CN101551321A - 海上溢油风化模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种海上溢油风化模拟系统，其包括溢油池以及水流模拟装置，其中所述的水流模拟装置包括拨水板以及侧面推进器，该拨水板设置在该溢油池内，该侧面推进器设置在该溢油池的侧面，所述的拨水板以及侧面推进器的运动使得溢油池内的水流产生不同方向的流动。本发明的海上溢油风化模拟系统安装了拨水板，并设置了侧面推进器，运行时使池中的海水形成平流、局部环流或湍流；拨水板设置不同位置和孔径的孔，使溢油池的海水流动剧烈程度从上到下依次减弱，可以较真实地模拟海洋中海水的流动状态。

Description

海上溢油风化模拟系统

技术领域

本发明涉及一种机械系统，特别是关于一种海上溢油风化模拟系统。

背景技术

如图1所示，李志军等人的《波浪作用下油脂冰内溢油行为物理模拟实验技术》一文，制作了一个长130cm，宽15cm，深50cm的玻璃水槽，置于控温精度较高的低温实验室内，玻璃水槽周边5个面均加保温材料板，只保留上面敞口，而前面的保温材料板在摄影时可以移去。依靠楔形块在水槽内的垂直运动造波；楔形块的表面涂油漆，防止吸附原油；楔形块运动动力由化学实验室的振荡台电机提供。根据实验目的，调节低温实验室的温度；通过调整水深、振荡台电机运动频率及传动臂调整孔的位置变换波长和波高。(《大连海事大学学报》第23卷第4期)

赵云英等人的《波浪槽模拟海况检验消油剂的乳化性能》一文提到一个波浪槽试验装置，波浪槽为(0.8×1.0×15)m。实际工作水深为0.5m，波高大约为0.38m。造波机由计算机控制，按一定频率形成波浪并且有破碎波的产生。破碎波的频率为10S。在波浪槽水面上根据需要布上一定厚度的油膜。采用波浪槽模拟海浪的运动状况，研究了波浪对消油剂清除海面溢油的作用。(《海洋环境科学》第23卷第4期)

张秀芝等《海上溢油风化特性及化学分散效果的影响因素研究》一文中，提到一个模拟原油风化的装置，由波浪槽和围油栏组成，波浪槽系露天混凝土结构，25m(长)×0.6m(宽)×1.2m(高)，东西走向，中部镶嵌1m×0.8m玻璃观察窗6块。槽东部安装造波机及控制器，首尾设消能坡，其上铺碎石及竹扫帚苗，波浪槽可以模拟30cm波高的波浪。(《海洋环境科学》第16卷第3期)

杨庆霄等人在《溢油的物理性质在模拟风化过程中的变化》一文提到一个风化模拟装置。风化模拟装置处于在一间蔽光的暗室内，风化槽中加入自来水，经恒温槽恒温的水由循环泵经进水管打入风化槽中。多余的水经回水管再流入恒温槽。回水管高度为控制风化槽水位的高度。油样品放在装满海水约5L的生物培养缸中。培养缸放在风化槽的中部。用温度计可随时观察到风化槽内的水温。母风扇和灯光分别模拟自然条件下的风和太阳光。照明用6×40W日光灯，每边三个，以保证足够的照度。(《海洋环境科学》第8卷第3期)

现有的一些其他的海洋环境模拟试验模型如CN 200975971Y，CN2252989Y以及CN 2421640Y所揭示。

已经发布的专利没有专门用于模拟海上溢油风化的，只有部分模拟海洋环境进行腐蚀试验的。这里模拟试验装置还存在一些不足，如：

1.均是室内模拟，对光照、降雨等自然条件考虑不足；

2.都是用造波机造浪，不能模拟海洋中海水的环流、踹流等；

3.未能较真实地模拟海洋环境中不同深度海水运动的剧烈程度；

4.模拟装置均未配置监视设备，部分装置还是密闭的，不能实时监测记录模拟试验的进程。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种更为真实高效的海上溢油风化模拟系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种海上溢油风化模拟系统，其包括溢油池以及水流模拟装置，其中所述的水流模拟装置包括拨水板以及侧面推进器，该拨水板设置在该溢油池内，该侧面推进器设置在该溢油池的侧面，所述的拨水板以及侧面推进器在计算机程序控制下运动，使得溢油池内的水流产生不同方向的流动。

本发明解决进一步技术问题的方案是：所述的溢油池包括支架以及盛水胶囊，所述的支架支撑该盛水胶囊。

本发明解决进一步技术问题的方案是：该盛水胶囊材料为增强的双层耐海水腐蚀氯丁橡胶。

本发明解决进一步技术问题的方案是：该侧面推进器包括带支架的气缸以及侧面推进器顶板，该气缸推动该侧面推进器运动，该侧面推进器顶板设置在该侧面推进器的端部并推动盛水胶囊。

本发明解决进一步技术问题的方案是：所述的拨水板材料为PVC塑料。

本发明解决进一步技术问题的方案是：所述的拨水板从上到下设有排水孔，所述的排水孔的孔径从上到下依次递增。

本发明解决进一步技术问题的方案是：其进一步包括监视装置，所述的监视装置包括网络硬盘录像机，红外夜视摄像头以及水下摄像头，其中所述的红外夜视摄像头于溢油池上方，所述的水下摄像头设置在溢油池内。

本发明解决进一步技术问题的方案是：该网络硬盘录像机对该红外夜视摄像头以及水下摄像头的所有监测内容进行实时记录和保存，并根据需要把监测内容转移到如移动硬盘、光盘的其他存储介质中。

本发明解决进一步技术问题的方案是：该监视装置进一步包括监控显示器以及计算机，该监控显示器显示实时的监控状况，通过计算机进行远程监控。

本发明解决进一步技术问题的方案是：其进一步包括空气压缩机以及控制器，该空气压缩机驱动气缸，该控制器按设定的计算机程序控制气缸的工作。

相较于现有技术，本发明的海上溢油风化模拟系统运行时能实时监控并进行记录，也可远程监控；溢油池装拆方便，便于移动搬运，可在不同地点进行试验；安装了拨水板，并设置了侧面推进器，使池中的海水形成平流、局部环流或湍流；拨水板设置不同位置和孔径的孔，溢油池的海水流动剧烈程度从上到下依次减弱，用计算机程序控制拨水板和侧面推进器运行模式，可以较真实地模拟海洋中海水的流动状态；以气缸提供动力造浪，相比用造浪电机，无漏电的安全隐患，满足室外长时间模拟溢油风化试验的要求；溢油池位于室外，自然条件和气候条件均较真实，可满足各种石油产品的海上溢油模拟风化试验。

附图说明

图1是现有技术中的溢油风化模型的结构示意图。

图2是本发明的海上溢油风化模拟系统的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图2，本发明提供了一种海上溢油风化模拟系统，其钢支架1，盛水胶囊2，侧面推进器3，侧面推进器顶板4，排水口5，控制器6，空气压缩机7，水下摄像头8，网络硬盘录像机9，计算机10，监控显示器11，红外夜视摄像头12，气缸13以及拨水板14。

所述的钢支架1支撑该盛水胶囊2形成一容纳海水和溢油的池体，本实施例中的尺寸为池长5m、宽3m、高1.2m。

该盛水胶囊2材料为增强的双层耐海水腐蚀氯丁橡胶，厚度约为6mm，装水后撑开体积约为15m³。袋口有连续的规则圆孔，用橡胶带环绕钢支架1连接所有小孔则可把袋口固定于钢支架1上端，袋底部触地。袋底部一侧有排水口5，排水口5外接一根软胶管，高度与液面相平，起溢流保护作用。

所述的钢支架1由钢管(直径50mm)经扣接件固定而成，搭成井字型，并采用地面固定脚固定在地面，为防止盛水胶囊2充水后变形，钢支架1中间采用钢管将其隔成约1米间隔的空间，另有3-4根钢管横亘于钢支架1上方，起到纵向牵引固定作用。

所述的空气压缩机7提供压缩空气作为动力，通过控制器的控制，让溢油池在侧面推进器3以及拨水板14的共同作用下模拟海水的运动。

所述的拨水板14材料为PVC塑料，顶部距液面约0.1m，底部距池底0.4m，每块拨水板14长1.4m，宽0.4m，厚0.01m，拨水板14从上到下设有4排孔，每排10个孔，孔径从上到下依次为20cm、40cm、60cm、80cm，可根据需要塞住部分孔调节拨水装置所模拟海浪的大小。

侧面推进器3包括带支架的气缸13和侧面推进器顶板4，盛水胶囊2横向两侧各布置两套。所述的侧面推进器顶板4为圆形胶木板，直径约为30cm。

所述的红外夜视摄像头12固定于溢油池上方，可以对整个溢油池进行拍摄，具有夜视防水功能。水下摄像头8侧固定于池一端的液面下方，可以对实验时水下状态进行监测。网络硬盘录像机9可以对该红外夜视摄像头12以及水下摄像头8的所有监测内容进行实时记录和保存。监控显示器11则显示实时的监控状况，包括水上监控和水下监控，通过网络端口接入互联网，还可以通过计算机10终端进行远程监控。

本发明的海上溢油风化模拟系统的工作过程是：先往溢油池中倒入海水，水深约0.9m。接着开启空气压缩机7、控制器6和监视设备，调节控制器6的控制面板，使拨水装置的气缸13复位，拨水板14置于初始位。在面板上设置拨水板14完成半个行程时的停留时间，调节好气流的大小。开启控制器6面板的“开始”开关，气缸13开始运行，同时开始计时。随气缸13里的活塞从气缸13底部向气缸13顶部运动，活塞的连杆推动拨水板14由初始位置也同方向运动，水面产生横向的波浪。并且由于拨水板14上的孔从上到下依次增大，池里的海水的流动程度也是从上到下逐渐减弱，能较真实地模拟海水的流动，而且能模拟局部湍流的产生。活塞的行程可以通过调节气缸13的阀进行控制，活塞的运行速度可以通过设定控制器6的计算机程序参数进行控制。活塞运动到气缸13的顶端，然后停止，拨水板14也停止。此时溢油池一侧的侧面推进器3的气缸13开始运行，侧面推进器顶板4快速向前推动盛水胶囊2的侧面，使水面产生纵向的流动，随着气缸13复位，顶板也快速收回，水面在纵向又产生反方向的流动。顶板前进速度可通过其气缸的阀进行调节，前进的距离则由气缸的行程控制。侧面推进器3的气缸完成动作后复位。然后，拨水板14的气缸13达到预设的停留时间，活塞开始复位，拨水板14也反方向运动，回到初始位置，海水在横向反方向流动。拨水板14回到初始位置停止后，池另一侧的侧面推进器3的气缸13开始运行，也使水流在纵向流动。侧面推进器3完成动作停止后，则拨水板14又开始下一个行程。如此反复，能产生波浪，较真实地模拟海水的平流、环流、湍流等。监视设备运行后，网络硬盘录像机9实时记录了红外夜视摄像头12以及水下摄像头8所拍摄的场景，并可通过显示器直接观察。接入互联网后，就可通过计算机10实现远程实时监控。

本发明的海上溢油风化模拟系统优点：整个系统运行时能实时监控并进行记录，也可远程监控；溢油池装拆方便，便于移动搬运，可在不同地点进行试验；安装了拨水板，并设置了侧面推进器，使池中的海水形成平流、局部环流或湍流；拨水板设置不同位置和孔径的孔，溢油池的海水流动剧烈程度从上到下依次减弱，用计算机程序控制拨水板和侧面推进器运行模式，可以较真实地模拟海洋中海水的流动状态；以气缸提供动力造浪，相比用造浪电机，无漏电的安全隐患，满足室外长时间模拟溢油风化试验的要求；溢油池位于室外，自然条件和气候条件均较真实，可满足各种石油产品的海上溢油模拟风化试验。

Claims (10)

1.一种海上溢油风化模拟系统，其特征在于：其包括溢油池以及水流模拟装置，其中所述的水流模拟装置包括拨水板以及侧面推进器，该拨水板设置在该溢油池内，该侧面推进器设置在该溢油池的侧面，所述的拨水板以及侧面推进器在计算机程序控制下运动，使得溢油池内的水流产生不同方向的流动。

2.根据权利要求1所述的海上溢油风化模拟系统，其特征在于：所述的溢油池包括支架以及盛水胶囊，所述的支架支撑该盛水胶囊。

3.根据权利要求2所述的海上溢油风化模拟系统，其特征在于：该盛水胶囊材料为增强的双层耐海水腐蚀氯丁橡胶。

4.根据权利要求2所述的海上溢油风化模拟系统，其特征在于：该侧面推进器包括带支架的气缸以及侧面推进器顶板，该气缸推动该侧面推进器运动，该侧面推进器顶板设置在该侧面推进器的端部并推动盛水胶囊。

5.根据权利要求1所述的海上溢油风化模拟系统，其特征在于：所述的拨水板材料为PVC塑料。

6.根据权利要求1所述的海上溢油风化模拟系统，其特征在于：所述的拨水板从上到下设有排水孔，所述的排水孔的孔径从上到下依次递增。

7.根据权利要求1所述的海上溢油风化模拟系统，其特征在于：其进一步包括监视装置，所述的监视装置包括网络硬盘录像机，红外夜视摄像头以及水下摄像头，其中所述的红外夜视摄像头位于溢油池上方，所述的水下摄像头设置在溢油池内。

8.根据权利要求7所述的海上溢油风化模拟系统，其特征在于：该网络硬盘录像机对该红外夜视摄像头以及水下摄像头的所有监测内容进行实时记录和保存，并根据需要把监测内容转移到如移动硬盘、光盘的其他存储介质中。

9.根据权利要求7所述的海上溢油风化模拟系统，其特征在于：该监视装置进一步包括监控显示器以及计算机，该监控显示器显示实时的监控状况，通过计算机进行远程监控。

10.根据权利要求1或4所述的海上溢油风化模拟系统，其特征在于：其进一步包括空气压缩机以及控制器，该空气压缩机驱动气缸，该控制器按设定的计算机程序控制气缸的工作。

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