BalClorTM 压载水管理系统实船应用及管理

王小虎

摘要：根据2004年国际海事组织制定的压载水公约，本文综述了符合压载水公约标准的BalClorTM 压载水管理系统的原理、组成、结构、特点。通过实船的使用和典型故障分析总结、归纳该系统的管理要点，旨在为BalClorTM 压载水管理系统的使用提供技术参考。

关键词：压载水管理系统 压载水公约 D-2标准 典型故障分析

○引言

船舶压载水和沉积物的无节制排放导致有害水生物和病原体的转移，对环境、人体健康、财产和资源造成损伤或损害。国际海事组织（IMO）在2004年2月通过了《2004年国际船舶压载水及沉积物控制和管理公约》（简称“压载水公约”），旨在通过传播压载水和沉积物的控制和管理来防止、减少并最终消除有害水生物和病原体的转移对环境、人体健康、财产和资源引起的风险。“压载水公约”自2009年开始，规定所有新建船舶必须安装压载水处理装置，并对现有船舶追溯实施。“公约”对压载水的处理标准，即处理水中可存活生物的种类及数量作了明确规定（D-2标准）见表格1。

表格1

生物类型 标准

最小尺寸大于或等于50μm的存活生物 少于10个/m3

最小尺寸小于50μm但大于或等于10μm的存活生物 少于10个/ml

有毒霍乱弧菌（O1和O139） 少于1cfu/100ml（菌落形成单位）或小于1cfu/g浮游动物样品（湿重）

大肠杆菌 少于250cfu/100ml

肠道球菌 少于100cfu/100ml

目前，压载水管理公约的生效期日益临近，而该公约一旦生效，要求无论缔约国还是非缔约国船籍的船舶，在需要停靠公约国的港口时必须满足公约的要求。截至2014年2月28日，有38个国家批准了该公约，约占世界商船总吨为的30.38%，尚没有达到生效条件（36个国家，35%总吨位）。据估计，公约有可能在今年达到生效条件，12个月后（2015年）生效。

船舶压载水处理系统的安装时间表 ：

船舶

类型 船舶建造年代 压载能力（m3） 执行标准 执行日期

现有

船舶

Existing Ships <2009 <1500 D-1/D-2 ≤2016

D-2 2017

1500-5000 D-1/D-2 ≤2014

D-2 2015

>5000 D-1/D-2 ≤2016

D-2 2017

新造

船舶

New Ships ≥2009 <5000 D-2 2009

2009-2011 ≥5000 D-1/D-2 ≤2016

D-2 2017

≥2012 ≥5000 D-2 2012

（D-1：压载水置换标准；D-2：压载水处理标准）

D-2标准实施时间表重新计划（A28次大会决议草案，替代原A.1005（25））

船舶建造日期 压载水容量（m3） D2标准强制实施日期

2009年前 1500-5000 在2014年的交船周年日后的首次换证检验时

<1500 或>5000 在2016年的交船周年日后的首次换证检验时

2009年及以后但在公约生效前 <5000

公约生效后的首次换证检验时

2009年及以后但在2012前 ≥5000 在2016年的交船周年日后的首次换证检验时

2012年及以后但在公约生效前 ≥5000 公约生效后的首次换证检验时

压载水系统的选择涉及面广。就船舶而言，与其营运特点、压载水的处理要求、可布置压载水处理设备的空间、压载舱的总容量、压载泵的排量、动力供给、与其他系统的协调和操作要求等，均有关系。2010年9月28日，在伦敦召开的国际海事组织海上环境保护委员会61届大会上，青岛双瑞BalClorTM BWMS（压载水管理系统）获得批准。BalClorTM BWMS压载水管理系统系列产品已经取得了中国（CCS）、挪威（DNV）、英国劳氏（LR）、法国（BV）、日本（NK）等五大船级社的型式认可以及美国海岸警卫队（USCG）AMS认证。

1 BalClorTMBWMS的处理原理及系统简介

BalClorTM BWMS对压载水的处理过程分为过滤、电解海水产生次氯酸钠杀菌、中和三步：

过滤：压载时，利用过滤精度为50um的自动反冲洗过滤器对所有压载水进行过滤，该步骤可以过滤掉尺寸大于50um的大部分的海生物及固体颗粒；

电解海水产生次氯酸钠杀菌：从压载水主管路引一支路海水进入电解装置，电解产生高浓度的次氯酸钠溶液，该溶液经过除气后，回注入压载水主管路，同主管路压载水混合到一定浓度。该浓度的次氯酸钠能够有效杀灭经过滤后的残余的浮游生物、病原体及其幼虫或孢子等，达到规定的杀菌效果（D-2标准），压载水管路中活性物质的浓度由TRO分析仪和控制系统自动控制；

中和：压载水排放时，当其余氯浓度小于IMO规定值时，中和系统不启动，压载水直接排放；当压载水中余氯浓度大于IMO规定值时，中和系统自动启动，向排水管中注入中和药剂，中和残余的TRO，中和剂量由控制系统自动控制。

1.1灭活-核心技术

电解单元从过滤后的压载水抽取总量1%～2%左右的水流电解，制取氯气和次氯酸钠溶液，同时通过除气装置将电解产生的氢气稀释到安全界限以下，排出舷外。氯气会溶于水迅速产生次氯酸。

当海水进入电解槽后，电解反应机理如下：

阳极： 2Cl- → Cl2 + 2eendprint

阴极： 2H2O + 2e → 2OH- + H2↑

阳极产生的氯气能够迅速溶在海水中生成次氯酸和盐酸：

Cl2 + H2O → HOCl + Cl- + H+

所以，总反应：

NaCl + H2O → NaOCl + H2↑

次氯酸钠溶液作为一种非常有效的杀菌剂可以在压载水中保持一定时间，并迅速有效的杀灭压载水中的浮游生物、孢子、幼虫及病原体。该技术已经在医学灭菌、自来水厂等水处理行业应用多年。

1.2 BalclorTM压载水管理系统组成

本系统由自动反冲洗过滤单元、电解单元、中和单元三大主单元组成。还包括以下辅助设备：电解槽清洗单元、TRO检测单元（分压载和排载检测单元）、流量测量单元、控制系统等。

BalclorTM压载水管理系统组成部分流程示意简图，见图1.

1.3 BalclorTM压载水管理系统规格型号及参数

型号 额定

处理量

（m3/h） 电解

海水量

（m3/h） 所需

功率

（AC- KVA） 外形尺寸

电解单元

L（mm）×W（mm）×H（mm） 过滤器

L（mm）×W（mm）×H（mm）

BC-1000 501-1000 12 50 3300×600×800 2900×2300×2200

BC-1500 1001-1500 20 75 3400×800×1070 3000×2600×2100

BC -2000 1501-2000 20 100 3300×1500×800 3300×2500×2200

BC -2500 2001-2500 36 125 3400×1800×1070 3500×2900×2400

BC -3000 2501-3000 36 150 3400×1800×1070 3500×2900×2400

BC -3500 3001-3500 36 175 3400×1800×1070 3800×2400×2500

BC -4000 3501-4000 36 200 3500×3300×770 3800×2400×2600

BC -5000 4001-5000 45 250 3500×3600×770 4000×2800×2600

2 BalclorTM压载水管理系统实船应用

中海油运“**洋轮”为公司首艘在VLCC上使用的BalclorTM压载水管理系统。产品型号为BC-3000。处理能力为3000m?每小时。

2.1 BalclorTM压载水管理系统压载过程控制界面（图2）

图2 压载过程控制界面

2.2 BalclorTM压载水管理系统管理和典型故障分析

对BalclorTMBWMS设备的定期维护和管理能有效的保证系统的安全性并延长其使用寿命，还能大大降低系统在运行过程中出现意外事故导致人身和财产损失的风险。

2.2.1 TRO 分析仪（防爆型，图3）

在压载过程中，TRO检测系统检测主管路经过充分混合后的次氯酸钠浓度，将结果传送到系统控制柜和远程面板的PLC上。显示值与设定值对比后再将结果传送到整流柜（电解单元内），整流柜根据接收到的结果改变输出电流从而控制系统次氯酸钠的浓度。规范要求，压载水中次氯酸钠的浓度在7.5-9.5ppm之间，能有效杀灭压载水中的细菌和微生物。

管理要点：该仪表运转所需要的指示试剂必须至少每90天更换一次。

缓冲试剂可以使用1年。内部过滤器应进行定期检查必要时清洁。玻璃试管内表面应检查是否有多余的杂质，建议保存一个备用试管以便在需要时进行更换。对用过的试管可以清洁后更换使用。在进行一次灌注（PRIME）操作后，CLX-Ex监测仪将会执行一次水校验（WCAL）。该过程需要几分钟时间完成。定期检查T-过滤器必要时拆下清洗，清洁后必须作“返回正常运转”操作。

典型故障分析：

故障状态1：分析仪读数低于预期值

原因分析：测量试管中有冷凝液或泄漏；测量试管脏污；试剂失效或过期；缓冲试剂未被分配。

处理措施：分析仪读数低于预期值，安装干燥剂筒套件；更换或清洁试管；更换试剂；

检查缓冲管路和止回阀。

故障状态2： TRO无法正常检测。

取样气动隔膜泵不动作。面板显示TRO一直在测量中。每隔十分钟就出现报警。压缩空气减压阀不能调压。

原因分析：经检查发现气动隔膜泵的进口减压阀安装时将阀的进出口弄错，调换减压阀的位置，测试，正常。打开TRO控制箱，发现控制箱内的指示剂全部被虹吸掉。

解决办法：每次使用好压载水系统后，将指示剂拿出，存放在冰箱内，再次使用时重新装回。同时保证控制箱内为正压，各供压缩空气的阀门不得关闭。（TRO控制箱为正压防爆型，靠持续提供压缩空气维持正压）。

2.2.2 自动反冲洗过滤器（图4）

压载时所使用的过滤器为自动反冲洗过滤器，过滤精度为50um，可以直接过滤掉尺寸大于50um的海生物及固体垃圾。滤器设有定时（设定为30分钟）和定压差（设定为0.35bar）自动反冲洗功能。反冲洗产生的污水进入排污系统存储于废水舱中，达到一定的液位后由排污泵自动起动将废水排出舷外（在规定地点使用）。

管理要点：定期检查清洗拦污栅和活塞，拦污栅如有破损及时更换。检查滤芯的安装情况，未安装完好及时重装。根据实际情况及时清理更换集尘器。检查确认电机轴上是否涂有润滑油。endprint

典型故障分析：

故障状态1：电气控制单元故障

处理措施：打开反冲洗阀门，使用紧急按钮拧上电动阀，关闭电动控制单元。使用手动柄打开齿轮电机传动轴的自由末端手动启动反冲洗。

故障状态2：反冲洗后压差降低不明显

处理措施：如果反冲洗后压差降低不明显，可进一步开大控制阀。必要时，停止运行过滤器，清洗滤器。

2.2.3 电解单元（图5）

电解槽和其他部件一起组装成BalClorTM压载水管理系统的电解单元。在电解槽运行时，应用到电解槽端的电压，通过安装于整流器控制柜上的电压表来测量。其测量值将被周期性的传输，核对和校正，并作为衡量电解槽工作条件的依据。伴随基本的电化学反应，电解槽会产生一些沉淀物，阴极的主要产物是氢氧化物和碳酸盐等。这些沉积物会使电解效率下降，所以使用相应的清洗剂，建议使用离心泵在电解槽内不断地循环进行必要的清洗操作。清洗时间约一小时。

典型故障分析：

故障状态：开启电解单元的海水增压泵，电解单元出现压差高报警，压差开关取样管因压力高而脱开。多处海水管系法兰喷水。

原因分析：电解单元的注入泵的出口处加装的节流板节流孔孔径太小，与注入泵的进口管不匹配，从而导致电解单元压差高，系统无法运行。

处理措施：将此节流板拆除，压差高报警消除。

2.2.4.预过滤器 当需要倒换启动备用水泵时，把转换开关扭到手动按钮，打开电动排污阀，同时按下减速机启动按钮，使滤器处于自清洗运行状态，已防止倒换水泵时，冲起的高深度浊水堵塞过滤柱，影响系统供水和自清洗去污能力。应每天检查基础进出口压力表，查看自清洗是否彻底。如自清过程没有把过滤元件冲洗干净，两压力表的压差值无法恢复到原来状态，这时须采取如下措施：加长自清洗时间；手动自清洗。

典型故障分析：

故障状态：压差报警，反冲洗频繁

原因分析：滤芯中杂质过多正常反冲洗无法完全清除或反冲洗刷子损坏。

处理措施：手动反冲洗，压差持续存在时停止设备工作，打开并清洗滤器，检查反冲洗刷子和牺牲阳极状况，必要时换新。

2.2.5 控制系统

BalClorTM压载水管理系统利用PLC可编程控制器实现自动控制。在自动控制模式，

系统会自动检测控制每一步的运行。在紧急情况下，压载水管理系统也可使用手动控制模式；在手动状态下，PLC会根据指令对相关的执行模块进行控制，同时，PLC会自动保存相关的设备操作记录，并及时地将出现的报警信息通过HMI反馈给操作人员，以便操作人员对系统进行检测和操作。

管理要点：该控制系统操作简单，运行可靠。在日常管理中，操作人员应经常检测设备，

确保设备在正常的环境中工作，无机械的故障，没有水或者其他物质进入控制柜。设备运行过程中，控制柜所有的门保持关闭状态。定期检查PLC、继电器、接触器等是否损坏或松动。如果出现问题，需要尽快解决。检查制动按钮，确保在各种不同的紧急状况下，能够稳定的工作。定期测试绝缘电阻包括交流输入和直流输出。

HMI和PLC的电池服务期限大约是5年，高温状况下工作，其使用期限将会缩短。当PLC检测到一个低电压错误时，CPU单元正前方的ERR/ALM指示灯将会闪烁，届时需要更换电池。电池的更换需在5分钟内完成。当出现严重故障时，PLC会锁定系统，当故障排除后按RESET键超过10秒，系统将会重新复位。

典型故障分析：

故障状态1：中和单元不工作，指示灯亮。

处理措施：检查相关端子之间的电压值。及灯是否损坏。

故障状态2：变频器的电源指示灯亮但无输出，且面板故障灯不亮。

处理措施：检查PLC和变频器的电缆连接。

故障状态3：远程控制面板触摸屏不显示；触摸屏按钮无响应。

处理措施：检查控制柜的电源输入及电源开关状态。检查触摸屏24V电源输入，保证触摸屏不在待机状态。确保屏幕没有处于锁定状态，且近程/远程开关及“急停”开关处在正确的状态，保证PLC正常工作。

3 结束语

BalClorTM压载水管理系统作为一种新发展与应用的环保技术装备，在“压载水公约”逐步实施的大背景下取得了快速发展，该系统有自身特点和技术优势也有一些亟待完善的地方。尽管该装置已投入使用，但迄今为止获得经验还有限。船舶相关管理人员应遵守BalClorTM压载水管理系统的操作手册，科学使用，做好必要的日常维护、保养使系统正常运行，延长设备的使用寿命。对运行中发现的问题及时反馈厂家并寻求对策，满足公约处理要求，实现船舶的环保目标。

参考文献

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[2]中国船级社.压载水公约实施建议.（2013）

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