现场条件下耙吸船疏浚仪表的校验方法

李军，冯晨，赵丽娜

（中交天津航道局有限公司，天津　300450）

现场条件下耙吸船疏浚仪表的校验方法

李军，冯晨，赵丽娜

（中交天津航道局有限公司，天津300450）

耙吸挖泥船施工期间主要依靠各种施工仪表显示的数值监控船舶施工状态，而目前船舶配置的国产仪表在出厂时一般只校验零位，不对其斜率（灵敏度）进行检测，造成仪表读数与实际值存在差异的可能性增加，需要定期进行校验。根据相关规范，各仪表的校验条件较为严密，船舶在日常施工生产中较难进行。文中阐述了船舶如何利用现场条件，在日常施工期间进行仪表的简易校验，确保参数的准确性，保证船舶施工效率与安全。

耙吸船；仪表；简易检验

0　引言

耙吸式挖泥船具有灵活、便捷、高效等特点，是当今疏浚界的主力施工船舶。船舶施工过程中主要依靠各种疏浚监控仪器仪表来判断船舶施工状态，以确保施工安全和生产效率。然而目前船舶配置的监测仪表在出厂时一般只校验零位，而不对其斜率（灵敏度）进行校验，造成仪表读数与实际值存在差异的可能性增加。同时，船舶施工条件恶劣，也会影响仪表的正常使用，准确性降低。要确保疏浚仪表的准确性就需定期进行校验与调整。

根据相关规范，各仪表的校验条件较为严密，部分试验还需要特殊仪器或设备，加之由于船舶在设计建造时未有预留相应的校验接口，使船舶在日常施工生产中较难对各仪表进行正规检验，所以船舶在有限的条件内要精确、正规地校验仪表的准确性基本是不可能的。本文阐述了在现场条件下对船舶施工生产密切相关的真空表、密度表、流量计的简易校验方法，其方法与正规校验有所区别，但误差相对较小，且操作简单，方便船舶工作人员根据工况随时校验，对船舶施工监控、工艺优化与船机安全具有重要意义。

1　吃水校验

以船舶吃水作为基点，对仪表进行校核。首先确保吃水传感器的准确，对吃水进行校核。

在天气良好、海面平静时，人员利用交通船对船舶水尺标志进行观测，船体艏、舯、艉的左、右两舷共6处。观测时，水线到达标志上某数字的下边缘，表示该处的实际吃水，当水面有波动时，应根据若干次观察所得的平均值确定实际吃水。在确定吃水后利用高频电话与驾驶台沟通，对艏、艉两侧4个数据进行核对，核对调整无误后通过计算得出船舯吃水再与船舶显示的船舯吃水进行核对[1]。

2　流量计校验

2.1专业试验校验方法

按照中国交建企业标准Q/ZJGF SJ 016—2011《挖泥船泥浆电磁流量计技术要求》[2]，在疏浚船舶中，绞吸船通常采用染色法进行校验，即首先确认吸口到排出口的距离，当泥泵运行至一定转速，流速稳定后，将装有染色剂的玻璃瓶投入吸口，玻璃瓶在经过泥泵时会被打碎，同时将水染色，计算染色剂从吸口到排出口所用的时间，从而计算水在管路中的流速，与仪表显示的流速进行对比[2]，这种方法通常需要有相对较长的排泥管线，否则会产生较大误差。由于耙吸船结构与施工工艺的原因，此法并不完全适用。

2.2简易校验方法

可把泥舱看作一个大型水池，记录满舱前单位时间内的舱容变化，计算出平均流量。校验时需分别对左、右流量计进行校验，先利用一侧泥泵往舱内抽入海水直至满舱，记录相应时间，然后下载此时段的数据。

由于记录的时间可能与电脑的系统时间有误差，且合泵前期的数据波动较大，满舱前的舱容及排水量数据也会由于船舶横纵倾带来误差，所以需要对数据进行筛选，截取合泵后一段时间与接近满舱前的数据进行校验（图1）。

记录下此线段的起始点和终止点的时间t和舱容v，利用V流量=（v2-v1）/（t2-t1），计算出流量，然后与此时间段内的流量平均值相比较，进行校验。之后再利用相同方法对另一侧流速计进行校验。表1为在烟台西港项目施工的通恒轮进行简易校验的数据。

图1　满舱前排水量曲线Fig.1　Curve of displacement before full load in hoppers

表1　通恒轮流量计校验数据Table 1　Calibration data of flowmeters on TSHD Tonghengm3·h-1

根据简易校验可以看出仪表显示流速比实际流量偏小，但误差仍在允许范围内，可视情况进行微调。

3　密度计校验

3.1专业试验校验方法

按照中国交建企业标准Q/ZJGF SJ 015—2011《挖泥船泥浆密度计技术要求》[3]中规定密度计的专业校验有两种方法，取样法与插板法。

1）取样法

取样法即在装舱口接取泥浆，用量筒称量体积、用天平称重后计算密度，再与驾驶台仪表显示数据进行比对。但由于泥浆在管路中一般为分层流动，分布并不均匀，因此取样不能完全反映管路中的实际密度；密度计与取样口之间通常存在一定的距离，挖泥过程中密度时刻处于变化状态，取样时机难以准确把握；如存在固体颗粒土质，与泥浆无法混合均匀，造成称量时精度较差。基于以上种种原因通过取样的方法进行校验产生的误差较大，仅有参考作用。

2）插板法

插板法即通过向密度计中插入不同规格厚度的标准标定铅板，检查射线的衰减率进而进行校验。首先需备妥厚7 mm、14 mm、28 mm三块铅板，分别定义为A、B、C插板。通过A、B、A+B、C、A+C、B+C、A+B+C分别得到7 mm、14 mm、21 mm、28 mm、35 mm、42 mm、49 mm的插板厚度。

表2　铅板厚度对应密度Table 2　Density corresponding to thickness of lead plate

此方法较为精确，但耙吸船所使用的密度计一般没有为插板法预留适合的位置，插板法校验难度很大。

3.2简易校验方法

分别对左、右密度计进行校验，先利用一侧耙头进行挖掘直至满舱，记录下相应时间，然后下载此时段的数据。

利用满舱前排水量的变化与舱容的变化量求出指定时间段内所有进舱泥浆的平均密度，再与下载数据中相应时间段内的密度平均数进行比较，确定出密度计的误差。

同样以通恒轮烟台西港施工数据为例，由于记录的数据中流速是不断变化的，利用不同时间点的密度数据求平均值不能完全代表该段时间内泥浆的平均密度，所以为了确保校验的准确性，需要对数据进行筛选，选择满舱前流速平稳的时间段进行校验（图2）。

图2　满舱前流速曲线Fig.2　Curve of flow rate before full load in hoppers

选定区域后，记录下此线段的起始点和终止点的排水量t和舱容v，利用v=ρΔt/Δv，求出该段时间的平均密度。然后与此时间段内的密度数据的平均值相比较，进行校验。这样重复几次，得出仪表平均误差。之后再利用相同方法对另一侧密度计进行校验。表3为通恒轮密度校验数据。

表3　通恒密度校验数据Table 3　Calibration data of density on TSHD Tongheng

可以看出仪表显示密度比实际密度高0.06～ 0.09左右，随即建议轮机部门进行调整。

4　吸入真空传感器校验

4.1专业试验校验方法

利用压力校验仪校验。首先需要将真空传感器从吸泥管上拆下，通过过渡法兰与压力校验仪连接，通过该仪器可产生一定的正压或负压值，并在仪器的显示屏上显示，对比其显示值与真空传感器的显示值，达到校验的目的[4-5]。该校验方法需要专业的压力校验仪以及专用过渡法兰，但船舶上没有相应设备，一般聘请专业人员进行检测。

4.2简易校验方法

以泥泵真空传感器在水下的深度所产生的静压值与真空值进行对比，校验传感器的零点与斜率。以检测左泥泵吸入真空为例，具体步骤如下。

1）拆卸下真空传感器校验零位。

2）根据图纸计算真空传感器距离船底高度h。

3）关闭泥门，打开左侧1号阀，开启右泵往舱内打水，并下载该段期间的艏、艉吃水及左侧吸入真空等数据。（利用单泵装舱，监测另一泥泵的真空传感器）。

4）利用下载的艏艉吃水，采用等比方法算出吸入真空传感器所在位置的吃水H。利用H-h换算成静压力与吸入真空传感器的读数，校验吸入真空传感器的斜率。

5）按照相同的方法检测另一侧传感器。

通过校验传感器的零位与斜率，得知仪表的准确性。图3为在通恒轮进行简易校验后得出的吸入真空曲线。

图3　通恒轮的实验数据曲线Fig.3　Curve of experimental data on TSHD Tongheng

通过图3可知当时通恒轮的泥泵吸入真空斜率偏高，需要进行相应调整。

5　结语

按照施工规范要求，在船舶进入新工地或固定时间段内都要进行相关仪表的校验，保证其准确性。然而通常船方不具备正规校验条件，或需要聘请专业厂家进行校验，其费用较高，且由于船舶分散各地、调遣频繁，厂商人员也很难及时配合船舶进行校验，造成仪表等检验不及时，个别船舶的仪表甚至自建造期间调试后就没有进行过校验，长此以往势必会误导船舶施工。本文提出的船舶疏浚仪表简易校验法能较好地化解这一矛盾。简易校验法与正规校验法相比虽然精度略差，但在当前船舶不具备正规校验条件的情况下，船方可根据自身避让、零修等停工时间进行施工仪表的简易校验，使船方随时了解船舶的施工状况，从而改进自身施工工艺。

[1]Q/ZJGF SJ 005—2011，吃水装载系统[S]. Q/ZJGF SJ 005—2011,Draft loading system[S].

[2]Q/ZJGF SJ 016—2011，挖泥船泥浆电磁流量计技术要求[S]. Q/ZJGF SJ 016—2011,Technical requirements for mud electromagnetic flowmeters on dredgers[S].

[3]Q/ZJGF SJ 015—2011，挖泥船泥浆密度计技术要求[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.主要疏浚施工检测设备校验规程[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.技术管理手册[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

李军（1985— ），男，天津市人，工程师，航海技术专业。E-mail：441073552@qq.com