GQS型油份浓度计检测回路清洗方法设计

滕国生　马志伟

摘 要：针对船用GQS型油份浓度计本身没有设计清水冲洗转换模块，污油水处理装置停机期间，污水中的油垢就会沉积在管壁、电磁阀、测量室壁和透镜片上，严重影响油份浓度计正常运行的问题。根据油份浓度计的工作原理和实际电路，以PLC技术为基础设计出了油份浓度计的清水转换控制电路，并改进了管路系统，在污油水处理装置起动和停机时能自动冲洗油份浓度计检测回路，使其内部管路、元件时时处于清洁状态，从根本上解决了目前频发的脏堵、测量不准、误报警等问题。经模拟试验和实船验证，改进后的油份浓度计系统逻辑功能准确清晰，工作稳定可靠。

关键词：油份浓度计 检测回路 PLC 清洗方法

中图分类号：U66 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（b）-0085-02

GQS型油份浓度计广泛应用在各型舰船上，当排放舰船舱底油污水时，对水中的油份浓度进行连续检测和报警，担负着对环境保护的使命。为保证GQS型油份浓度计正常工作并延长寿命，测量油水通过仪器前、后必须先进行清水冲洗，否则可能造成仪器管道堵塞、电磁阀损坏，影响仪器正常使用。但是GQS型油份浓度计自身没有清水冲洗自动转换单元，要靠人工在开机前后对清水阀和油水阀进行关闭、打开。目前情况是大部分舰船上根本没有引入清水冲洗管路，极少数舰船上虽然配备了清水冲洗管路，但只能靠人工进行转换，费时费力，而且不能保证每次运行都能得到冲洗。实际的状况就是油份浓度计根本没有进行清水冲洗的条件，或不能保证得到有效地冲洗。设备停机期间，污水中的油垢就会沉积在管壁、电磁阀、测量室壁和透镜片上。因此，油份浓度计在工作一段时间之后，就会出现测量不准、经常误报警、电磁阀堵死等故障，严重影响了设备的运行，增加了大量的维修工作，并严重缩短了仪器的使用寿命。

在倡导绿色环保的今天，油份浓度计已是舰船必不可少的装备之一，是国际航行中的必备装备。因此，我们急需寻找一种解决故障隐患的方法。由于油份浓度计的故障诱因主要是油污水的污染，因此只要设计出一套便利的清水冲洗设施，在污油水处理装置起动和停机时能自动冲洗油份浓度计检测回路，使其内部管路、元件时时处于清洁状态，在开始运行时再次进行内部清洁，便可从根本上解决目前频发的脏堵、测量不准、误报警等问题，消除目前最为突出的故障诱因，大大降低设备的故障率，保障该装备可靠准确地运行。

1 GQS型油份浓度计工作原理分析

为寻找检测回路清洗的方法，必须先了解GQS型油份浓度计的工作原理。GQS型油份浓度计是用于船舶排放舱底污水时，对水中的油份浓度进行连续监测和报警的仪器。此仪器利用光学浊度法的原理，采用超声波乳化水中油，然后测定乳化前后的散射光差，求出水中的含油量。每次测量周期按下列程序进行：换试样水3.0 s→第一次乳化0.5 s→停→散射光测量T11.5 s→第二次乳化5.0 s→停→散射光测量T21.5 s，程序循环运行，一个周期小于20 s，把两次散射光测量值T1和T2比较，经微机信号处理，而后直接显示出油份浓度值。第一次乳化使油份与杂质乳化，第二次乳化使油份进一步乳化，两次差值为油份浓度值，基本消除了杂质的影响。

由图1可以看出，进样水是通过三通电磁阀进入仪器内部，然后在测量室内进行乳化、测量，最后排出仪器。如果进行油污水测量后，不对仪器进行清水冲洗，那么最后的油污水便存留在仪器的水流通道内，一段时间后，便很容易造成电磁阀锈死、测量室部件污损、腐蚀，使仪器不能正常工作。在油污水进行正常测量前也应先进行清水冲洗，既可以对仪器进行再次清洁，同时也可以利用清水对仪器的测量值进行校验。可见，要保证仪器的正常工作，对仪器进行清水冲洗非常重要，尤其是仪器停止工作前一定要进行清水冲洗，保证仪器在停机期间内部保持清洁状态。

2 检测回路清洗方法设计

2.1 设计原则

检测回路清洗方法设计本着安全性、先进性、高可靠性、实用性的原则，采用高可靠性的技术手段进行功能实现。尽量保持原设备的外观、操作方式，在不影响原系统正常使用的前提下进行技术改进。

2.2 清洗检测回路技术途径分析

为寻找一种可自动清洗的方法来解决清洗问题。首先想到利用PLC自动控制技术。PLC实质是一种用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，它能按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据，以不断扫描的方式刷新数据，并进行逻辑处理，最终将结果传送到相应的输出装置。

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为3个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新3个阶段。完成上述3个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述3个阶段。

由于GQS型油份浓度计供电电源是220 V，为了不额外增加电路，设计时选用了220 V供电的PLC。PLC共需15PPM模式和100PPM模式两个输入点，输出需15PPM测量回路、100PPM测量回路、三通电磁阀、冲洗指示、检测指示、PLC延迟断电电磁阀6个输出点。15PPM和100PPM测量回路需要220V供电，为了简化电路，输出点统一采用220 V供电。

2.3 设计内容

2.3.1 加装控制系统

我们的思路主要是当油份浓度计开机和停机时，能自动对其进行清水冲洗。设计的方法主要在电源转换和三通电磁阀转换间加装控制系统，对设备的内部系统不做改动。当操作旋钮打到100PPM或15PPM时，加装的控制系统通电，油份浓度计起动，三通电磁阀切换到清水，冲洗5 min，然后切入油水进行正常检测。在操作旋钮打到OFF时，设备继续运行5 min，此时三通阀切换到清水，对设备进行冲洗，冲洗5 min油份浓度计停止运行，再过1 min，加装的控制系统断电。设计的逻辑控制部分由PLC来完成，PLC的输出控制油份浓度计电源转换和三通阀转换。

2.3.2 自动控制设计

根据系统功能，对PLC的I/O口进行分配。通过对运行步骤的研究，采用C语言编程。

2.3.3 管路改进方案

从清水管路中引出一根清水管，清水管和油污水管经三通电磁阀转换后接入油份浓度计，三通电磁阀由程序控制，自动进行清水和油污水之间的转换。

2.3.4 装船后实际运行试验

根据设计我们制作了装置，并安装在船上，并在现场进行全系统实际运行试验。试验结果证明，系统电气逻辑转换准确可靠，各部件运转稳定。此次设计完全达到了预期效果，保证了油份浓度计在停机时处于清洁状态，能有效避免之前的易脏堵、易腐蚀问题。

3 结语

从以上的设计方法和实际试验情况来看，此技术方法从根本上解决了GQS型油份浓度计易脏堵的问题，从而提高了测量的准确性，并大大降低了设备的故障率，能够有效延长设备寿命期。此种方法操作转换完全由程序自动执行，对原来的操作方式不做任何改变，不会另外增加人工负担。经过模拟调试和实际运行试验，改进后的系统能够完全按照预期要求运行，设备工作平稳、正常。

参考文献

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