船舶舱底水分离器存在的深层次缺陷

贾建雄

(中国船级社 浙江分社，浙江 宁波 315010)

船舶舱底水分离器存在的深层次缺陷

贾建雄

(中国船级社 浙江分社，浙江 宁波 315010)

针对业界广泛使用的多种形式船舶机舱舱底水分离器存在的深层次问题，结合典型实例从设计原理和效用试验等角度进行分析，认为采取该种方式设计的分离器不符合MARPOL本质要求，综合考虑近年来在港口国监督和船舶检验过程中发现的分离器典型缺陷，针对此缺陷提出解决方案。

船舶；机舱；舱底水分离器；深层次；缺陷；MARPOL公约

IMO海大第VII届会上首次提出机舱舱底水分离器(以下简称分离器)的概念，制定了技术性能建议案A.233(VII),体现在MARPOL公约附则I第16节中，并于1983年10月20日正式生效。性能标准随着海洋防污染的要求而历经修订，并渐被引入公约而转变为强制实施决议——由最初的A.393(X)(适用于1978年11月14日及以后安装上船的设备)，至MEPC.60(33)(适用于1994年4月30日及以后安装上船的设备)，再到MEPC.107(49)[1](适用于2005年1月1日及以后安装上船的设备)。

目前，国内多种品牌的油水分离器，其设计方式是将“15 ppm(体积分数15×10-6)舱底水报警装置”作为其必备的元件，但1报警装置的工作电源未与分离器的泵联锁，即当船员手动关闭报警装置的电源后，分离器的泵仍然可以正常运行。这就导致此时设备排出的污水中的含油量不受控制，即使超标也能继续排放，这样就污染了海洋，违反了MARPOL附则I的本质要求。

结合典型实例从设计原理和效用试验等角度进行分析，认为采取该种方式设计的分离器是不符合MARPOL本质要求的，同时通过近年来在港口国监督和船舶检验过程中发现的分离器典型缺陷的实例，提醒产品制造、检验、使用等各相关方引起重视。

1 某系列舱底水分离器设计举例

1.1 某系列舱底水分离器工作原理简述

图1所示的分离器采用两级分离模式，第一级采用重力分离，第二级采用过滤分离。一级和二级在同一个竖直金属筒体内，筒体上部是一级分离室，筒体下部是二级分离室。其基本原理是，污油水在柱塞泵正压作用下进入腔体上部，由于密度差异，大油滴上浮到顶部，含小颗粒油滴的污水向下由环形室进入一级集油器，在其内部分离。形成的较大油滴逆向上浮进入集油器，此时污水通过通道进入二级分离室进行分离，同时污水通过常开电磁阀26和常开电磁阀13向舷外排出，污水经过26号阀后即接受体积分数15×10-6报警装置(以下简称报警装置)监测。在排放的过程中，若污油水中油含量一旦大于体积分数15×10-6，则装置给出信号，关停装置发出动作，同时电磁阀26和13关闭、电磁阀14和8打开，污油水经过二级分离室分离。在分离过程中，若装置监测到排出的污油水小于体积分数15×10-6，则电磁阀14关闭，同时电磁阀13打开。在此模式下，若持续一段时间(不同厂家规定的时间不同)污油水小于体积分数15×10-6，则电磁阀8与电磁阀26切换，再进入单一的一级分离模式[2]。

1.2 分离器和报警装置技术标准

上述分离器和报警装置的制造和形式认可标准均为MEPC.107(49)[3]决议(以下简称决议)。根据决议，分离器标准名称为“体积分数15×10-6舱底水分离器”，是指：可以是一个分离器，一个过滤器，一个凝聚过滤器或其他装置的任意组合，也可以是按流出物含油量不超过体积分数15×10-6设计的单一装置。由此可见，不超过体积分数15×10-6是设备的根本要求，而报警装置是起提醒作用并给自动关停装置提供信号的。

1.3 此设计的优缺点

我国许多分离器均采用此种工作原理，即污油水优先在一级分离模式下运行并直接排出，同时接受监测；在排出管路上污油水大于体积分数15×10-6后二级分离器才真正开始，而且若二级分离排出的污油水持续一段时间浓度小于体积分数15×10-6，则又会自动转入只有一级分离器工作的状态。不同设备的设计结构不同，如采用多个独立的分离筒(部分设备分三级分离)，排出阀采用气动或电动三通阀等(见图2)，但工作原理均类似。西方国家多采用的是污油水均经过多级分离器进行初分离和精细分离后再排出的设计方式。

符合IMO要求的精滤芯由于其精细的过滤功能而十分昂贵，前者设计方式充分保护了精滤芯，为船东节约成本。据调研，大多数分离器末级分离室安装2～4个精滤芯，若损耗的频繁，会给船东增加不少成本。后者设计方式，如果分离器安装在总吨位10 000以下的船上，且船舶不进入MARPOL附则I的特殊排放区域，则可以免装报警装置。但是采用前者设计方式的设备，如果船舶总吨小于10 000，即使不进入特殊排放区域也需要安装体积分数15×10-6报警装置，因为其是确保设备排出的污油水小于体积分数15×10-6的必备监测单元。

2 存在的深层次缺陷

2.1 报警装置停止工作后，给送泵仍然可以运行

经效用试验，开启设备待其正常运行后，如果关停报警装置[4]的电源(如图3在报警装置箱内设有电源开关)，则分离设备的控制箱仍然有电(见图4)，而且污油水给送泵仍然可以继续运行。此时，电磁阀处于原始状态，即电磁阀26和13保持常开，电磁阀8和14保持常闭。经核查电路图，整个报警装置的电源均由此开关控制。

2.2 排出阀向舷外排出方向保持常开

经核实，污油水排出电磁阀13向舷外排出方向保持常开(如图1)，这样的设计极为普遍。分离设备有多种结构形式，排出管路上的阀也有多种。国内许多分离设备排出管路上的阀在停止工况和初始运行工况下，污油水排出阀向舷外排出方向保持常开。

2.3 造成的缺陷

上述2.1和2.2导致的直接后果是，污油水可通过分离设备直接排出舷外，而不会通过精滤芯，不会在包含装置上有记录产生。即先将报警装置的电源关闭，再对舱底水分离器控制箱供电并启动污油水给送泵，此时舱底水进入分离设备内部并通过电磁阀阀26直接从一级排出，之后经过电磁阀13排出舷外，而报警装置因无电而始终处于未监测状态。因为没有监测，系统将始终保持启动后的工作状态，污油水可源源不断地排出舷外。

3 极易被忽视的缺陷

就该分离器而言，经核查还存在如下缺陷，且此类缺陷极易被忽视。

3.1 私自更换给送泵

现场发现，设备给送泵的排量是1.0 m3/h，真空高度为5 m，但铭牌显示设备的处理能力是0.5 m3/h。根据决议“给送泵的排量不应超过体积分数15×10-6舱底水分离器额定容量的110%，泵和电机的规格应记在形式认可证书上”判断并核实，船东私自更换了给送泵。

3.2 报警装置取样点的位置不合理

分离器取样是通过设置在其排出管上的取样管实现的，样品通过取样管进入油份计内部后排向舱底。现场发现，报警装置取样点设置在排出管的水平管段上，见图5。经反复效用试验，从取样管终端排出的样品流量小、流速缓、压力小，不满足决议要求。

根据决议，从分离器通向报警装置的排放管路提取样品的船上布置应以足够的压力和流量，提供有真实代表性的流出物样品。

结合决议6.1.1，将取样点更改至垂直管段后，各指标明显改善，报警响应时间明显缩短。

3.3 排出管上无取样点

现场管路显示，分离器排出管上无取样点，无法提取样品。进一步核查说明书，未显示设有取样点(见图1)。取样点的作用是提取样品供实验、船舶营运中化验及港口国监督。决议6.1.1对取样点有明确要求，因此应该设置。

4 缺陷产生的原因、后果

4.1 对于深层次缺陷

1)决议明确：装置应设有一种电气/电子装置，该装置应由制造厂预先设定为当流出物含油量超过体积分数15×10-6时启动[5]。无论何时舱底水报警装置失效，需要预热时间或由于其他原因停止工作，该装置也应自动运行。分析本案，报警装置包含油份计、报警、记录等多个设备，然而其与泵的电源不联锁、排出阀常开，致使不满足在设备运行时报警装置自动运行的要求。

2)这样的设计和功能可减少船员填写油类记录簿(填写记录簿繁琐、易错)，节约精滤芯，这也是船员船东的确存在的想法，然而这一缺陷更是推涛作浪。例如，船舶机舱内原本有0.5 t舱底油污水，在船舶某航次航行过程中，船员将机舱底内1 t污油水收集入污油水舱。之后，船员将此1 t污油水通过油水分离器直接排出舷外(不开启报警装置，只开启给送泵)。整个过程中，污油水的收集和排出均不记入油类记录簿的D和E部分。很显然，这样的设计和做法违反了MARPOL的精神实质，其行为与在正常航行状况下将舱底污油水直接用舱底总用泵排出舷外无本质的区别，设备的认可和检验没有做到公约本质要求，会造成海洋环境污染，甚至面临巨额罚金[6]。

4.2 对于更换泵

1)按照证书恢复给送泵(真空高度为2 m)后，进行效用试验，无法汲取机舱尾部和左舷污水井的舱底水(设备布置在右舷)；单独汲取舱底水舱污油水，从流量流速判断运行异常。

因机舱狭小，设备被安装在机舱底层靠舷侧的一小平台上，经测量泵的位置距污油水舱底约超过2 m，加上管路弯曲及内壁摩擦等造成的流体阻力，吸入困难不难理解。

进一步分析船舶批准图纸(见图6)，设备污油水进口直接连通污油水舱和多个污水井，管线长，弯曲处多。更换泵的目的是确保分离设备的有效运行，但根本原因是没有合理布置管路和设备，没有在船舶设计阶段选择合适的设备，应考虑实际情况选择给送泵真空度大的设备。

2)分离设备可直接汲取污水井的污油水而不需要经过率先收集这一环节，导致记录油类记录簿的D和E部分得不到应有的记录、存在前后矛盾，污油水的管理失控会导致船舶被港口当局滞留。

5 解决方案及结论

1)对于深层次缺陷，在产品设计阶段应确保满足MEPC.107(49)决议4.2.7的要求；对于集成型报警装置，应确保其与泵的供电连锁；或者报警装置与舷外排出阀连锁，开启报警后污水仅回流舱底。同时，排出阀应为常闭阀，在设备启动及运行初期，污油水应回流舱底(确保污油水在系统中充分流动、油份计有效监视)，之后根据报警装置的监测情况和软件设定情况改变开关状态。

2)关于舱底水管路设计及布置。应杜绝分离器吸入管直接连接日用舱底水管系，这样的连接表面上可减少收集污油水的麻烦，但污油水管理存在盲区，不符合MARPOL的精神实质。

6 舱底水分离器其他典型缺陷举例

全面分析近年来各港口国监督合作组织(MOU)就分离器和报警装置开出的缺陷，典型缺陷举例如下。

6.1 技术类缺陷

1)反冲洗装置。按照MEPC.107(49)制造的报警装置上未安装反冲洗装置，或尽管已经安装但管路上存在手动控制阀门，或有一部分设备安装了反冲洗装置，但开启反冲洗后无法达到决议“每当为做清洁工作或恢复零位而使用清水时，均启动警报”的要求。

2)再循环装置。再循环装置未按照MEPC.60(33)或MEPC.107(49)设置，仍然存在不少船舶是用两个截止阀替代三通阀。两个阀的控制是独立的，违背决议“再循环设备的安装应能防止在所有工作条件下出现任何绕过油水分离器的情况”。

3)响应时间。多个设备报警装置的响应时间超过决议4.2.6和6.2.1的5 s和20 s的要求而被滞留[6]。

4)报警装置配置。部分船舶被发现经常航行在MARPOL附则I的特殊排放区域，总吨位小于1 000，但未安装报警装置。

6.2 管理类缺陷

1)打印机或记录装置。打印机不能正常打印或记录装置不能调取历史记录也是常见的缺陷。

2)排出阀关不严[7]。分离器排出管路上气动三通阀或排出电磁阀因橡胶老化或者阀芯被杂物卡住而关不严(见图7)，致使超标后污油水仍向舷外排放。这一缺陷频发，后果严重，曾多次导致船舶被滞留。

3)滤芯。无法证明已更换的滤芯是原厂还是经过认可或与设备匹配的产品。

4)校验。未按照决议4.2.11对报警装置进行校核，或者已校验但不是由制造厂或制造厂指定的厂家进行。

5)私自更换报警装置。经调研，由于部分设备校验周期长，船东便更换了公司备用的报警装置。该行为本身是符合决议的，但船东未核实其与设备的匹配性、未申请附加检验修改相关证书报告。特别是原设备不具有打印功能(只能调取历史数据)，不能留存近18个月的信息在船上，不满足决议4.2.9。

6)防备蓄意操控。这一缺陷主要表现在：一方面，部分装置箱体内接线端子裸露，且要害点无铅封或封条，装置很容易被通过短路等方式越过其监控功能；另一方面，在船舶营运过程中，没有做到“每次接触体积分数15×10-6舱底水报警装置均需拆去封条”的管理[8]。

[1] IMO.修订的船舶机器处所舱底水防污染设备指南和技术条件:MEPC.107(49)[S],2003.

[2] 王守城.基于PLC的油水分离器远程控制系统的设计[J].制造业自动化，2016(1):124-127.

[3] 傅毅能.有关MEPC.107(49)决议的几点启示[J].水上消防，2014(5)：16-21.

[4] 金文波.舱底水分离器报警系统的含油量指示器觉故障处理[J].天津船舶，1995(1)：46-47.

[5] 张晓霞.船舶油水分离器中油份的测量不确定度评定[J].广东化工，2016(12)：252-256.

[6] 马如中.15 mg/L舱底水分离器处理重油及乳化液的技术探讨[J].船海工程，2010(6)：38-40.

[7] 吴晓阳.船舶油水分离器的使用与维护分析[J].装备制造技术，2015(4):31-33.

[8] 于世永.某船舶油水分离器的选型设计及改进[J].武汉船舶职业技术学院学报，2015(6)：24-27.

On the Deep Level Defects of Ship Bilge Water Separator

JIA Jian-xiong

(Zhejiang Branch of China Classification Society, Ningbo Zhejiang 315010, China)

In light of the typical cases, some deep level defects in many types of ship bilge water separator were investigated from views of the design principle and utility test, finding that the common designed separators is not in conformity with the essential requirements of MARPOL. According to the typical defects found in the process of PSC and ship inspection in recent years, some solutions were set forth.

ship; machine space; bilge water separator; deep level; defect; MARPOL

10.3963/j.issn.1671-7953.2017.02.038

2016-08-14

贾建雄(1986—)，男，硕士，工程师

U664.5

A

1671-7953(2017)02-0161-05

修回日期：2016-09-14

研究方向:船舶轮机检验及相关规范