絞吸挖泥船雙法蘭差壓變送器改進(jìn)措施

摘要:針對(duì)絞吸挖泥船雙法蘭差壓變送器安裝方式存在的體積大、用料多、費(fèi)用高和維護(hù)難的問題，對(duì)雙法蘭差壓變送器的安裝方式和結(jié)構(gòu)改進(jìn)措施進(jìn)行研究。設(shè)計(jì)了合理的密封罐體，大大縮小密封面積，減少維護(hù)時(shí)間;設(shè)計(jì)減震裝置和雙焊接的連接方式，防止排泥管震動(dòng)造成的零件松動(dòng);將雙法蘭設(shè)計(jì)成單法蘭，簡(jiǎn)化變送器結(jié)構(gòu)，減少用料及整體質(zhì)量，更便于維護(hù);針對(duì)變送器長(zhǎng)期在水下工作的情況，選用防腐防銹的材料。采用改進(jìn)前后變送器對(duì)比的方法，得出改進(jìn)后變送器使用注意事項(xiàng)和效果。實(shí)船應(yīng)用效果表明，改進(jìn)后的變送器體積小、維護(hù)時(shí)間短，提高了船舶生產(chǎn)效率。
       絞吸挖泥船在生產(chǎn)過程中的參數(shù)和變量，需要用各種儀器儀表進(jìn)行檢測(cè)，其中的主要變量必須通過現(xiàn)場(chǎng)變送器的轉(zhuǎn)換才能進(jìn)入儀表系統(tǒng)顯示。目前，許多絞吸挖泥船測(cè)量泥泵吸入真空壓力數(shù)值使用的是雙法蘭差壓變送器，該設(shè)備能獲取疏浚船舶水下排泥管道內(nèi)外的壓差值，并通過與之連接的電纜及時(shí)輸送到船舶控制臺(tái)，通過船舶控制臺(tái)調(diào)控動(dòng)力排泥泵，使壓差值保持在正常范圍，從而使水下泥漿以合理的流速和濃度從排泥管排出。此種類型的差壓變送器體積較大，因船舶施工時(shí)變送器需要浸泡在水下，故安裝時(shí)需要做好水密工作，維護(hù)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，大大降低了效率。本文對(duì)雙法蘭差壓變送器現(xiàn)場(chǎng)安裝方式進(jìn)行改進(jìn)。從新差壓變送器的使用情況看，改進(jìn)后的差壓變送器體積小、拆裝方便，減少了維護(hù)檢修時(shí)間，提高了船舶生產(chǎn)效率［1］。
1雙法蘭差壓變送器安裝方式
       雙法蘭差壓變送器結(jié)構(gòu)和安裝方式見圖1，其中有2個(gè)法蘭，單個(gè)法蘭直徑為170mm，每個(gè)法蘭由4條螺栓固定，共計(jì)8條;最外一圈為固定鐵罩的螺栓孔，共計(jì)14個(gè)，鐵罩1件，直徑500mm，高500mm，質(zhì)量20kg［2］。

由圖1可以看出，雙法蘭差壓變送器安裝方式比較復(fù)雜，存在以下缺點(diǎn):
1)因需要將整個(gè)差壓變送器與海水隔絕，需要的鐵罩直徑大、質(zhì)量大，拆裝費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且做水密的時(shí)間長(zhǎng)，安裝費(fèi)用高，工作量大。
2)維護(hù)困難。前期拆卸鐵罩、雙法蘭和維護(hù)檢修后回裝、重新做水密等工作需要大量時(shí)間，因雙法蘭的低壓端與吸泥管線相通，所以在維護(hù)檢修雙法蘭差壓變送器期間船舶不能施工，故降低了船舶生產(chǎn)效率。
3)對(duì)水密等級(jí)要求很高，容易泄漏，損壞設(shè)備。船舶施工時(shí)，雙法蘭差壓變送器會(huì)隨著橋梁下放至海水中，并伴有強(qiáng)烈的振動(dòng)，鐵罩直徑越大，水密面積越大，泄露的風(fēng)險(xiǎn)越高。
4)占地多，需要的空間大。對(duì)于吸泥管線至橋梁頂部空間小的船舶來說，維護(hù)檢修需要更多的時(shí)間，降低了船舶生產(chǎn)效率。
5)雙法蘭差壓變送器沒有減震裝置，船舶施工時(shí)一直伴有強(qiáng)烈的振動(dòng)，變送器使用壽命短。
2雙法蘭差壓變送器的改進(jìn)
       隨著差壓變送器制造技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)場(chǎng)儀表在單向耐壓、使用環(huán)境要求等方面有了很大的改進(jìn)，為改變雙法蘭安裝方式提供了技術(shù)支撐。通過對(duì)雙法蘭差壓變送器安裝方式的分析，以不影響壓力傳遞、方便維護(hù)檢修為出發(fā)點(diǎn)，突出簡(jiǎn)易安裝、節(jié)約能耗的特點(diǎn)［3］，改進(jìn)了雙法蘭差壓變送器的結(jié)構(gòu)(圖2)。

2.1智能壓力變送器結(jié)構(gòu)特征和工作原理
       改進(jìn)后的差壓變送器是以智能壓力變送器為基礎(chǔ)、重新設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)件組裝而成的。
       智能壓力變送器也是一種差壓變送器，以成熟的電容式傳感器和先進(jìn)的微硅固態(tài)復(fù)合傳感器為基礎(chǔ)，通過模塊化設(shè)計(jì)理念精心開發(fā)，由帶集成電子適配單元的傳感器模塊和帶按鍵控制單元的放大模塊組成。過程壓力作用于壓力傳感器后，傳感器將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)電子適配單元采樣、調(diào)理、放大、轉(zhuǎn)換后，以4～20mA模擬信號(hào)輸出［4］。圖3為智能壓力變送器的工作原理以及各功能模塊的關(guān)系。

2.2智能壓力變送器改裝
1)智能壓力變送器外形及尺寸見圖4。打開電子部件側(cè)表蓋，拆下集成電路板，注意集成電路板背后的連接線，避免扯斷。斷開連接線，拆下電氣密封悶頭，此處仍須注意連接線不要破壞內(nèi)部的連接銅柱。

2)拆下接線端表蓋，將電源模塊拆下，注意連接銅柱。拆下電氣密封悶頭內(nèi)的2根連接銅柱備用。
3)選用直徑和集成電路板一樣大、厚5mm的硬質(zhì)塑料，打孔后將集成電路板、2根銅柱和電源模塊連接，連接方式和在電氣密封悶頭中一樣，此部分稱為轉(zhuǎn)換模塊。
4)將變送器的剩余本體部分、轉(zhuǎn)換模塊和結(jié)構(gòu)件組裝，即成為新的差壓變送器。該變送器尺寸為120mm×120mm×350mm，遠(yuǎn)小于雙法蘭差壓變送器安裝后的尺寸。
3改進(jìn)后的差壓變送器安裝注意事項(xiàng)
新的變送器也有一定的局限性，變送器組裝和現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)須注意以下幾個(gè)方面:
1)就地安裝取壓口的選擇十分重要，分清高、低壓力端，使后續(xù)的維護(hù)檢修方便。
2)因變送器會(huì)長(zhǎng)期浸泡在海水中，所以結(jié)構(gòu)件及所有螺栓均為不銹鋼材質(zhì)，防止生銹和腐蝕。
3)變送器安裝連接后必須確保罐體蓋、電纜引入裝置密封可靠，否則將導(dǎo)致電子部件受潮影響變送器的性能和使用壽命。
4)在船舶施工時(shí)，會(huì)有強(qiáng)烈的振動(dòng)，故所有螺栓安裝前必須涂抹螺紋膠加以固定。
5)確保引壓管道與變送器的高、低壓側(cè)連接正確。
6)電纜建議使用屏蔽雙絞線，并避免與其他帶感性負(fù)載電路和大容量電器鋪設(shè)在一起或安裝在大型電氣設(shè)備附近，屏蔽層必須接地。
7)安裝減震裝置時(shí)，建議放入一層橡膠墊，以保證更好的減震效果。
4差壓變送器改進(jìn)效果
改進(jìn)后的差壓變送器可以克服雙法蘭差壓變送器的很多缺陷，改進(jìn)成果顯著(圖5)。
1)變送器結(jié)構(gòu)件罐體端口直徑只有120mm，遠(yuǎn)小于改進(jìn)前鐵罩直徑的500mm，水密工作量大大降低，從而降低了泄露的風(fēng)險(xiǎn)。
2)變送器體積和質(zhì)量變小，降低了制作成本。
3)節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)空間，使設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)整潔、不擁擠，更方便維護(hù)。
4)減少維護(hù)時(shí)間，增加船舶施工時(shí)間，提高船舶生產(chǎn)效率。
5)設(shè)計(jì)了減震裝置和雙焊接的連接方式，可以更好地保護(hù)變送器，延長(zhǎng)變送器使用壽命。

5經(jīng)濟(jì)效益分析
       絞吸挖泥船“天杉”船于2018年11月26日更換了新差壓變送器，應(yīng)用于某25萬噸級(jí)航道疏浚工程，工程單價(jià)為16元/m3。改進(jìn)前的雙法蘭差壓變送器維護(hù)檢修時(shí)間4h，改進(jìn)后只需要1h，節(jié)省了3h，這部分時(shí)間船舶可以正常施工。根據(jù)《主要疏浚施工監(jiān)測(cè)設(shè)備校驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定，絞吸挖泥船吸入真空壓力傳感器每半年維護(hù)校驗(yàn)1次［5］，“天杉”船生產(chǎn)率為3500m3/h，綜合計(jì)算，“天杉”船半年可增加產(chǎn)值為16元/m3×3h×3500m3/h=16.8萬元。
       新差壓變送器的使用，不僅縮短了正常維護(hù)時(shí)間，還在差壓變送器故障拆檢中節(jié)省了時(shí)間，進(jìn)而增加船舶施工時(shí)間，并且船舶在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)下，可以更好地保持泥漿濃度，提高了船舶生產(chǎn)效率。
6結(jié)論
1)改進(jìn)雙法蘭差壓變送器的目的是提高變送器的可靠性，減少變送器的維修、維護(hù)工作量和時(shí)間。
2)在了解現(xiàn)場(chǎng)條件的基礎(chǔ)上，選擇最優(yōu)的變送器結(jié)構(gòu)形式，可以保證變送器安裝使用的合理性，從而提高船舶的生產(chǎn)效率。
3)改進(jìn)后的差壓變送器已在某疏浚工程中推廣應(yīng)用，僅以一條絞吸挖泥船為例，半年可增加產(chǎn)值16.8萬元。