[2]吴震宇.汤敏油船大型货油泵系统现状及发展趋势[J].船海工程，2012（04）.
作者简介：时建锋（1974— ），男，江苏南通人，本科，工程师，研究方向：船舶自动化。