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详解油水分离油份探测器的公约要求、原理、日常维护和容易出问题的点

2021-09-20  船舶讲武堂

根据中国船级社(CCS)和船东的反馈,中国海事局最近两年多次对油水分离器油份浓度计进行MEPC.107(49)决议6.2.2条的符合性检查。因检查结果为“不符合”,导致船舶滞留事件时有发生。针对MEPC.107(49)决议6.1.1条,取样点到底在何处?油水分离厂家不同,设计的方式不同,安装的管路有差别,理解也就不尽一致。由于只有油份浓度计的测量结果才能决定能否排放,所以既要保证油份浓度计能够实时分析取样水,又要定期让第三方来监督油份浓度计的检测结果,这样
才能有效防止超标的油污水排放出去造成污染。本文试就这两点要求和油份浓度计检测结果之间的关系进行阐述,以期理解这两点的真正目的。
一、如何保证油份浓度计实时有效取样
1.油份浓度计不能实时取样
在PSC等检查中,检查官十分重视油水分离器是否真正使用。船员作假的核心手段就是绕过油份浓度计检测,即不管处理过的油污水是否超标,油份浓度计均不会报警。MEPC.107(49)决议6.2.2条的规定是:从15PPM舱底水分离器通向15PPM
舱底水报警装置的排放管路,船上的布置应有足够的压力和流量,并提供具有真实代表性的流出物样品。下面就是绕过油份浓度计的检测、不提供有效样品而随时可排放的两个例子:

图1 油份浓度计前的截止阀
(1)JOWA是2008年11前交付的产品,油份浓度计的取样管线上安装了截止阀(如图1)。当油份浓度计前的截止阀关掉后,就等于油份浓度计采样水不再变化,即使实际污油水油份再高,依然可以排放,加上又无其他适当措施,比如断流报警或排出阀关闭,所以PSC检查官认为,这种设计(安装)不满足决议6.2.2条的要求(有的船舶曾因此而滞留)。
(2)2019年6月16日,某中国籍大型集装箱船在澳大利亚某港接受港口国监督检查被滞留,起因是油水分离器油份浓度计取样管内“混”入了一个小小的橡皮垫,导致油份浓度计出口根本没有样品流出,即无法提供具有真实代表性的流出物样品。
2.如何满足要求
如何理解和满足MEPC.107(49)决议6.2.2条要求?船上怎样布置才能有足够压力和流量的取样水?比如图1中,取消截止阀,改为直通,并不违反任何规范,只是为维护油份浓度计带来不方便而已。因此,对MEPC.107(49)决议的要求,不同的理解会导致不同的结果。目前最普遍的做法:一是在取样水管路上安装水流检测装置。市面上广泛使用的油份浓度计都在陆续地使用这一方法,比如 JOWA SEAGUARD/ DECKMA OMD和 RTE SMART BILGE等。油水分离器在运行过程中,流向油份浓度计的取样水必须有足够的压力和流量,油份浓度计才能正常工作,否则就会输出断流报警并将排舷外阀关闭。二是在取样水管路上安装一个压力传感器。比如日本 FELLOW的FOCUS1500/1800/2000系列,只有当取样水压力
大于0.03MPa,油份浓度计才能开始工作。这种水流检测功能,是厂家为了更好地符合规范要求而做出的改进,并非强制要求。从实际使用来看,加装流量开关的做法更值得推荐,而压力传感器则有些局限,因为当油份浓度计取样水出口被堵住后,只要压力足够,油份浓度计仍能继续工作。此外,为了保证油份浓度计运行稳定,其取样水出口管路一般设计成U型管(如图2箭头所示),
以保证流经的取样水有一定的压力。如果油份浓度计出口管直接向下排水,就会导致其PPM值不稳定,且极易超标,主要原因是取样管虹吸导致内部压力降低,从而产生十分微小的气泡(后面将予以说明)。无论是JOWA还是 DECKMA,在油份
浓度计的说明书上都将其出口管路设计为U型管(如图3),并在顶端上装有真空破坏阀,以防止出现虹吸现象。

图2油水分离器电气装置

图3油份浓度计及取样管出口示意图
MEPC.107(49)决议6.2.2条的要求,就是为满足油份浓度计能准确分析真实代表性的流出物样品。因为机舱油污水能否排舷外,其指令就来自油份浓度计的判断;如果取样水不准确,判断的结果就千差万别了。
二、如何验证油份浓度计的检测结果
1.为何要验证油水分离器的工况
15PPM油份浓度计的测量精度只有在IOPP证书换证检验时才要求,需原厂家或者有资质的机构进行检验。这样,在一个特检周期内,油水分离器的工况也只能每半年取样交予第三方来验证其可靠性。由于船舶不可能每半年就将油份浓度计送回岸
端检测,所以只能通过对同样的取样水进行独自验证,只要结果一致就证明设备正常。对于油份浓度计的精度要求,通常是显示值和实际值之间的差别没有超过5PPM即可。另外,在实际应用过程中也会发生维修后需要船员自行验证排出的水是否正常,或者由检查官提出设备打循环来目测设备的工作情况。
基于以上目的,MEPC.107(49)决议6.1.1条的规定是:为以后在船上检查,应按实际可行程度在尽量靠近15PPM舱底水分离器出口的排液管垂直截面方向设一取样点,并在关停装置舷外出口后面及附近装有再循环设备(如图4),使包括15PPM舱底水报警装置和自动关停装置在内的15PPM舱底水分离系统能在舷外排放停止的情况下进行试验。

4油水分离器系统示意图
MEPC.107(49)决议6.1.1条中的第二段话,清晰地说明了再循环设备设计的目的是试验系统时使用,尤其当船在港口码头或者锚地(在距离最近陆地50海里范围内或特殊海域禁止使用油水分离器向外排放处理过的污油水)时,如果检查官要求或者设备修理后需试验系统,可将手动三通阀转到回舱位置,这样即使油份浓度没有超标,污水依然不能真正排放出去,同时也可检查自动三通阀是否工作正常(比如是否有泄漏)。
2.如何满足要求
MEPC.107(49)决议6.1.1条第一段话讲的取样点到底应设置在哪里?一般情况下,油水分离器系统都设有两个取样点,其中的一个完全是根据规范要求设置在尽量靠近油水分离器的出口垂直管路上的,目的是使流入油份浓度计的样液和设备真实排出的污水品质相同。对于这个取样点的设置,因有明确的要求,所以不会有任何异议。但对于设备上的另外一个取样点(俗称取样“考克”)的设置,就没有统一的标准和要求。在油水分离器出口取样的目的,通常是通过第三方分析取样水的PPM值判断油份浓度计检测是否工作正常,能否排放的决定权就在于油份浓度计检测的浓度是否小于15PPM.因此,只有在油份浓度计检测小于15PPM的时候,取样才有意义。MEPC.107(49)要求,从送至油份浓度计的样品发生变化到PPM显示器显出正确的相应变化,时间不应超过5秒;安装格局的布置,应使总的响应时间(包括15PPM舱底水报警装置的响应时间)即从15PPM舱底水分离器排出物含油量超过15PPM起至阻止舷外排放的自动关停装置开动所需时间尽可能短一一在任何情况下都不大于20秒。因此,从油水分离器的出口一直到舷外阀的管路中,如果在任何一个排液管垂直截面方向设置的取样点取样,并且取样后再延迟20秒油份浓度计都不报警的话(上面已说明,油份浓度计分析结果及阀动作都会滞后,因此依据规范应考虑最大的滞后时间),那么这个取样均是最有效的(如图5)。

图5JOWA油水分离器整体示意图

图6 JOWA油水分离器出口管路
还有一种通行的做法,就是在自动关停装置到舷外阀中间的垂直管路上安装取样考克(这是目前使用最多的方式),因为这里能取的样品都小于15PPM(只有小于15PPM,自动关停装置才能打开)。但是这个取样点(如图6中的红色圈)是在油水分离器出口的水平管路上,不符合在垂直管路取样的规范要求。这样设置,也许是考虑油比水轻会浮在水平管路上面的原因。当然,各种船舶安装的管路各异,只能依据实际情况去分析并选择合适的设置方式。在图6的整个装置中,黄色区域的垂直管路是比较符合要求的。这个位置刚好在整个系统的自动关停装置和再循环设备之间,即使在禁止排放区域取样,也可以将再循环装置打开,保持管内(包括取样点)的污油水流动。在笔者看来,这个区域和油份浓度计出口是最合适的地方。假设在再循环装置和舷外阀之间的U型管上取样,实际排放的时候,由于油污水在管内流动,所以取样非常好。问题是,在港内船舶的舷外阀是关闭的,如果在U型管上取样的考克小,那么当运行系统小于15PPM的时候,就需关小或者关闭再循环阀才能取到样,这样就会导致系统的背压较高,比较难操作。在实际船舶安装中,这个取样考克和再循环设备取样的难度没有太大差别,实际操作起来仍然比较困难。笔者觉得这个取样点要求有点多余,其实要么在油份计取样出口取样,要么在再循环设备取样,两者皆可。
本文意在抛砖引玉,引起从业人员的讨论,以期促进公约的修改。由此可以得出结论,MEPC.107(49)决议6.2.2条是保证为油水浓度计提供真实代表性的流出物样品的,并要求在一个特检周期内通过第三方验证油份浓度计的检测精度。油份浓度计是整个装置的指挥中心。
目前,油份浓度计的核心部件大都是一个光学采样器。它是一种以红外光散射原理为基础的光学系统,当光电元件发射的红外光穿过试样玻璃管内流动的样水时,样水中的油粒子就会对红外光发生散射。而试管的另一侧,在与光源统一轴线位置上
装有透射光检测器,与轴线成一定角度位置上装有散射光检测器。这些检测器的输出信号与预置信号进行比较,即可计算采样水的油份浓度。因此,管内即使有十分微小的气泡,也能产生非常大的误差或者让测量值上下跳动。
三、油份浓度计的日常维护
1.每次使用油水分离器后,建议使用淡水反冲洗油份浓度计;如果条件允许,建议油份浓度计和取样水管路一直保持满水状态。
2.每个月使用厂家提供的清洗毛刷(绝对不允许使用硬度很大的钢丝刷或鬃毛刷)对探头玻璃罐内壁进行清洗。
3.设备长时间不使用,建议系统断电,以防发光元件寿命缩短;有些油份浓度计控制系统的纽扣电池,需要定期更换。
4.控制箱的箱门必须完全关闭,以防油污水渗透到箱内腐蚀电子元器件。
5.由于采样水需要通过玻璃管,所以要检查箱内样水管路的密封情况。淡水/取样水转换电磁阀插头内有整流电路板,如果有海水渗入,就容易导致短路、保险丝甚至电路板烧毁,因此要检查线圈插头是否紧固。
6.报警控制箱内有一个记忆卡( Memory Card),记录着油份浓度计的开关时间(每次开启设备,装置都会自动地向记忆卡内写入相关的时间数据;忆卡存满数据后,就会自动地将原来的数据覆盖)。对记忆卡,要求保存18个月(在换新设备的情况下)。一般来讲,记忆卡不需要拿出来(一旦拿出来,系统就会报警),在同样的装置中就可以读出其相关数据。
以上是基于MEPC.107(49)决议和结合JOWA、DECKMA油份浓度计厂家的资料所作的相关阐述。
由于油水分离器厂家不同以及船厂安装的差异性,所以只能通过分析船舶的实际情况,找到最合适的方法。但不管如何,保护海洋环境、给子孙后代留下一片绿水青山却是船员应尽的责任。只要持有这种责任感和善念,监管再怎么严格,也能找到规避风险的办法。
作者:盛海波、高级工程师;

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