这篇文章把油水分离器解析的很透彻
根据 MARPOL公约附则I的相关规定,总吨位400(GT)及以上的所有船舶的机器处所舱底水的排放,应满足:船舶不在零排放区域内;船舶正在途中航行;油水混合物经过符合要求的滤油设备处理;未经稀释的排出物含油量不超过15ppm;油水混合物不是来自油船货泵舱的舱底;油水混合物不混有货油残余物(对于油船)。具体体现为以下几点:
①GT≥400的船舶,应装有油水分离器/滤油设备。GT≥10000的机动船舶和载有大量燃油的400≤GT<10000的船舶,还应装设当排出物的含油量超过15ppm时能发出报警并自动停止含油物排放的装置(即15ppm报警装置/油份计);
②油水分离设备/滤油设备和15×10-报警装置自1994年4月30日及以后在船上安装的应按MEPC.60(33)决议认可;自2005年1月1日及以后安放龙骨或处于类似建造阶段的船舶安装的装置以及在2005年1月1日及以后为在2005年1月1日以前安放龙骨或处于类似建造阶段的船舶所“定购的替换装置”应按MEPC.107(49)决议认可;
③装有MEPC.60(33)决议或MEPC.107(49)决议认可的滤油设备/油水分离器的水排出管路上应设有便于在港口检查的再循环设备;④MEPC.107(49)决议明确提出为做清洁工作或恢复零位而使用清水冲洗油份计时应启动报警和停止排放。为了减少因不熟悉油水分离器及其15ppm报警装置的相关检验要求等引起的船舶滞留问题,保证船舶安全环保营运,结合船舶检验的实际工作,系统分析油水分离器及其15ppm报警装置的常见故障,明确常见故障的分析判断方法,并对油水分离器系统的改进设计给出了方法和建议。
1油水分离器系统工作原理
油水分离器系统一般包括油水分离器本体、控制箱、15ppm报警装置、相关管路和阀件等,主要工作流程:机舱舱底水通过污油水泵驳运至油水分离器,经过油水分离器后,污油和含油污水分离,污油通过排油阀进入污油舱,含油污水经过15ppm报警装置取样检测,当检测到油份浓度合格时(<15×10-),正常信号输送给油水分离器的控制箱,合格的含污油水通过自动三通阀的排舷外一侧或排舷电磁阀直接排至舷外。当检测到油分浓度超标时(≥15×10-)将触发报警,并将报警信号输送给油水分离器的控制箱,从而关闭自动三通阀的排舷外一侧或关闭排舷外电磁阀,此时超标的含油污水通过自动三通阀的回舱一侧或回舱电磁阀回到舱底水舱。
如图1所示,常见的控制含油污水回舱和排舷的方式有:排舷/回舱自动三通阀(A型)、排舷/回舱组合电磁阀(B型)。其中,A型排舷/回舱自动三通阀根据工作原理又分为气动三通阀和电磁三通阀两种。实际工作中,为了清洁工作或恢复零位而经常需要使用清水对15ppm报警装置的取样管进行冲洗,而MEPC.107(49)决议明确提出为做清洁工作或恢复零位而使用清水冲洗油份计时应启动报警和停止排放。因此,图中反冲洗电磁三通阀的状态信息,必须通过15ppm报警装置反馈给油水分离器的控制箱。在实际检验和日常保养工作中,要特别注意此项功能的完整性。
2排舷/回舱自动三通阀与组合电磁阀的故障分析
2.1排舷/回舱自动三通阀的常见故障
排舷/回舱自动三通阀(A型)。主要功能是排外和回舱两种状态的切换,其控制方式包括电磁控制和气动控制。正常情况下的动作情况为:无气源或无电源时,三通阀的状态为回舱状态;油份质量浓度≥15×10时,三通阀的状态为回舱状态;当油份浓度<15×10时,三通阀的状态为排外状态;当15ppm取样管处于清水冲洗状态时,三通阀的状态为回舱状态。常见的故障情况如下：
1)动力源故障,如没有气源或气源压力不足,线路故障等。可能造成的后果:油水分离器丧失应有功能,合格的水也因故障而不能排外。
检查方法：
①核实气源的压力是否达到要求;
②观察气动三通阀的是否发生动作;
③倾听电磁三通阀是否产生状态变化的声音;
④采用薄的钢片或铁片测试电磁三通阀的磁性有无;
⑤通过调整手动三通阀状态,观察油份质量浓度<15×10时,可视流装置中是否有水流出现。
2)阀件机械故障,如阀芯卡死或复位弹簧弹力不足引起的动作不到位等。可能造成的后果:油份浓度超标时,自动排外不能关严,超标水继续向舷外排放,造成海洋污染。
检查方法:
①观察气动三通阀的是否发生动作;
②通过调整手动三通阀状态,观察油份浓度超标/合格时,可视流装置中水流的变化情况。
3)管路故障,如管路被油水分离器滤芯颗粒堵死等。可能造成的后果:管路被油水分离器滤芯颗粒堵死,自动三通阀失效,此时污油水泵继续运行,导致管路中压力瞬时增大,可能造成相关仪表的损伤。检查方法:①观察回舱出口或可视流装置中是否有水流出现;
②观察管路中压力表读数的变化情况。
4)系统原理性故障,如无气源或或无电源时,三通阀的状态错误的置为排外状态等。可能造成的后果:气源突然丧失或电源故障时,自动三通阀处于排外状态,超标水继续向舷外排放,造成海洋污染。
检查方法:
①观察气动三通阀的行程位置;
②通过调整手动三通阀状态,观察油份质量浓度≥15×10时,可视流装置中是否
有水流出现。
2.2排舷/回舱组合电磁阀的常见故障排舷/回舱组合电磁阀(B型),主要功能是
排外和回舱两种状态的控制和切换,正常情况下的动作情况:无电时,排舷外电磁阀关闭,回舱电磁阀打开;油份质量浓度≥15×10-时,排舷外电磁阀关闭,回舱电磁阀打开;油份质量浓度<15×10°时,排舷外电磁阀打开,回舱电磁阀关闭;当15ppm取样管处于清水冲洗状态时,排舷外电磁阀关闭,回舱电磁阀打开。
常见的故障情况如下：
1)动力源故障,如线路故障等。可能造成的后果:油水分离器丧失应有功能,合格的水也因故障而不能排外。
检查方法:
①倾听电磁阀是否产生状态变化的声音;
②采用薄的钢片或铁片测试电磁三通阀的磁性有无;
③通过调整手动三通阀状态,观察油份质量浓度<15×10-时,可视流装
置中是否有水流出现。
2)阀件机械故障,如阀芯卡死或动作不到位等。可能造成的后果:
①若回舱电磁阀因阀芯卡死而一直处于打开状态,油份合格时,油污水仍在
回舱,加大了系统工作负荷;
②若回舱电磁阀因阀芯卡死而一直处于关闭状态,油份浓度超标时,排舷外电磁阀关闭,污油水泵续运行,管路中压力瞬时增大,可能造成相关仪表的损伤;
③若排舷外电磁阀因阀芯卡死而一直处于打开状态,油份浓度超标时,超标水继续向舷外排放,造成海洋污染;
④若排舷外电磁阀因阀芯卡死而一直处于关闭状态,油份浓度合格时,回舱电磁阀关闭,污油水泵续运行,管路中压力瞬时增大,可能造成相关仪表的损伤。检查方法:通过调整手动三通阀状态,观察油份浓度超标/合格时,回舱出口及可视流装置中水流的变化情况。
3)管路故障,如管路被油水分离器滤芯颗粒堵死等。可能造成的后果:
①若排舷外电磁阀的排外管路被油水分离器滤芯颗粒堵死,油份质量浓度<15×10时,回舱电磁阀因动作而关闭,此时污油水泵续运行,导致管路中压力瞬时增大,可能造成相关仪表的损伤。
②若回舱管路被滤芯颗粒堵死,当油份浓度超标时,而排舷外电磁阀因动作而关闭,此时污油水泵继续运行,导致管路中压力瞬时增大,可能造成相关仪表的损伤。
检查方法:
①观察回舱出口或可视流装置中是否有水流出现;
②观察管路中压力表读数的变化情况。
4)系统原理性故障,如无电源时,排舷外电磁阀因错误而打开,回舱电磁阀因错误而关闭。能造成的后果:电源故障时,排舷外电磁阀处于排外状态,超标水继续向舷外排放,造成海洋污染。
检查方法:
通过调整手动三通阀状态,观察油份质量浓度≥15×10°时,可视流装置中是否有水流出现。
2.3对比分析
无论是A型排舷/回舱自动三通阀还是B型排舷/回舱组合电磁阀,其故障模式、故障后果及检查方法大致相同。
1)常见故障模式:
①动力源故障,如没有气源或气源压力不足,线路故障等;
②阀件机械故障,如阀芯卡死或动作不到位等;
③管路故障,如管路被油水分离器滤芯颗粒堵死等;
④系统原理性故障,如无气源或无电源时,阀的状态错误的置
为排外状态等。
2)常见的故障后果:
①超标水向舷外排放,造成海洋污染;
②管路中压力瞬时增大,造成仪表及管路损伤;
③丧失基本功能,合格的水因故障而不能排外。
3)目前常见检查方法:
①核实气源的压力是否达到要求;
②观察气动三通阀是否发生动作;
③倾听电磁三通阀的状态改变声音;
④采用薄的钢片或铁片测试电磁三通阀的磁性有无;
⑤将手动三通阀置于回舱状态,观察油份浓度超标/合格时,可视流装置中水流的变化情况;
⑥观察管路中压力表读数的变化情况。
鉴于上述故障模式及故障后果,考虑到油水分离器系统的长期可持续发展,建议油水分离器增设管路超压安全阀、管路压力高报警点、气源压力低报警点、气动三通阀行程开闭指示、排舷/回舱电磁阀阀芯位置开闭指示。另外,从故障安全考虑,无气源或无电源时,排舷/回舱自动三通阀或排舷/回舱组合电磁阀的状态应默置为回舱状态。
3 15ppm报警装置故障分析
15ppm报警装置的主要功能:
①检测油份浓度值,当质量浓度≥15×10时,将信号传送给油水分离器控制箱,触发声光报警,使自动三通阀或电磁阀等在20s内切断舷外排放;
②清水冲洗15ppm报警装置取样管时,将信号传送给油水分离器控制箱,触发声光报警,并在20s内切断舷外排放;
③记录报警日期和时间,并储存数据至少18个月,一般有储存芯片和内置打印机两种形式。
常见的故障情况如下:
1)取样装置的反冲洗电磁三通阀故障,如取样水一直无法进入取样装置等。可能造成的后果:无法检测到真实油份浓度,油份浓度超标时,超标水继续向舷外排放,造成海洋污染。
检查方法:
①将取样装置的清水冲洗处于关停状态,检查取样装置中是否有取样水;
②在取样水管路上增设断流报警,当无取样水通过时,触发报警。
2)清水和取样水的进口接反。可能造成的后果:无法检测到真实油份浓度,油份浓度超标时,超标水继续向舷外排放,造成海洋污染。
检查方法:将取样装置的清水冲洗处于打开状态,检查取样装置中是否不断有冲洗清水溢出。
3)系统原理性故障,如清水冲洗15ppm报警装置取样管时,不能触发报警。可能造成的后果无法检测到真实油份浓度,油份浓度超标时,超标水继续向舷外排放,造成海洋污染。
检查方法:将取样装置的清水冲洗处于打开状态,观察是否触发声光报警,并在20s内切断舷外排放。
4)管路结构缺陷,如部分15ppm报警装置的取样水管路上增设了手动阀件,假如手动关闭了该阀,则取样水将无法进入取样管,15ppm报警装置的取样将失去意义。因此,取样水管路上多余的手动阀件应去除,以摆脱偷排污油水的嫌疑。另外,15ppm报警装置可以增设取样水断流报警。现场检验时,遇到取样水管路上增设了多余阀件的问题时,可让其拆去该阀件,或采取铁丝等固定其手柄处于常开状态等临时性措施。部分15ppm报警装置的清水冲洗管路上也增设了手动阀件,该阀件如果处于关闭状态,清水将无法进入取样装置进行清水冲洗功能,因此,应始终保证在使用清水冲洗15ppm报警装置时,该阀处于常开状态。
5)15ppm报警装置的打印机故障,如打印机的墨盒用光、打印机的打印纸用完、打印机的输出日期与实际日期不符等。可能造成的后果:无法反映油水分离器实际运行情况及报警记录,给相应的监管带来很大困难。检查方法:模拟测试质量浓度15×10-超标报警后,及时打印相关信息,并核对日期和时间。
4其他常见故障分析
4.1污油水泵故障
污油水泵的主要功能是将机舱舱底水舱的油污水输送到油水分离器进行处理,常见的型式有螺杆泵和往复泵两种。往复泵比较容易出现漏水现象,应引起注意。此外,电机输出轴是旋转部件,应注意采用白铁皮等加以防护,以防止人员偶
然触及受伤。
4.2可视流装置和手动三通阀故障可视流装置和手动三通阀的主要功能:为了便于进行15ppm报警装置的性能测试,在不向舷外排放的前提下,模拟舷外排放过程。常见的故障情况如下。
1)缺少模拟舷外排放的可视流漏斗和手动三通阀。此时,应注意加装该装置。
2)部分手动三通阀的阀柄被船员取下,无法进行试验。因此,应保证手动三通阀的功能完整性,并标识其回舱和排外两种工作状态下的阀柄位置,以防止在禁止排放区内的误操作。
3)部分可视流装置采用玻璃管型式。有些船上的可视流玻璃管长期缺乏清洁,无法看清是否有水流通过,因此,船员应定期对该玻璃管进行清洁,以保证其始终处于可用状态。
4)部分可视流装置采用漏斗型式。有些船上的手动三通阀出口管路插入漏斗过深,视线受漏斗遮挡,导致无法观察水流。因此,应注意保证手动三通阀出口管路离漏斗上边缘有一定距离,以便于观察水流变化。
4.3排油电磁阀故障
排油电磁阀的的主要功能将油水分离器分离出来的油排放至污油舱。常见的问题是电磁阀故障,不能及时排油。
5结论
油水分离器系统是船舶防污染的重要设备,其安全有效运行,对于保证船舶正常航行意义重大。在实际维护保养过程中,应注意检查排舷/回舱自动三通阀、排舷/回舱组合电磁阀、15ppm报警装置、可视流漏斗和手动三通阀、污油水泵、排油电磁阀等工作情况,若发现异常,应及时采取有效措施。为了保证油水分离器的正常高效运行,从设计角度可考虑以下几点:
①无气源或无电源时,排舷/回舱自动三通阀或排舷/回舱组合电磁阀的状态应默置为回舱状态;
②管路中可安装安全阀或溢流阀,并设置管路压力高报警,以防止管路中压力过高,保障设备安全;
③对于气动三通阀,可设置气源压力低报警,并增设气动三通阀行程开闭指示;
④对于电磁阀,可改进阀的设计,如增设阀芯位置开闭指示,直观的显示出阀的动作到位情况;
⑤15ppm报警装置可增设取样水断流报警,以保证油份浓度测量的真实性。
参考文献
[]国际海事组织.防污公约 MARPOL2011年综合文本
].北京:人民交通出版社,2012.
[2]中华人民共和国海事局国内航行海船法定检验技
术规则[S].北京:人民交通出版社,2011
[3]中华人民共和国海事局国际航行海船法定检验技
术规则[S].北京:人民交通出版社,2011.
来源：船海工程 作者：何晓聪