BalClorTM 压载水管理系统实船应用及管理

1、摘要：根据2004 年国际海事组织制定的压载水公约，本文综述了符合压载水公约标准的 BalClorTM 压载水管理系统的原理、组成、结构、特点。通过实船的使用和典型故障分析总 结、归纳该系统的管理要点，旨在为 BalClorTM 压载水管理系统的使用提供技术参考。关键词：压载水管理系统 压载水公约 D-2 标准 典型故障分析O引言船舶压载水和沉积物的无节制排放导致有害水生物和病原体的转移，对环境、人体健康、 财产和资源造成损伤或损害。国际海事组织（IMO）在2004年2月通过了2004年国际船舶 压载水及沉积物控制和管理公约（简称“压载水公约”），旨在通过传播压载水和沉积物的控 制和管理来防止

2、、减少并最终消除有害水生物和病原体的转移对环境、人体健康、财产和资 源引起的风险。“压载水公约”自 2009年开始，规定所有新建船舶必须安装压载水处理装置， 并对现有船舶追溯实施。“公约”对压载水的处理标准，即处理水中可存活生物的种类及数量 作了明确规定（D-2标准）见表格1。表格 1生物类型 标准最小尺寸大于或等于50p m的存活生物少于10个/m3最小尺寸小于50p m但大于或等于10p m的存活生物 少于10个/ml有毒霍乱弧菌（01和0139）少于1cfu/100ml （菌落形成单位）或小于1cfu/g浮游动 物样品（湿重）大肠杆菌 少于 250cfu/100ml肠道球菌 少于 100

3、cfu/100ml目前，压载水管理公约的生效期日益临近，而该公约一旦生效，要求无论缔约国还是非 缔约国船籍的船舶，在需要停靠公约国的港口时必须满足公约的要求。截至2014 年 2 月 28 日，有 38 个国家批准了该公约，约占世界商船总吨为的 30.38%，尚没有达到生效条件（36 个国家，35%总吨位）。据估计，公约有可能在今年达到生效条件，12 个月后（2015 年）生效。船舶压载水处理系统的安装时间表 ：船舶类型船舶建造年代压载能力（m3）执行标准执行日期现有船舶Existing Ships 2009 1500 D-1/D-2 2016D-2 20171500-5000 D-1/D-2

4、 5000 D-1/D-2 2016D-2 2017新造船舶New Ships 22009 5000 D-2 20092009-2011 25000 D-1/D-2 2016D-2 201722012 25000 D-2 2012（D-1 :压载水置换标准；D-2:压载水处理标准）D-2标准实施时间表重新计划（A28次大会决议草案，替代原A.1005 （25）船舶建造日期 压载水容量（m3） D2标准强制实施日期2009年前 1500-5000 在2014年的交船周年日后的首次换证检验时5000 在2016年的交船周年日后的首次换证检验时2009 年及以后但在公约生效前 5000公约生效后的首

5、次换证检验时2009年及以后但在2012前25000在2016年的交船周年日后的首次换证检验时2012年及以后但在公约生效前25000公约生效后的首次换证检验时压载水系统的选择涉及面广。就船舶而言，与其营运特点、压载水的处理要求、可布置 压载水处理设备的空间、压载舱的总容量、压载泵的排量、动力供给、与其他系统的协调和 操作要求等，均有关系。2010年9月28日，在伦敦召开的国际海事组织海上环境保护委员 会61届大会上，青岛双瑞BalClorTM BWMS （压载水管理系统）获得批准。BalClorTM BWMS 压载水管理系统系列产品已经取得了中国（CCS）、挪威（DNV）、英国劳氏（LR）、

6、法国（BV）、 日本（NK）等五大船级社的型式认可以及美国海岸警卫队（USCG） AMS认证。BalClorTMBWMS的处理原理及系统简介BalClorTMBWMS对压载水的处理过程分为过滤、电解海水产生次氯酸钠杀菌、中和三步： 过滤：压载时，利用过滤精度为50um的自动反冲洗过滤器对所有压载水进行过滤，该步 骤可以过滤掉尺寸大于50um的大部分的海生物及固体颗粒；电解海水产生次氯酸钠杀菌：从压载水主管路引一支路海水进入电解装置，电解产生高 浓度的次氯酸钠溶液，该溶液经过除气后，回注入压载水主管路，同主管路压载水混合到一 定浓度。该浓度的次氯酸钠能够有效杀灭经过滤后的残余的浮游生物、病原体及

7、其幼虫或孢 子等，达到规定的杀菌效果（D-2标准），压载水管路中活性物质的浓度由TRO分析仪和控制 系统自动控制；中和：压载水排放时，当其余氯浓度小于IMO规定值时，中和系统不启动，压载水直接 排放；当压载水中余氯浓度大于IMO规定值时，中和系统自动启动，向排水管中注入中和药 剂，中和残余的TR0,中和剂量由控制系统自动控制。灭活-核心技术电解单元从过滤后的压载水抽取总量1%2%左右的水流电解，制取氯气和次氯酸钠溶液, 同时通过除气装置将电解产生的氢气稀释到安全界限以下，排出舷外。氯气会溶于水迅速产 生次氯酸。当海水进入电解槽后，电解反应机理如下：阳极：2Cl- - Cl2 + 2e 阴极：2

8、H2O + 2e - 2OH- + H2 f阳极产生的氯气能够迅速溶在海水中生成次氯酸和盐酸：Cl2 + H2O - HOCl + Cl- + H+所以，总反应：NaCl + H2O - NaOCl + H2f次氯酸钠溶液作为一种非常有效的杀菌剂可以在压载水中保持一定时间，并迅速有效的 杀灭压载水中的浮游生物、孢子、幼虫及病原体。该技术已经在医学灭菌、自来水厂等水处 理行业应用多年。BalclorTM压载水管理系统组成本系统由自动反冲洗过滤单元、电解单元、中和单元三大主单元组成。还包括以下辅助 设备：电解槽清洗单元、TR0检测单元（分压载和排载检测单元）、流量测量单元、控制系统BalclorT

9、M压载水管理系统组成部分流程示意简图，见图1.BalclorTM压载水管理系统规格型号及参数型号 额定处理量(m3/h) 电解海水量(m3/h) 所需功率(AC- KVA) 外形尺寸电解单元L (mm)XW (mm)XH (mm) 过滤器L (mm)XW (mm)XH (mm)BC-1000 501-1000 12 50 3300X 600X 800 2900X 2300X 2200BC-1500 1001-1500 20 75 3400X 800X 1070 3000X 2600X 2100BC -2000 1501-2000 20 100 3300X 1500X 800 3300X 250

10、0X 2200BC -2500 2001-2500 36 125 3400X 1800X 1070 3500X 2900X 2400BC -3000 2501-3000 36 150 3400X 1800X 1070 3500X 2900X 2400BC -3500 3001-3500 36 175 3400X 1800X 1070 3800X 2400X 2500BC -4000 3501-4000 36 200 3500X 3300X 770 3800X 2400X 2600BC -5000 4001-5000 45 250 3500X 3600X 770 4000X 2800X 2600

11、BalclorTM 压载水管理系统实船应用中海油运“*洋轮”为公司首艘在 VLCC 上使用的 BalclorTM 压载水管理系统。产品型号 为BC-3000。处理能力为3000m?每小时。BalclorTM 压载水管理系统压载过程控制界面(图2)图 2 压载过程控制界面BalclorTM 压载水管理系统管理和典型故障分析对 BalclorTMBWMS 设备的定期维护和管理能有效的保证系统的安全性并延长其使用寿命 还能大大降低系统在运行过程中出现意外事故导致人身和财产损失的风险。2.2.1 TRO 分析仪(防爆型，图 3)在压载过程中，TRO检测系统检测主管路经过充分混合后的次氯酸钠浓度，将结果

12、传送 到系统控制柜和远程面板的PLC上。显示值与设定值对比后再将结果传送到整流柜(电解单 元内)，整流柜根据接收到的结果改变输出电流从而控制系统次氯酸钠的浓度。规范要求，压 载水中次氯酸钠的浓度在7.5-9.5ppm之间，能有效杀灭压载水中的细菌和微生物。管理要点：该仪表运转所需要的指示试剂必须至少每90天更换一次。缓冲试剂可以使用1 年。内部过滤器应进行定期检查必要时清洁。玻璃试管内表面应检 查是否有多余的杂质，建议保存一个备用试管以便在需要时进行更换。对用过的试管可以清 洁后更换使用。在进行一次灌注(PRIME)操作后,CLX-Ex监测仪将会执行一次水校验(WCAL)。 该过程需要几分钟时

13、间完成。定期检查T-过滤器必要时拆下清洗，清洁后必须作“返回正常 运转”操作。典型故障分析：故障状态 1：分析仪读数低于预期值原因分析：测量试管中有冷凝液或泄漏；测量试管脏污；试剂失效或过期；缓冲试剂未 被分配。处理措施：分析仪读数低于预期值，安装干燥剂筒套件；更换或清洁试管；更换试剂； 检查缓冲管路和止回阀。故障状态2： TRO无法正常检测。取样气动隔膜泵不动作。面板显示TRO 一直在测量中。每隔十分钟就出现报警。压缩空 气减压阀不能调压。原因分析：经检查发现气动隔膜泵的进口减压阀安装时将阀的进出口弄错，调换减压阀 的位置，测试，正常。打开TRO控制箱，发现控制箱内的指示剂全部被虹吸掉。解决

14、办法：每次使用好压载水系统后，将指示剂拿出，存放在冰箱内，再次使用时重新 装回。同时保证控制箱内为正压，各供压缩空气的阀门不得关闭（TRO控制箱为正压防爆型， 靠持续提供压缩空气维持正压）。自动反冲洗过滤器（图 4）压载时所使用的过滤器为自动反冲洗过滤器，过滤精度为50um,可以直接过滤掉尺寸大 于 50um 的海生物及固体垃圾。滤器设有定时（设定为 30 分钟）和定压差（设定为 0.35bar） 自动反冲洗功能。反冲洗产生的污水进入排污系统存储于废水舱中，达到一定的液位后由排 污泵自动起动将废水排出舷外（在规定地点使用）。管理要点：定期检查清洗拦污栅和活塞，拦污栅如有破损及时更换。检查滤芯的

15、安装情 况，未安装完好及时重装。根据实际情况及时清理更换集尘器。检查确认电机轴上是否涂有 润滑油。 典型故障分析：故障状态 1：电气控制单元故障处理措施：打开反冲洗阀门，使用紧急按钮拧上电动阀，关闭电动控制单元。使用手动 柄打开齿轮电机传动轴的自由末端手动启动反冲洗。故障状态 2：反冲洗后压差降低不明显 处理措施：如果反冲洗后压差降低不明显，可进一步开大控制阀。必要时，停止运行过 滤器，清洗滤器。电解单元（图 5）电解槽和其他部件一起组装成BalClorTM压载水管理系统的电解单元。在电解槽运行时， 应用到电解槽端的电压，通过安装于整流器控制柜上的电压表来测量。其测量值将被周期性 的传输，核对

16、和校正，并作为衡量电解槽工作条件的依据。伴随基本的电化学反应，电解槽 会产生一些沉淀物，阴极的主要产物是氢氧化物和碳酸盐等。这些沉积物会使电解效率下降， 所以使用相应的清洗剂，建议使用离心泵在电解槽内不断地循环进行必要的清洗操作。清洗 时间约一小时。典型故障分析：故障状态：开启电解单元的海水增压泵，电解单元出现压差高报警，压差开关取样管因 压力高而脱开。多处海水管系法兰喷水。原因分析：电解单元的注入泵的出口处加装的节流板节流孔孔径太小，与注入泵的进口 管不匹配，从而导致电解单元压差高，系统无法运行。处理措施：将此节流板拆除，压差高报警消除。2.2.4.预过滤器 当需要倒换启动备用水泵时，把转换

17、开关扭到手动按钮，打开电动排污 阀，同时按下减速机启动按钮，使滤器处于自清洗运行状态，已防止倒换水泵时，冲起的高 深度浊水堵塞过滤柱，影响系统供水和自清洗去污能力。应每天检查基础进出口压力表，查 看自清洗是否彻底。如自清过程没有把过滤元件冲洗干净，两压力表的压差值无法恢复到原 来状态，这时须采取如下措施：加长自清洗时间；手动自清洗。典型故障分析：故障状态：压差报警，反冲洗频繁 原因分析：滤芯中杂质过多正常反冲洗无法完全清除或反冲洗刷子损坏。处理措施：手动反冲洗，压差持续存在时停止设备工作，打开并清洗滤器，检查反冲洗 刷子和牺牲阳极状况，必要时换新。2.2.5 控制系统BalClorTM压载水管

18、理系统利用PLC可编程控制器实现自动控制。在自动控制模式， 系统会自动检测控制每一步的运行。在紧急情况下，压载水管理系统也可使用手动控制 模式；在手动状态下，PLC会根据指令对相关的执行模块进行控制，同时，PLC会自动保存相 关的设备操作记录，并及时地将出现的报警信息通过HMI反馈给操作人员，以便操作人员对 系统进行检测和操作。管理要点：该控制系统操作简单，运行可靠。在日常管理中，操作人员应经常检测设备， 确保设备在正常的环境中工作，无机械的故障，没有水或者其他物质进入控制柜。设备 运行过程中，控制柜所有的门保持关闭状态。定期检查PLC、继电器、接触器等是否损坏或 松动。如果出现问题，需要尽快

19、解决。检查制动按钮，确保在各种不同的紧急状况下，能够 稳定的工作。定期测试绝缘电阻包括交流输入和直流输出。HMI和PLC的电池服务期限大约是5年，高温状况下工作，其使用期限将会缩短。当PLC 检测到一个低电压错误时,CPU单元正前方的ERR/ALM指示灯将会闪烁，届时需要更换电池。 电池的更换需在5分钟内完成。当出现严重故障时，PLC会锁定系统，当故障排除后按RESET 键超过 10 秒，系统将会重新复位。典型故障分析：故障状态 1：中和单元不工作，指示灯亮。 处理措施：检查相关端子之间的电压值。及灯是否损坏。 故障状态2：变频器的电源指示灯亮但无输出，且面板故障灯不亮。 处理措施：检查 PLC