曹峰
珠海太阳鸟游艇制造有限公司，519000
摘要：本文掌握货舱进水探测报警系统的工作报警原理，了解探头采样类型的各自优缺点、性能特点，跟进已交付船舶选用的各种探测采样方式的货舱进水报警系统，对设备的运行、维护操作、以及故障率等各项运行性能评估，依据掌握的选型要求等相关理论数据，选取适合的新造船的货舱进水系统，为企业节约成本。
关键词：载货船；系统选型；水位探测器
一、项目概述
1项目背景
近年由我司向市场推出的绿色环保型工程船、散货船各项指标均能够处于市场主导地位。随着船东对船型的经济指标注重，如何挖掘该船型的潜力以及提升各项指标性能，是摆在技术人员面前的新课题。
本科技项目课题的提出就是希望通过技术人员的研究，将研究成果应用到我司最新产品上，为不断提高公司产品的市场竞争力作出贡献。
2项目要求
⑴项目的目的及内容
本科技项目的研究目的是依据货舱进水厂家的产品特点，针对我司已交付散货船货舱进水系统，通过对比货舱进水水位探测器类型的优缺点，给出最佳的选型方案。对于不同选型方案，结合安装过程中涉及的问题深入研究、总结经验来进行现有船型货舱进水系统的配置。选择出最经济、最实用的系统配置；
⑵项目研究目标
据SOLAS74/CXII/R12（货舱、压载和干燥处所进水报警器），该条款适合于任何时间建造的散货船，都须满足本条要求。公约规定，散货船每一货舱须安装2个水位探测器，位置为货舱后舱壁，高度分别为内底板上方0.5米和15%货舱深度但不超过2米。同时，与水位探测器相连的报警器应安装在驾驶台，在水位探测器工作时能发出声、光报警，以便随时监测船舶货舱意外进水的情况，采取相应的措施，保障人员、船舶和货物的安全。在满足船级社和SOLAS要求，同时站在船厂角度考虑，在不增加建造成本的情况下，根据实船需求，合理选型，降低船舶建造和运营成本。
二、开展研究工作的关键技术
1货舱进水系统工作原理
比对各厂家资料，各种类型货舱进水报警装置的测量、控制、报警、显示以及自动激活排水设备的原理基本相同。
a.当某一货舱进水达到探头安装设定高度时，探头送出一个开关量信号或连续的仿真信号到控制箱；
b.安装在驾驶台的控制报警箱，接收到探头送出的信号，发出相应的声光警报并连续指示或显示相应货舱号，同时按要求对某货舱进行隔离和消除声光警报。（根据需求可将声光警报信号延伸连接到集控室或船舶办公室，同时按需求可对压载舱的报警信号设置有越控功能）
c.对自动化半自动化程度高的船可将警报信号接入自动排水系统外排掉进入的海水。
d.对货舱进水报警进行连续监控，报警信号传送到VDR。
系统工作流程如图：
2探测器的探测方式
各种形式产品根据性能不同、探头的探测采样形式不同，常选用以下几种形式：
⑴磁浮子开关探测型
有竖立式磁性浮子开关和横放式磁性浮子开关，此类型设备简单安装容易且费用较低，但有活动组件容易受货物影响，不能连续显示水位变化。显示形式一般为传统的指示灯或发光二极管。
⑵声波、超声波探测型
利用声波、超声波易被液体吸收原理进行探测报警。此类装置可靠、寿命长、免维护、无活动件、适应范围广，但不能连续显示水位变化且价格较高，显示形式可用发光二极管指示或可编程液位显示器。
⑶压力变送器探测型
把水压或气压信号变换成电信号进行探测报警。此类装置免维护、无活动件、适应范围广，在设定范围内可连续指示水位变化(可以达到货舱的高度)，但价格较高，显示形式可选用指示灯或液晶显示器。
⑷压力开关探测型
此类与磁浮子开关型相似，设备简单安装容易费用较低，但有活动组件，不能连续显示水位变化。显示形式一般为传统的指示灯或发光二极管。
⑸电极探头探测型
利用水能导电的特性，当电极与水接触时电路通送出信号，此类装置简单、可靠、无活动件、易安装、价格相对较低，不能连续显示水位变化，显示形式一般为指示灯或二极管。
⑹空气排放探测型
利用空气压差原理进行探测。此类型需专门提供空气源，货舱中需安装空气管，管道较长较多，但舱内没有电气组件，显示形式一般为指示灯。
综上分析发现：
①磁浮子开关探测型，声波、超声波探测型，在测量中的灵敏度高，安装和调试简单，工作负荷比较小，对安装环境的要求高，价格比普通类型高出40%以上，建议不选配此类型的货舱进水系统；
②压力变送器探测型，压力开关探测型，电极探头探测型，空气排放探测型，价格相对便宜，安装和调试相对繁琐，便于维护和保养，操作和测试简单易懂，环境要求较低。
三、研究成果和主要技术创新点
1货舱进水报警系统在散货船上的选型
从性价比、考虑到降低成本，最优选择为价格便宜、安装简单的压力变送器探测型。天津斯莱顿SLT-08D最大的特点在于采取了总线技术，从驾驶室至船艏只用一条规格型号为CHJ86/SC220.75电缆，系统所用电缆大概为724米。探测器的电缆通过安全栅并联在这条线缆上，使其具备探测器供电、数据采集功能，同时电缆的用量大为减少。
2系统的布置要求：
⑴主控板安装于驾控台，复示板安装于船舶办公室；
⑵驾驶室和船舶办公室安装有声光报警蜂鸣器；
⑶设备工作电压为220V；
⑷设备提供与VDR的信号接口，各检测点报警信号传送到VDR，一般应选用RS485通信连接；
⑸接线盒的选择为防爆等级ExlaIIC；
注：1-5号货舱属于危险区域，这不仅要求了其报警探测器有非常高的外壳防护等级，同时还需要满足防爆型产品的要求。
⑹艏尖舱（压载舱）探头设置点应在液位达到不超过舱容10%；
⑺当一货舱内，水位达到高处任何货舱内底0.5米时应发出听觉和视觉报警，实现预报警；并在水位高度达到不小于货舱15%，但不超过2米时发出听觉和视觉报警，即为主报警；
⑻艏部舱室与货舱主报警信号的声光显示方式相同，驾控台控制面板上的声光信号按照规范设置，须有调光；
⑼压载水舱的越控功能能实现在水面下降到预报警时自动取消；
⑽探测传感器安装位置，需考虑便于探头的拆装，维护和更换所需的通道和空间；
3安装技术要求
⑴该系统核心内容是依据船体结构来选择报警探测器，特别是安装在危险区域的报警传感器，如货舱区域。货舱区域的报警传感器要有非常高的外壳防护等级，满足IP68，还要满足防爆型产品要求，不低于防爆等级ExlaIIC6，选定厂家后确定探测器产品型号，在后期设计里探测器的安装、维护、电缆敷设方式是最大考虑因素。
⑵报警探测器在除锚链舱以外任何干燥处所或空舱内，延伸至艏货舱前方任何部位，在水位高出甲板0.1m时，在围壁处所的容量不超过船舶最大排水量的0.1%时可以不安装；因为艏部大于37㎡的干燥处所均安装了水位探测器。
⑶依据《装载清单》中可载运易燃或爆炸性环境货物，货舱区域的探测器要满足本质安全型电路，配置安全隔离栅做好隔离，装有安全隔离栅的接线盒装在管路通道内，便于后期的维护、检修。
四、成果及水平评价
货舱进水报警系统原理虽然简单，却是船舶安全航行的保障，设计时要严格遵守SOLAS公约及IMOMSC188(79)决议中的规定，并充分考虑设备布置及安装位置，同时对传感器、接线盒、电缆等采取必要保护措施。本研究根据实船实际情况合理选型，降低船舶建造和运营成本，通过实际数据和理论数据比较分析，满足了功能要求，使我们的设计更趋合理化。
通过前期深入研究比对，在建船舶全面使用总线连接方式的压力变送型水位探测器，带来的经济效益是非常明显的。
⑴设备采购费用大幅降低
⑵电缆使用量、管材使用量降低
⑶安装工时大幅减少，安装过程简单方便
⑷调试周期节约由9天缩短为6天