船舶液位遥测系统误差分析

    何国强

    

    

    摘 要：随着船舶工程学的发展，液位遥测系统也广泛应用于各类型新造船舶中。由于这项新技术在我国的运用还不够稳定成熟，其功能的全面性以及误差的控制问题也一直存在。为了更大程度上的减小误差，提高液位遥测系统的精确性。本文通过“SED-79A 多点水位遥测仪”，来分析与探讨其误差的存在性以及控制方法。

    关键词：遥测系统 水位测试仪 控制误差

    近十几年来，随着船舶自动化技术的重视与提高，各种液位遥控系统也得到了广泛地开发与应用。其系统的测量精度、系统功能的稳定性以及可靠性也上了一个新的台阶。由于船舶的吃水承载能力等问题，在一定程度上影响着船行的安全性和稳定性。因此控制好遥测系统的误差，是很有必要的。

    遥测系统的工作原理

    遥测系统是基于PLC技术的系统，它的种类有很多种，目前船舶液位系统常见的有：压电式、吹泡式、浮子式、气电式以及雷达式等。而无论哪一种遥测系统，其组成部分也是大同小异。总体来说都是由传感器、数据采集单元、数据分析单元以及数据显示单元等模块组成。其工作原理由传感器采集各个仓位的液位、温度以及吃水信号。并通过数字信号的方式传递给数据分析单元并以各种数字形式显示出来。然后工作人员再根据这些信息在中控室实现对全船的检测与控制。

    而在实际操作中，液位遥测系统的液位遥测的数据往往会与手动侧深不一致，并且误差较大。这在工作中也会影响到船舶的稳定性以及安全性。正常情况下标准的误差允许范围普通舱为5%，液货舱为2%。而如何更好的控制系统误差，为本文所研究的重点。下面笔者通过SED-79A测试仪的引入，并说明如何通过它来控制误差。

    SED-79A测试仪的误差控制

    导致误差产生的原因有很多种，比如：环境因素、系统因素、或者人为操作因素等。“SED-79A 多点水位遥测仪”，是一种比较常见的液位遥测仪。它采用了积木式的组合结构。其主要特点是：可独立使用自动水位计，而且在室内就可以进行遥控、遥测。因此，它已经一定程度上取代了测深钟、测深锤、蜂鸣器等落后的测量方法。

    管水位测试仪的根本目的就是要把测压管内的水位准确无误并真实的以数字的形式表现出来。而“准确无误”又与仪器本身的测量误差是两个不同的概念。为了确保仪器测量系统的精确度，它采用了由跟踪系统、水位显示传输系统及保护装置三部分组成。

    1、跟踪测量系统及误差控制

    跟踪系统，是由测锤、测线、排线卷筒、涡轮减速器、永磁式微电机以及电器控制系统组成，其工作原理是根据重力作用将测线拉直并挂在测量井口，在微电机的控制下，当测锤接触到水面时，会自动停止并通过卷筒转角径将数据传递给记数装置。为保证仪器的精准度，卷筒部分应采用垂直单层密绕方式，在卷筒转动时，卷筒自身同时也在左右移动，其每转一周，横向移动为0.870mm。这样便消除了偏转式排线方式对测量时所造成的误差。

    2、水位显示传输系统及误差控制

    该仪器的水位显示器，采用的是五位并列式十进制马氏轮机构，最低数位为CM位。它的工作原理是将水位显示的机械位置转化为等级电压并传输给主机。所以在测量过程中水位的变化可以以连续的数字显示出来。为了让显示值不在两位数值之间而造成误差。可以在马氏轮的前一级的齿轮轴Z6上安装数字圆整装置。因为在这一级上，每转一周cm位才进一字，而进程的过程中，Z6的转角为90度，换算为测量时的高度。可用公式：■，数字圆整装置的工作原理，见图1。

    如图1中所示，在齿轮轴Z6上固定了一个磁轮， 而磁轮上有一块与进位转角相对应的磁钢， 磁钢旁边是一个干簧控制开关K。在Z6的销钉噬入CM位马氏轮的范围内，干簧开关K被磁钢吸通，电机开始转动。直到销钉脱离进位区。这样显示数值就不在两数中间的位置了。

    3、保护装置及误差控制

    遥测仪水位计经常因为某些原因使试管倾斜、弯曲以及管壁附有某些焊渣或者障碍物。为了避免水位计受到这些情况的影响而产生误测，此水位计的机械保护系统装置测锤在被测环境受阻时切断电机电源，并自动启动报警系统。

    其工作原理是：当水位计正常工作时，由于重力作用，测锤会将其中的一个摇臂压下。从而使始终开关的接点接通，仪器正常工作。而当测锤由于外力受阻后，内置的弹簧所受的压力会小于测锤正常情况下所产生的重力，从而使摇臂发生反弹，开关断开。仪器停止工作，并发生报警。而当测锤向上提升时受阻后，同样会因为外力使摇臂发生反弹，直至弹簧使内置的超重开关接点断开，从而使仪器停止工作。这样仪器的保护装置便能起到一个减小测量误差以及保护装置的作用。

    综上所述，“SED-79A 多点水位遥测仪”可以有效的控制误差，并且仪器误差值≤1cm0.1%，水位的变幅读数最小为1cm。通过数据分析以及实际操作的验证，该水位遥测仪的最大测量水位变幅为25cm。并满足理论实验的预期效果。

    总结

    液位遥测系统是船舶业的重要核心系统，它直接关系到船舶在海上航行的安全，安全可靠的测量船舶的压载水仓的液位是船舶安全的重要保障。不仅如此，遥测系统在经过几十年的发展中，其应用领域也是在不断的扩大。目前遥测产业也已经在水文、水利、电力、医学、热力、军事化工。石油、交通、煤炭、地质地震等方面发挥着巨大的作用。而“SED-79A 多点水位遥测仪”在液位遥测系统中可以有效的减小误差。它的推广和使用，在遥测系统方面发展中，会起到一个更加重要的作用。

    参考文献：

    [1]：韩章，谈浩，庄才亮.液货船液位遥测系统[J].机电设备，1994

    [2]：刘蕴才.液位遥测原理[M].北京：国防工业出版社，2000

    [3]：李尚仁.航天遥测技术的发展[N]遥测遥控，1990

    [4]：夏玉琴.遥测水位仪测量误差的有效控制[M].吉林水利，1998.5

    （作者单位：浙江造船有限公司）