浅谈18000t系列船损管监控系统的原理及调试

刘余弟

摘 要：损管系统在当今的船舶中已经起到了越来越重要的作用，本论文介绍了18000t系列船损管监控系统的大致原理，以及通过调试时所积累的经验，结合现场实际情况，在保证建造质量的同时对调试的过程进行优化，提高效率以缩短建造调试周期。

关键词：监控；调试；效率

1.引言

损害管制简称“损管”。其定义是为保障或恢复生命力所采取的预防、限制和消除损害的措施和行动。损管的内容包括：1.防沉与抗沉；2.防火、防爆与灭火；3.监测核武、生、化沾染情况，为“三防”提供报警和启动对抗措施。损害管制主要从两个方面实现，一个是设计时的损管设计，如不沉性设计、消防系统和三防系统的合理性设计；再一个是船员在实际中的操作实施，与任何装备系统一样，损管系统要充分发挥作用，取决于良好的设计和正确的操作使用。

现代损管与传统的损管概念已有极大的不同，现代损管的发展趋势是自动化、智能化，并越来越受到各国的重视。中国对损管技术的发展历来较为重视，在损管设计上已经达到国际先进水平，有着完整的损管设计技术规范。

通过对各种海损事故的分析可以看出，损管成败的关键在于能否尽可能早地发现损害事故。因此，在船上安装损管监控系统成为保证相关人员及时掌握全船安全状况的关键，特别是随着计算机技术的进步，以计算机为基础的、具有信息处理量大、反应时间快、辅助决策能力强等优点的现代化损管监控系统，已成为损管监控系统的发展趋势[1]。

2.损管监控系统模块的功能设置

组成损管监控系统需要的传感器按功能主要分为舱底水、浸水传感器，温度传感器，液位传感器，舱室门开关、防火风闸传感器，火警烟雾及火焰探头传感器等，并提供接口采集外围独立设备的信息数据，已达到全船综合监控的目的[2]。

2.1舱底水、浸水功能模块

通过全船设置的舱底水传感器，以及重要舱室加装的浸水传感器，监测船舶的水密完整性。

舱底水、浸水传感器检测方式分为电极检测式和光电探测式两种[3]。

电极检测式：根据电极浸水阻值的变化原理，采用专用集成芯片进行信号放大、整形、比较，输出高、低电平或继电器报警信号。其线路设计采用光电隔离、线圈隔离、继电器隔离等多种安全措施。特点是成本低，高可靠。

光电探测式：传感器采用红外光电原理，当外界被测液位接触到传感器表面时，改变了光线路径，红外接收管处于截止状态，从而触发了反相器的翻转，输出呈低电平吸收电流状态。其结构采用全密封设计，保证了产品的高精密及可靠性。特点是能够防直流极化，抗干扰能力强，可靠性高。

通过两种类型传感器的比较，采用光电探测式浸水传感器更符合船上电磁兼容的要求。

2.2液位监测系统模塊

油水舱液位测量时利用液位传感器将非电量的参量转换为可测量的电量信号，通过液位传感器输出的电信号的计算和处理，可以确定液位的高低。下面是集中类型的液位传感器的特点及应用范围[4]。

1.电容式液位传感器的特性：

性能参数

温度范围-20℃—+1000℃；压力范围50Mpa以下；测量范围0—2m；

应用范围

限位点设置的控制和报警；连续测量液位及储量；用于各种同质性液体及固体散粒；用于易爆区及粉尘易爆区。

2.静压式液位传感器

静压式液位传感器是利用压力传感器配用陶瓷或薄膜传感元件作为探头，将容器中的液位变化产生的压力变化，经过压力传感器转换成电信号的变化，通过检测电路对电信号进行处理，从而检测出液位。

静压式液位传感器可用于装有液位、糊状物以及浆料容器的液位及储量测量。静压式液位传感器有多种封装形式，不同的封装形式有不同的用途。

3.光纤式液位传感器

光纤式液位传感器的敏感元件和传输信号的光纤均由玻璃纤维构成，故有绝缘性能好和抗电磁噪声的有点。

光纤液位传感器能用于易燃、易爆物等设施中；敏感元件的尺寸小，可用于检测微量液体；从检测液体开始到检测信号输出为止的响应时间短；敏感元件是玻璃的，故有抗化学腐蚀性；能检测两种液体界面；价格低廉。

根据以上几种传感器特点及适用范围，结合具体实际情况，该船上使用的是静压式液位传感器。

2.3火警系统及1301系统

火警系统在全船共分为5个回路，为保证可靠性，每一条回路都有互为备用的两条通讯线，并安装有隔离栅按区域进行保护。因此，即使回路中发生断路情况，只要有一条通讯线保持完整，也不会对整条回路通讯产生影响。而如果发生短路情况，因为隔离栅的功能，也只会对该短路区域进行隔离，不影响其他区域。

对于诸如机舱等重点保护舱室，同时也将1301系统及高压细水雾系统接入火警系统之中。一旦这些舱室发生火警报警，可由系统自动或由值班人员根据情况手动开启高压细水雾进行降温并灭火。如果情况紧急，则需人工启动1301系统，此时通过1301系统该区域将被风油遥切，自动切断油、电、风，如有必要则需要启动1301灭火系统释放程序，此时报警灯柱及1301特殊警铃将会响起，该区域所有人员有30秒的撤离时间，并在该时间内做好封舱工作。

火警系统采用手动报警按钮，烟雾传感器及温度传感器。

1.手动报警按钮的作用是，当人员发现火灾时，在火灾探测器没有探测到火灾的时候，人员手动按下手动报警按钮，报告火灾信号。

2.烟雾传感器的作用是，当船舶的某一舱室发生火灾时，舱室温度上升的同时，由于可燃物的不充分燃烧（舱室环境狭小，氧气不足）将产生烟雾，由于烟雾的作用使传感器内部发生变化，并按照一定规律产生电信号的输出，通过信号的输出，达到烟雾的报警的目的。

烟雾传感器分布于除厨房外的所有工作舱室及通道，采用光电感烟传感器，光电感烟传感器是利用烟粒子散射和吸收光原理工作的[5]。

3.温度传感器的作用是测量舱室环境温度，在环境温度升高后触发火影报警。由于火警报警系统中的温度测量主要是监控整个小环境的温度，其测量对象是空气介质的温度，因此可选择非接触式的红外辐射温度传感器。

温度传感器分布于厨房、餐厅等特殊舱室内。

该火警系统图中，隔离栅UI将整条火警系统回路分为3部分，即使每一个部分中出现短路现象，另外两个部分的监控都不会受影响。S01—S03为声光报警器，由火警主机通过接线盒M01直接供电，当火警探头发生报警后，相应区域的声光报警器就会响起。

2.4重要辅助设备状态监控

损管系统通过外部接口可以输入其它外部设备，诸如锅炉、舵机、消防泵、机舱油气探测、充放电板等设备的状态信号，以起到监控全船重要辅助设备的用途。

2.5防沉抗沉系统

损管防沉抗沉系统，通过损管内部软件计算当前全船吃水状态及载重分布情况，计算出合理的稳态状态。如果发生舱室浸水等严重情况，则可通过软件提供的通过对空仓、油水舱注水或排水等建议，尽可能减小船只倾斜状况。

2.6舱室传感器

舱室传感器包含诸如舱室温度传感器，防火风闸、门开关等状态信息，使船员在机电集控室中就能掌握全船的状态信息。

3.损管系统的调试

由于损管系统的复杂性，因此结合对损管系统原理的认识，可以对损管系统调试的过程进行优化，以提高工作效率。

损管系统集中了全船各个角落所有的传感报警器以及重要辅助设备的延伸报警状态，因此调试起来更多的是需要细心与观察力，发现并预判各个参数是否属于正常状态。比如油水舱液位传感器采用的是4—20mm电流信号，则以此可以在即使空舱的情况下来判断传感器是否存在故障，以及信号采集电路是否有异常，如果有条件的话，可以直接使用模拟电流的信号发生器，对传感器以及监控系统中的舱容表进行模拟试验及校准，这样不但能提高试验准确性，还能大幅减少因各个油水舱驳运导致的时间上的浪费。

再比如舱底水及浸水传感器，由于实做报警非常的麻烦，需要配合人员逐个爬到底舱进行试验，如遇到问题还要往返于损管传感器接线箱及底舱之间排查问题。而根据传感器的原理，它的输出信号是分别是6mA/16mA两种状态（正常情况/报警情况）的电流信号，因此可以先使用一个约1K欧姆的电阻依次测试线路及采集模块功能的正确性，待确定模块，及通讯线路没有问题后再去底舱实做报警，可大幅提高效率。

此外由于全船所有辅助设备的报警点均为常闭触点，根据这一性质在保证损管系统接线完整性的情况下，可以在损管设备第一次通电时即快速对所有全船辅助设备做一次摸底排查，并结合模拟报警点的方法可以快速锁定线路或设备存在的问题，以此加快调试速度。类似的各个损管分系统大部分都可以通过这种预先观察判断的方法来尽可能快的完成调试任务，并配合各个系统进行报验。

显而易见，损管系统这样做能够大幅缩短系统的调试周期，调试周期从最初的3个多月，缩短到最快只花了3个星期就达到报验状态，这对于该船的施工人员管理以及降本增益是十分有帮助的。

4.总结

18000t系列船中的损管监控系统是非常重要的设备，通过各种传感器，以及数据接入口，对船只各个方面损害发生时的各种工况进行实时反馈，在损害发生时可控制切断油、电、风开关，并通过防沉抗沉系统将船只调节到最佳稳态状态，以尽可能减少损害发生时所带来的影响。

在调试该系统时，需要善于归纳总结之前调试、试航时碰到的问题，对积累的经验进行总结，并结合现场实际情况，在保证建造质量的同时对调试的过程进行优化，提高效率以缩短建造調试周期。

参考文献

[1]方万水，李炜，吴先高。舰船损管系统系统发展概述.舰船科学技术.2002（24）：37-39页

[2]汪新刚。舰艇机舱自动化监控系统设计.舰船电子工程.2006（26）：178-181页

[3]杨帮文。新型传感器和变送器实用手册.第一版.电子工业出版社.2008：9-19页

[4]曲波，肖圣兵，吕建平。工业常用传感器选型指南.第一版.清华大学出版社.2002：23-70页

[5]刘子巍。独立式光电感烟火警探测报警器电路研究.大连理工大学硕士学位论文.2008：9-19页

（作者单位：沪东中华造船（集团）有限公司）