油水分離油份探測器的公約要求、原理、日常維護和易出問(wèn)題的點(diǎn)

根據中國船級社（CCS）和船東的反饋，中國海事局最近兩年多次對油水分離器油份濃度計進(jìn)行MEPC.107（49）決議6.2.2條的符合性檢查。因檢查結果為“不符合”，導致船舶滯留事件時(shí)有發(fā)生。針對MEPC.107（49）決議6.1.1條，取樣點(diǎn)到底在何處？油水分離廠(chǎng)家不同，設計的方式不同，安裝的管路有差別，理解也就不盡一致。由于只有油份濃度計的測量結果才能決定能否排放，所以既要保證油份濃度計能夠實(shí)時(shí)分析取樣水，又要定期讓第三方來(lái)監督油份濃度計的檢測結果，這樣才能有效防止超標的油污水排放出去造成污染。本文試就這兩點(diǎn)要求和油份濃度計檢測結果之間的關(guān)系進(jìn)行闡述，以期理解這兩點(diǎn)的真正目的。

一、如何保證油份濃度計實(shí)時(shí)有效取樣

1.油份濃度計不能實(shí)時(shí)取樣
在PSC等檢查中，檢查官十分重視油水分離器是否真正使用。船員作假的核心手段就是繞過(guò)油份濃度計檢測，即不管處理過(guò)的油污水是否超標，油份濃度計均不會(huì )報警。MEPC.107（49）決議6.2.2條的規定是：從15PPM艙底水分離器通向15PPM
艙底水報警裝置的排放管路，船上的布置應有足夠的壓力和流量，并提供具有真實(shí)代表性的流出物樣品。下面就是繞過(guò)油份濃度計的檢測、不提供有效樣品而隨時(shí)可排放的兩個(gè)例子：


圖1 油份濃度計前的截止閥
（1）JOWA是2008年11前交付的產(chǎn)品，油份濃度計的取樣管線(xiàn)上安裝了截止閥（如圖1）。當油份濃度計前的截止閥關(guān)掉后，就等于油份濃度計采樣水不再變化，即使實(shí)際污油水油份再高，依然可以排放，加上又無(wú)其他適當措施，比如斷流報警或排出閥關(guān)閉，所以PSC檢查官認為，這種設計（安裝）不滿(mǎn)足決議6.2.2條的要求（有的船舶曾因此而滯留）。
（2）2019年6月16日，某中國籍大型集裝箱船在澳大利亞某港接受港口國監督檢查被滯留，起因是油水分離器油份濃度計取樣管內“混”入了一個(gè)小小的橡皮墊，導致油份濃度計出口根本沒(méi)有樣品流出，即無(wú)法提供具有真實(shí)代表性的流出物樣品。

2.如何滿(mǎn)足要求
如何理解和滿(mǎn)足MEPC.107（49）決議6.2.2條要求？船上怎樣布置才能有足夠壓力和流量的取樣水？比如圖1中，取消截止閥，改為直通，并不違反任何規范，只是為維護油份濃度計帶來(lái)不方便而已。因此，對MEPC.107（49）決議的要求，不同的理解會(huì )導致不同的結果。目前最普遍的做法：一是在取樣水管路上安裝水流檢測裝置。市面上廣泛使用的油份濃度計都在陸續地使用這一方法，比如 JOWA SEAGUARD/ DECKMA OMD和 RTE SMART BILGE等。油水分離器在運行過(guò)程中，流向油份濃度計的取樣水必須有足夠的壓力和流量，油份濃度計才能正常工作，否則就會(huì )輸出斷流報警并將排舷外閥關(guān)閉。二是在取樣水管路上安裝一個(gè)壓力傳感器。比如日本 FELLOW的FOCUS1500/1800/2000系列，只有當取樣水壓力
大于0.03MPa,油份濃度計才能開(kāi)始工作。這種水流檢測功能，是廠(chǎng)家為了更好地符合規范要求而做出的改進(jìn)，并非強制要求。從實(shí)際使用來(lái)看，加裝流量開(kāi)關(guān)的做法更值得推薦，而壓力傳感器則有些局限，因為當油份濃度計取樣水出口被堵住后，只要壓力足夠，油份濃度計仍能繼續工作。此外，為了保證油份濃度計運行穩定，其取樣水出口管路一般設計成U型管（如圖2箭頭所示），
以保證流經(jīng)的取樣水有一定的壓力。如果油份濃度計出口管直接向下排水，就會(huì )導致其PPM值不穩定，且極易超標，主要原因是取樣管虹吸導致內部壓力降低，從而產(chǎn)生十分微小的氣泡（后面將予以說(shuō)明）。無(wú)論是JOWA還是 DECKMA,在油份
濃度計的說(shuō)明書(shū)上都將其出口管路設計為U型管（如圖3），并在頂端上裝有真空破壞閥，以防止出現虹吸現象。


圖2油水分離器電氣裝置


圖3油份濃度計及取樣管出口示意圖

MEPC.107（49）決議6.2.2條的要求，就是為滿(mǎn)足油份濃度計能準確分析真實(shí)代表性的流出物樣品。因為機艙油污水能否排舷外，其指令就來(lái)自油份濃度計的判斷；如果取樣水不準確，判斷的結果就千差萬(wàn)別了。

二、如何驗證油份濃度計的檢測結果
1.為何要驗證油水分離器的工況
15PPM油份濃度計的測量精度只有在IOPP證書(shū)換證檢驗時(shí)才要求，需原廠(chǎng)家或者有資質(zhì)的機構進(jìn)行檢驗。這樣，在一個(gè)特檢周期內，油水分離器的工況也只能每半年取樣交予第三方來(lái)驗證其可靠性。由于船舶不可能每半年就將油份濃度計送回岸
端檢測，所以只能通過(guò)對同樣的取樣水進(jìn)行獨自驗證，只要結果一致就證明設備正常。對于油份濃度計的精度要求，通常是顯示值和實(shí)際值之間的差別沒(méi)有超過(guò)5PPM即可。另外，在實(shí)際應用過(guò)程中也會(huì )發(fā)生維修后需要船員自行驗證排出的水是否正常，或者由檢查官提出設備打循環(huán)來(lái)目測設備的工作情況。
基于以上目的，MEPC.107（49）決議6.1.1條的規定是：為以后在船上檢查，應按實(shí)際可行程度在盡量靠近15PPM艙底水分離器出口的排液管垂直截面方向設一取樣點(diǎn)，并在關(guān)停裝置舷外出口后面及附近裝有再循環(huán)設備（如圖4），使包括15PPM艙底水報警裝置和自動(dòng)關(guān)停裝置在內的15PPM艙底水分離系統能在舷外排放停止的情況下進(jìn)行試驗。


圖4油水分離器系統示意圖
MEPC.107（49）決議6.1.1條中的第二段話(huà)，清晰地說(shuō)明了再循環(huán)設備設計的目的是試驗系統時(shí)使用，尤其當船在港口碼頭或者錨地（在距離最近陸地50海里范圍內或特殊海域禁止使用油水分離器向外排放處理過(guò)的污油水）時(shí)，如果檢查官要求或者設備修理后需試驗系統，可將手動(dòng)三通閥轉到回艙位置，這樣即使油份濃度沒(méi)有超標，污水依然不能真正排放出去，同時(shí)也可檢查自動(dòng)三通閥是否工作正常（比如是否有泄漏）。
2.如何滿(mǎn)足要求
MEPC.107（49）決議6.1.1條第一段話(huà)講的取樣點(diǎn)到底應設置在哪里？一般情況下，油水分離器系統都設有兩個(gè)取樣點(diǎn)，其中的一個(gè)完全是根據規范要求設置在盡量靠近油水分離器的出口垂直管路上的，目的是使流入油份濃度計的樣液和設備真實(shí)排出的污水品質(zhì)相同。對于這個(gè)取樣點(diǎn)的設置，因有明確的要求，所以不會(huì )有任何異議。但對于設備上的另外一個(gè)取樣點(diǎn)（俗稱(chēng)取樣“考克”）的設置，就沒(méi)有統一的標準和要求。在油水分離器出口取樣的目的，通常是通過(guò)第三方分析取樣水的PPM值判斷油份濃度計檢測是否工作正常，能否排放的決定權就在于油份濃度計檢測的濃度是否小于15PPM.因此，只有在油份濃度計檢測小于15PPM的時(shí)候，取樣才有意義。MEPC.107（49）要求，從送至油份濃度計的樣品發(fā)生變化到PPM顯示器顯出正確的相應變化，時(shí)間不應超過(guò)5秒；安裝格局的布置，應使總的響應時(shí)間（包括15PPM艙底水報警裝置的響應時(shí)間）即從15PPM艙底水分離器排出物含油量超過(guò)15PPM起至阻止舷外排放的自動(dòng)關(guān)停裝置開(kāi)動(dòng)所需時(shí)間盡可能短一一在任何情況下都不大于20秒。因此，從油水分離器的出口一直到舷外閥的管路中，如果在任何一個(gè)排液管垂直截面方向設置的取樣點(diǎn)取樣，并且取樣后再延遲20秒油份濃度計都不報警的話(huà)（上面已說(shuō)明，油份濃度計分析結果及閥動(dòng)作都會(huì )滯后，因此依據規范應考慮最大的滯后時(shí)間），那么這個(gè)取樣均是最有效的（如圖5）。


圖5JOWA油水分離器整體示意圖


圖6 JOWA油水分離器出口管路
還有一種通行的做法，就是在自動(dòng)關(guān)停裝置到舷外閥中間的垂直管路上安裝取樣考克（這是目前使用最多的方式），因為這里能取的樣品都小于15PPM（只有小于15PPM,自動(dòng)關(guān)停裝置才能打開(kāi)）。但是這個(gè)取樣點(diǎn)（如圖6中的紅色圈）是在油水分離器出口的水平管路上，不符合在垂直管路取樣的規范要求。這樣設置，也許是考慮油比水輕會(huì )浮在水平管路上面的原因。當然，各種船舶安裝的管路各異，只能依據實(shí)際情況去分析并選擇合適的設置方式。在圖6的整個(gè)裝置中，黃色區域的垂直管路是比較符合要求的。這個(gè)位置剛好在整個(gè)系統的自動(dòng)關(guān)停裝置和再循環(huán)設備之間，即使在禁止排放區域取樣，也可以將再循環(huán)裝置打開(kāi)，保持管內（包括取樣點(diǎn)）的污油水流動(dòng)。在筆者看來(lái)，這個(gè)區域和油份濃度計出口是最合適的地方。假設在再循環(huán)裝置和舷外閥之間的U型管上取樣，實(shí)際排放的時(shí)候，由于油污水在管內流動(dòng)，所以取樣非常好。問(wèn)題是，在港內船舶的舷外閥是關(guān)閉的，如果在U型管上取樣的考克小，那么當運行系統小于15PPM的時(shí)候，就需關(guān)小或者關(guān)閉再循環(huán)閥才能取到樣，這樣就會(huì )導致系統的背壓較高，比較難操作。在實(shí)際船舶安裝中，這個(gè)取樣考克和再循環(huán)設備取樣的難度沒(méi)有太大差別，實(shí)際操作起來(lái)仍然比較困難。筆者覺(jué)得這個(gè)取樣點(diǎn)要求有點(diǎn)多余，其實(shí)要么在油份計取樣出口取樣，要么在再循環(huán)設備取樣，兩者皆可。
本文意在拋磚引玉，引起從業(yè)人員的討論，以期促進(jìn)公約的修改。由此可以得出結論，MEPC.107（49）決議6.2.2條是保證為油水濃度計提供真實(shí)代表性的流出物樣品的，并要求在一個(gè)特檢周期內通過(guò)第三方驗證油份濃度計的檢測精度。油份濃度計是整個(gè)裝置的指揮中心。
目前，油份濃度計的核心部件大都是一個(gè)光學(xué)采樣器。它是一種以紅外光散射原理為基礎的光學(xué)系統，當光電元件發(fā)射的紅外光穿過(guò)試樣玻璃管內流動(dòng)的樣水時(shí)，樣水中的油粒子就會(huì )對紅外光發(fā)生散射。而試管的另一側，在與光源統一軸線(xiàn)位置上
裝有透射光檢測器，與軸線(xiàn)成一定角度位置上裝有散射光檢測器。這些檢測器的輸出信號與預置信號進(jìn)行比較，即可計算采樣水的油份濃度。因此，管內即使有十分微小的氣泡，也能產(chǎn)生非常大的誤差或者讓測量值上下跳動(dòng)。

三、油份濃度計的日常維護
1.每次使用油水分離器后，建議使用淡水反沖洗油份濃度計；如果條件允許，建議油份濃度計和取樣水管路一直保持滿(mǎn)水狀態(tài)。
2.每個(gè)月使用廠(chǎng)家提供的清洗毛刷（絕對不允許使用硬度很大的鋼絲刷或鬃毛刷）對探頭玻璃罐內壁進(jìn)行清洗。
3.設備長(cháng)時(shí)間不使用，建議系統斷電，以防發(fā)光元件壽命縮短；有些油份濃度計控制系統的紐扣電池，需要定期更換。
4.控制箱的箱門(mén)必須完全關(guān)閉，以防油污水滲透到箱內腐蝕電子元器件。
5.由于采樣水需要通過(guò)玻璃管，所以要檢查箱內樣水管路的密封情況。淡水/取樣水轉換電磁閥插頭內有整流電路板，如果有海水滲入，就容易導致短路、保險絲甚至電路板燒毀，因此要檢查線(xiàn)圈插頭是否緊固。
6.報警控制箱內有一個(gè)記憶卡（ Memory Card）,記錄著(zhù)油份濃度計的開(kāi)關(guān)時(shí)間（每次開(kāi)啟設備，裝置都會(huì )自動(dòng)地向記憶卡內寫(xiě)入相關(guān)的時(shí)間數據；記憶卡存滿(mǎn)數據后，就會(huì )自動(dòng)地將原來(lái)的數據覆蓋）。對記憶卡，要求保存18個(gè)月（在換新設備的情況下）。一般來(lái)講，記憶卡不需要拿出來(lái)（一旦拿出來(lái)，系統就會(huì )報警），在同樣的裝置中就可以讀出其相關(guān)數據。
以上是基于MEPC.107（49）決議和結合JOWA、DECKMA油份濃度計廠(chǎng)家的資料所作的相關(guān)闡述。
由于油水分離器廠(chǎng)家不同以及船廠(chǎng)安裝的差異性，所以只能通過(guò)分析船舶的實(shí)際情況，找到最合適的方法。但不管如何，保護海洋環(huán)境、給子孫后代留下一片綠水青山卻是船員應盡的責任。只要持有這種責任感和善念，監管再怎么嚴格，也能找到規避風(fēng)險的辦法。

作者：盛海波、高級工程師；