液位是液化天然气船液货舱最重要的仪表参数之一，通过对液位的测量和监控，可以掌握液化天然气装卸进度，科学、合理地进行货物装卸和管理，并避免作业中将液货舱抽空或冒装等事故的发生，保证安全生产。随着液化天然气船舶自动化管理程度的不断提高，液货舱必须使用具有较高精度和远程通讯功能的液位测量仪表，实现液位的不间断的实时集中监控。

Henri Systems Holland公司是全球液化气和液化天然气测量领域的引领者，凭借着维护需要低和测量准确性高等优异性能，在世界各地有许多成功的应用。国内LNG船舶选用的HSH/Enraf 806系列浮子式液位计，是其成熟产品。到目前为止，已经在12条LNG船上得到了应用。本文旨在介绍其结构特点和液位计测量的工作原理，结合实际应用情况，总结使用和维护经验，提出在操作和维护等方面的注意事项，以充分发挥Enraf浮子式液位计安全可靠、测量准确的优点，确保安全营运。

1. Enraf 806系列浮子式液位计的结构特点和工作原理

1.1 结构特点

Enraf 806系列液位计是具有当地读数和远程监控双重功能的智能化仪表，属于接触型浮子式液位计，结构如图1所示，由浮子、浮子导管和测量读数装置组成，浮子与测量读数装置通过测量钢带进行连接。测量读数装置由测量鼓室和弹簧-马达室两个相互独立的封闭腔体组成。测量鼓室直接连通液货舱，按照国际海事组织相关规范要求被设计成完全封闭式，防止工作时液化天然气外溢。测量鼓室中，测量钢带缠绕在经过精加工的测量鼓凹槽内。作为液位传感元件的浮子吊装在测量钢带上，与液货舱内的液货直接接触。

弹簧-马达室基本上由一只储存鼓、一只扭矩输出鼓和一段扁平弹簧组成。扁平弹簧的每个位置预调为相同的曲率，使其能够完全拉直而不变形。将这种预调曲率的弹簧卷曲形成一个线圈，再将线圈安装在自由旋转的储存鼓上并在转矩输出鼓上反向弯曲，因为弹簧的倾向是后退到其预调曲率，从而向转矩输出鼓的轴提供恒定的扭矩。

测量鼓室与弹簧-马达室的传动突破了传统的轴连接或齿轮连接等直接连接方式，创新地利用磁耦合来实现间接连接，将一对环形强磁铁分别安装在两室内，外磁子嵌在线鼓内组成测量磁鼓，内磁子固定在弹簧-马达的传动轴上。这样的结构使弹簧-马达为测量鼓提供的恒定扭矩用来收紧测量钢带。浮子及测量钢带的重量通过测量钢带传递到测量鼓上，再通过磁性耦合为弹簧-马达提供了一个反向扭矩。这种结构设计不仅保证了弹簧-马达与浮子的精确互动，而且使电气部件和易燃、易爆的被测介质完好隔离，达到了使用中的隔爆安全。

1.2 工作原理

1.2.1 基本原理

Enraf 806系列浮子式液位计的液位测量基于阿基米德浮力原理、力平衡原理和力矩平衡原理，是通过弹簧-马达带动浮子自动跟踪液面变化进行的。测量浮子漂浮在液化天然气的表面，其底部通常沉入液面1～2mm，此时浮子受到到测量钢带的拉力F，重力G和液体介质的浮力f三个力的作用。测量钢带始终是绷紧的，当拉力、重力和浮力构成力平衡，即F=G-f时，浮子稳定漂浮在液面上，能够借此确定液面的位置。同时，测量钢带的拉力、测量鼓和弹簧-马达力矩输出鼓构成力矩平衡，弹簧-马达不转动。当货物液位升高或降低时，浮子跟随液位的变化，导致测量鼓缠绕钢带或释放钢带。测量鼓和弹簧-马达的旋转角度的变化反映出货舱液位的变化情况，为了精确显示液位的变化情况，弹簧-马达室内安装了一个数字计数器机构，以mm的精度来“翻译”测量鼓的旋转角度。

图1 浮子式液位计

1.2.2 液位测量过程

在平衡状态下，弹簧-马达提供的拉力和浮子的重力、浮力相等。当液面下降时，测量浮子的浸没体积减小，其所受的浮力减小，钢带上的张力增大，大于弹簧-马达提供的拉力，测量线鼓通过磁耦合带动弹簧-马达逆时针转动。浮子下沉，增加了浮子浸没深度，浮子所受浮力增大，直到液面恢复平静。浮子漂浮在液面上获得新的力平衡，测量钢带的拉力、测量鼓和弹簧-马达力矩输出鼓构成力矩平衡，弹簧-马达停止转动。浮子在不断地跟踪液面变化的同时，计数器记录了弹簧-马达的转动步数，微处理器计算出测量浮子的位移量，即液面的变化量，并远传到货物中央控制室，实现液货舱液位的集中实时监控。

当液面上升时，测量过程正好相反。测量浮子的浸没体积增大，其所受浮力增大，测量钢带上的张力减小，小于弹簧-马达提供的拉力，弹簧-马达通过磁耦合带动测量线鼓顺时针转动。浮子上提，减少了浮子浸没深度，浮子所受浮力减小，浮子漂浮在液面上获得新的力的平衡，测量钢带的拉力、测量鼓和弹簧-马达力矩输出鼓构成力矩平衡，弹簧-马达停止转动。

2. Enraf 806系列浮子式液位计的故障分析及处理

自2008年液化天然气船上首次安装4台Enraf 806系列浮子式液位计使用以来，到目前已有48台Enraf 806浮子式液位计在用。该液位计测量准确、运行可靠，得到了操作人员的高度评价。但是在个别船上也出现了多次故障。总结起来主要有以下几种。

2.1 浮子卡

2.1.1 故障现象及原因分析

在装卸货物作业中，液位显示值长时间为某个固定的数值，原因是浮子在导向管内上下移动的过程中，在某位置受到了附加力的作用，并且达到了力平衡，使弹簧-马达停止转动，液位计输出值保持不变。实际上浮子没有漂浮在液面上，而是停留在某处，形成“浮子卡”故障。

导向管内存在异物、有变径或开孔时留有毛刺等情况，容易造成“浮子卡”故障。

2.1.2 故障处理

遇到此类故障慎用蛮力，需缓慢提升或下降浮子，使其脱离被卡处，再接着执行提升和下降两种操作，保证不被卡在另一处。如果浮子卡的比较结实，可以开航后再进行进一步处理。在实际维护工作中，还可以尝试下列解决办法：①把测量鼓上钢丝剪掉一截，使浮子落到液货舱底部的时候，钢丝也恰好缠绕在测量鼓中间的槽上；②把浮子更换为95mm直径的浮子。Enraf 806系列浮子式液位计浮子的直径有95mm、118mm、140mm三种尺寸，重量分别为358g、358g、338g。为了增大浮子导管与浮子的间隙，只能使用最小的浮子。

2.2 释放后浮子不下降

在某船上，曾发生释放后浮子不下降现象，经检查发现测量滚筒轴承脏污，使测量鼓滚动的摩擦扭矩增加，摩擦扭矩的增加破坏了测量读数装置原有的扭矩平衡。将测量鼓轴承清洁后，仪表测量正常。测量鼓室的磁性分离帽脏污、弹簧-马达室的安全阀位置移动引起的卡阻、浮子导管内存在异物等原因也会引起释放后浮子不下降现象。

2.3 释放后浮子下降速度太快

发生该故障时应首先检查弹簧-马达室内的油位。如果弹簧-马达室内没有充满油，或者滑油变质粘度下降，安装的油制动器将无法进行正常工作。这意味着浮子的下降速度无法控制。弹簧-马达室内滑油按说明书要求换新后，故障解除。

图2 脱落的浮子检修

2.1 浮子脱落故障

应用在某船上浮子式液位计曾发生测量失灵故障，经检查发现浮子脱落。原因是吊装浮子的贯穿螺栓断裂所致，使得浮子在提升过程中脱落，这是维护保养检查不到位造成的。单舱置换后打开观察室的检查口，将特殊工具（磁铁）连接到测量钢带上，再沿着浮子导管投放到液货舱底部，特殊工具就会与浮子表面上的殷瓦吸合，然后再次缓慢提升将脱落的浮子钓出。重新安装贯穿螺栓，连接固定好测量钢带与浮子，投用正常。检修过程如图2所示。

3. 日常维护注意事项

Enraf 806系列浮子式液位计只要安装符合要求，投用、运行正常，日常维护量很低，仅需每年检查一下轮鼓、测量钢带和浮子的连接，清理可能有的污物。弹簧-马达室的油最好每年更换1次，记住始终使用清洁的油进行更换，油量大约为3.75升。该滑油不仅用于控制浮子下降速度的调节器，还能润滑弹簧-马达，防止发生腐蚀。每2～3年检查轴承一次，必要时更换。

日常操作中提升浮子时只需将磁力手柄放置在测量鼓室的轴上，缓慢逆时针旋转即可，切忌忽慢忽快。浮子提升到最高点时，浮子锁自动锁闭，浮子提升手柄滑脱，防止过度提升。再次释放时，只需使用磁力手柄顺时针旋转1圈即可，浮子在重力作用下下沉到液货表面或液货舱底部。

需要特别注意的是，在装卸货完毕后的航行过程中，为了防止液货舱内液面摇荡损伤测量钢带及其他计量部件，必须将浮子收起并固定，之后关闭隔离闸阀，避免液化天然气发生泄漏。

4. 结束语

液化天然气船上，浮子式液位计虽通常作为雷达式液位计比对使用，但仍是船上关键设备，大部分岸站码头将在靠泊后对其进行检查确认。如果损坏将不能装卸货，由此引起船期延误会给船舶和公司带来不可估量的损失。与普通干、散货船舶相比，液化天然气船舶的货物装卸系统更加复杂，货物监控系统更加全面。这给船岸管理人员提出了更高的要求：必须要有非常扎实的专业功底，良好的逻辑分析能力，与时俱进的学习意识等。

（1）货物主管人员必须熟读、读透说明书和图纸等资料，全面把握货物装卸、监控系统的脉络，在发生故障时沉着冷静、心中有数，处理流程清晰、高效。

（2）货物装卸、监控系统各设备、元器件较为精密，自动化程度高，必须严格按照技术规格及厂家的建议要求进行高标准的运维管理，切忌省“小”事，费“大”事，文中提到的浮子脱落检修，仅单舱置换就需花费大量的人力和物力。如果在日常检修中认真一些，就能避免此类事故的发生。

（3）应与厂家技术服务部门建立并保持密切、良好的沟通机制，以便及时获取岸基的技术支持。

（4）建立定期培训机制，可以是在船培训，也可以是脱产培训，让船舶操作人员熟悉掌握船舶关键设备的操作，维护保养、应急处理等。