現(xiàn)場條件下耙吸船疏浚儀表的校驗(yàn)方法

李軍，馮晨，趙麗娜

（中交天津航道局有限公司，天津　300450）

現(xiàn)場條件下耙吸船疏浚儀表的校驗(yàn)方法

李軍，馮晨，趙麗娜

（中交天津航道局有限公司，天津300450）

耙吸挖泥船施工期間主要依靠各種施工儀表顯示的數(shù)值監(jiān)控船舶施工狀態(tài)，而目前船舶配置的國產(chǎn)儀表在出廠時(shí)一般只校驗(yàn)零位，不對其斜率（靈敏度）進(jìn)行檢測，造成儀表讀數(shù)與實(shí)際值存在差異的可能性增加，需要定期進(jìn)行校驗(yàn)。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，各儀表的校驗(yàn)條件較為嚴(yán)密，船舶在日常施工生產(chǎn)中較難進(jìn)行。文中闡述了船舶如何利用現(xiàn)場條件，在日常施工期間進(jìn)行儀表的簡易校驗(yàn)，確保參數(shù)的準(zhǔn)確性，保證船舶施工效率與安全。

耙吸船；儀表；簡易檢驗(yàn)

0　引言

耙吸式挖泥船具有靈活、便捷、高效等特點(diǎn)，是當(dāng)今疏浚界的主力施工船舶。船舶施工過程中主要依靠各種疏浚監(jiān)控儀器儀表來判斷船舶施工狀態(tài)，以確保施工安全和生產(chǎn)效率。然而目前船舶配置的監(jiān)測儀表在出廠時(shí)一般只校驗(yàn)零位，而不對其斜率（靈敏度）進(jìn)行校驗(yàn)，造成儀表讀數(shù)與實(shí)際值存在差異的可能性增加。同時(shí)，船舶施工條件惡劣，也會影響儀表的正常使用，準(zhǔn)確性降低。要確保疏浚儀表的準(zhǔn)確性就需定期進(jìn)行校驗(yàn)與調(diào)整。

根據(jù)相關(guān)規(guī)范，各儀表的校驗(yàn)條件較為嚴(yán)密，部分試驗(yàn)還需要特殊儀器或設(shè)備，加之由于船舶在設(shè)計(jì)建造時(shí)未有預(yù)留相應(yīng)的校驗(yàn)接口，使船舶在日常施工生產(chǎn)中較難對各儀表進(jìn)行正規(guī)檢驗(yàn)，所以船舶在有限的條件內(nèi)要精確、正規(guī)地校驗(yàn)儀表的準(zhǔn)確性基本是不可能的。本文闡述了在現(xiàn)場條件下對船舶施工生產(chǎn)密切相關(guān)的真空表、密度表、流量計(jì)的簡易校驗(yàn)方法，其方法與正規(guī)校驗(yàn)有所區(qū)別，但誤差相對較小，且操作簡單，方便船舶工作人員根據(jù)工況隨時(shí)校驗(yàn)，對船舶施工監(jiān)控、工藝優(yōu)化與船機(jī)安全具有重要意義。

1　吃水校驗(yàn)

以船舶吃水作為基點(diǎn)，對儀表進(jìn)行校核。首先確保吃水傳感器的準(zhǔn)確，對吃水進(jìn)行校核。

在天氣良好、海面平靜時(shí)，人員利用交通船對船舶水尺標(biāo)志進(jìn)行觀測，船體艏、舯、艉的左、右兩舷共6處。觀測時(shí)，水線到達(dá)標(biāo)志上某數(shù)字的下邊緣，表示該處的實(shí)際吃水，當(dāng)水面有波動時(shí)，應(yīng)根據(jù)若干次觀察所得的平均值確定實(shí)際吃水。在確定吃水后利用高頻電話與駕駛臺溝通，對艏、艉兩側(cè)4個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行核對，核對調(diào)整無誤后通過計(jì)算得出船舯吃水再與船舶顯示的船舯吃水進(jìn)行核對[1]。

2　流量計(jì)校驗(yàn)

2.1專業(yè)試驗(yàn)校驗(yàn)方法

按照中國交建企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/ZJGF SJ 016—2011《挖泥船泥漿電磁流量計(jì)技術(shù)要求》[2]，在疏浚船舶中，絞吸船通常采用染色法進(jìn)行校驗(yàn)，即首先確認(rèn)吸口到排出口的距離，當(dāng)泥泵運(yùn)行至一定轉(zhuǎn)速，流速穩(wěn)定后，將裝有染色劑的玻璃瓶投入吸口，玻璃瓶在經(jīng)過泥泵時(shí)會被打碎，同時(shí)將水染色，計(jì)算染色劑從吸口到排出口所用的時(shí)間，從而計(jì)算水在管路中的流速，與儀表顯示的流速進(jìn)行對比[2]，這種方法通常需要有相對較長的排泥管線，否則會產(chǎn)生較大誤差。由于耙吸船結(jié)構(gòu)與施工工藝的原因，此法并不完全適用。

2.2簡易校驗(yàn)方法

可把泥艙看作一個(gè)大型水池，記錄滿艙前單位時(shí)間內(nèi)的艙容變化，計(jì)算出平均流量。校驗(yàn)時(shí)需分別對左、右流量計(jì)進(jìn)行校驗(yàn)，先利用一側(cè)泥泵往艙內(nèi)抽入海水直至滿艙，記錄相應(yīng)時(shí)間，然后下載此時(shí)段的數(shù)據(jù)。

由于記錄的時(shí)間可能與電腦的系統(tǒng)時(shí)間有誤差，且合泵前期的數(shù)據(jù)波動較大，滿艙前的艙容及排水量數(shù)據(jù)也會由于船舶橫縱傾帶來誤差，所以需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，截取合泵后一段時(shí)間與接近滿艙前的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)（圖1）。

記錄下此線段的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)的時(shí)間t和艙容v，利用V流量=（v2-v1）/（t2-t1），計(jì)算出流量，然后與此時(shí)間段內(nèi)的流量平均值相比較，進(jìn)行校驗(yàn)。之后再利用相同方法對另一側(cè)流速計(jì)進(jìn)行校驗(yàn)。表1為在煙臺西港項(xiàng)目施工的通恒輪進(jìn)行簡易校驗(yàn)的數(shù)據(jù)。

圖1　滿艙前排水量曲線Fig.1　Curve of displacement before full load in hoppers

表1　通恒輪流量計(jì)校驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 1　Calibration data of flowmeters on TSHD Tonghengm3·h-1

根據(jù)簡易校驗(yàn)可以看出儀表顯示流速比實(shí)際流量偏小，但誤差仍在允許范圍內(nèi)，可視情況進(jìn)行微調(diào)。

3　密度計(jì)校驗(yàn)

3.1專業(yè)試驗(yàn)校驗(yàn)方法

按照中國交建企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/ZJGF SJ 015—2011《挖泥船泥漿密度計(jì)技術(shù)要求》[3]中規(guī)定密度計(jì)的專業(yè)校驗(yàn)有兩種方法，取樣法與插板法。

1）取樣法

取樣法即在裝艙口接取泥漿，用量筒稱量體積、用天平稱重后計(jì)算密度，再與駕駛臺儀表顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行比對。但由于泥漿在管路中一般為分層流動，分布并不均勻，因此取樣不能完全反映管路中的實(shí)際密度；密度計(jì)與取樣口之間通常存在一定的距離，挖泥過程中密度時(shí)刻處于變化狀態(tài)，取樣時(shí)機(jī)難以準(zhǔn)確把握；如存在固體顆粒土質(zhì)，與泥漿無法混合均勻，造成稱量時(shí)精度較差?；谝陨戏N種原因通過取樣的方法進(jìn)行校驗(yàn)產(chǎn)生的誤差較大，僅有參考作用。

2）插板法

插板法即通過向密度計(jì)中插入不同規(guī)格厚度的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定鉛板，檢查射線的衰減率進(jìn)而進(jìn)行校驗(yàn)。首先需備妥厚7 mm、14 mm、28 mm三塊鉛板，分別定義為A、B、C插板。通過A、B、A+B、C、A+C、B+C、A+B+C分別得到7 mm、14 mm、21 mm、28 mm、35 mm、42 mm、49 mm的插板厚度。

表2　鉛板厚度對應(yīng)密度Table 2　Density corresponding to thickness of lead plate

此方法較為精確，但耙吸船所使用的密度計(jì)一般沒有為插板法預(yù)留適合的位置，插板法校驗(yàn)難度很大。

3.2簡易校驗(yàn)方法

分別對左、右密度計(jì)進(jìn)行校驗(yàn)，先利用一側(cè)耙頭進(jìn)行挖掘直至滿艙，記錄下相應(yīng)時(shí)間，然后下載此時(shí)段的數(shù)據(jù)。

利用滿艙前排水量的變化與艙容的變化量求出指定時(shí)間段內(nèi)所有進(jìn)艙泥漿的平均密度，再與下載數(shù)據(jù)中相應(yīng)時(shí)間段內(nèi)的密度平均數(shù)進(jìn)行比較，確定出密度計(jì)的誤差。

同樣以通恒輪煙臺西港施工數(shù)據(jù)為例，由于記錄的數(shù)據(jù)中流速是不斷變化的，利用不同時(shí)間點(diǎn)的密度數(shù)據(jù)求平均值不能完全代表該段時(shí)間內(nèi)泥漿的平均密度，所以為了確保校驗(yàn)的準(zhǔn)確性，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，選擇滿艙前流速平穩(wěn)的時(shí)間段進(jìn)行校驗(yàn)（圖2）。

圖2　滿艙前流速曲線Fig.2　Curve of flow rate before full load in hoppers

選定區(qū)域后，記錄下此線段的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)的排水量t和艙容v，利用v=ρΔt/Δv，求出該段時(shí)間的平均密度。然后與此時(shí)間段內(nèi)的密度數(shù)據(jù)的平均值相比較，進(jìn)行校驗(yàn)。這樣重復(fù)幾次，得出儀表平均誤差。之后再利用相同方法對另一側(cè)密度計(jì)進(jìn)行校驗(yàn)。表3為通恒輪密度校驗(yàn)數(shù)據(jù)。

表3　通恒密度校驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 3　Calibration data of density on TSHD Tongheng

可以看出儀表顯示密度比實(shí)際密度高0.06～ 0.09左右，隨即建議輪機(jī)部門進(jìn)行調(diào)整。

4　吸入真空傳感器校驗(yàn)

4.1專業(yè)試驗(yàn)校驗(yàn)方法

利用壓力校驗(yàn)儀校驗(yàn)。首先需要將真空傳感器從吸泥管上拆下，通過過渡法蘭與壓力校驗(yàn)儀連接，通過該儀器可產(chǎn)生一定的正壓或負(fù)壓值，并在儀器的顯示屏上顯示，對比其顯示值與真空傳感器的顯示值，達(dá)到校驗(yàn)的目的[4-5]。該校驗(yàn)方法需要專業(yè)的壓力校驗(yàn)儀以及專用過渡法蘭，但船舶上沒有相應(yīng)設(shè)備，一般聘請專業(yè)人員進(jìn)行檢測。

4.2簡易校驗(yàn)方法

以泥泵真空傳感器在水下的深度所產(chǎn)生的靜壓值與真空值進(jìn)行對比，校驗(yàn)傳感器的零點(diǎn)與斜率。以檢測左泥泵吸入真空為例，具體步驟如下。

1）拆卸下真空傳感器校驗(yàn)零位。

2）根據(jù)圖紙計(jì)算真空傳感器距離船底高度h。

3）關(guān)閉泥門，打開左側(cè)1號閥，開啟右泵往艙內(nèi)打水，并下載該段期間的艏、艉吃水及左側(cè)吸入真空等數(shù)據(jù)。（利用單泵裝艙，監(jiān)測另一泥泵的真空傳感器）。

4）利用下載的艏艉吃水，采用等比方法算出吸入真空傳感器所在位置的吃水H。利用H-h換算成靜壓力與吸入真空傳感器的讀數(shù)，校驗(yàn)吸入真空傳感器的斜率。

5）按照相同的方法檢測另一側(cè)傳感器。

通過校驗(yàn)傳感器的零位與斜率，得知儀表的準(zhǔn)確性。圖3為在通恒輪進(jìn)行簡易校驗(yàn)后得出的吸入真空曲線。

圖3　通恒輪的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線Fig.3　Curve of experimental data on TSHD Tongheng

通過圖3可知當(dāng)時(shí)通恒輪的泥泵吸入真空斜率偏高，需要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

5　結(jié)語

按照施工規(guī)范要求，在船舶進(jìn)入新工地或固定時(shí)間段內(nèi)都要進(jìn)行相關(guān)儀表的校驗(yàn)，保證其準(zhǔn)確性。然而通常船方不具備正規(guī)校驗(yàn)條件，或需要聘請專業(yè)廠家進(jìn)行校驗(yàn)，其費(fèi)用較高，且由于船舶分散各地、調(diào)遣頻繁，廠商人員也很難及時(shí)配合船舶進(jìn)行校驗(yàn)，造成儀表等檢驗(yàn)不及時(shí)，個(gè)別船舶的儀表甚至自建造期間調(diào)試后就沒有進(jìn)行過校驗(yàn)，長此以往勢必會誤導(dǎo)船舶施工。本文提出的船舶疏浚儀表簡易校驗(yàn)法能較好地化解這一矛盾。簡易校驗(yàn)法與正規(guī)校驗(yàn)法相比雖然精度略差，但在當(dāng)前船舶不具備正規(guī)校驗(yàn)條件的情況下，船方可根據(jù)自身避讓、零修等停工時(shí)間進(jìn)行施工儀表的簡易校驗(yàn)，使船方隨時(shí)了解船舶的施工狀況，從而改進(jìn)自身施工工藝。

[1]Q/ZJGF SJ 005—2011，吃水裝載系統(tǒng)[S]. Q/ZJGF SJ 005—2011,Draft loading system[S].

[2]Q/ZJGF SJ 016—2011，挖泥船泥漿電磁流量計(jì)技術(shù)要求[S]. Q/ZJGF SJ 016—2011,Technical requirements for mud electromagnetic flowmeters on dredgers[S].

[3]Q/ZJGF SJ 015—2011，挖泥船泥漿密度計(jì)技術(shù)要求[S]. Q/ZJGF SJ 015—2011,Technical requirements for mud density meters on dredgers[S].

[4]中交天津航道局有限公司.主要疏浚施工檢測設(shè)備校驗(yàn)規(guī)程[K].2012. CCCC Tianjin Dredging Co.,Ltd.Verification regulation of main dredging construction testing equipment[K].2012.

[5]中交天津航道局有限公司.技術(shù)管理手冊[K].2014. CCCC Tianjin Dredging Co.,Ltd.Handbook for technical management[K].2014.

Calibration of instruments on trailing suction hopper dredgers in field conditions

LI Jun,FENG Chen,ZHAO Li-na
（CCCC Tianjin Dredging Co.,Ltd.,Tianjin 300450,China）

Trailing suction hopper dredgers,during dredging operations,rely mainly on the numerical data and information displayed on various instruments to monitor and control the working status of a dredger.However,domestic instruments provided on a dredger are generally calibrated to zero position before a dredger is discharged from the shipyard,but no testing is not made to check the slope(sensitivity)test,resulting in the possible increase of discrepancy between the instrument readings and the actual value.It is therefore necessary to check regularly the instruments.According to the relevant standards, the instrument calibration condition is relatively tight and it is more difficult to calibrate these instruments while a dredger is in production.This article expounds how the instruments are calibrated in a simple way and by making use of the site conditions available during daily operation of a dredger to ensure the accuracy of parameters and the efficiency and safety of the dredger. Key words：trailing suction hopper dredger;instrument;calibration

U615.351.2

A

2095-7874（2016）09-0066-03

10.7640/zggwjs201609016

2016-04-20

2016-06-17

李軍（1985— ），男，天津市人，工程師，航海技術(shù)專業(yè)。E-mail：441073552@qq.com