CN104149944B - 水上溢油清理船及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水上溢油清理船及控制方法，包括设于船体上的控制器、若干个压载舱、进水管、与进水管连通的油水分离系统、与油水分离系统连通的储油柜和蓄水箱、设于蓄水箱内的波浪发电机和设于船体后部的动力系统；船体下表面上设有浮体；所述油水分离系统包括由前至后依次排列的n级油水分离器，各级油水分离器之后均设有蓄液箱。本发明具有水上溢油清理船半潜于水中，受风浪作用较小，能够在恶劣的海况下工作；不需要将污水运输到岸上再进行处理，减少来回运输的时间，能持续工作，工作效率高的特点。

Description

水上溢油清理船及控制方法

技术领域

本发明涉及水上油污处理技术领域，尤其是涉及一种可对溢油处理效果进行监控并发电的节能型的水上溢油清理船及控制方法。

背景技术

随着世界经济的持续发展，能源的消耗总量与日俱增，作为最为重要的能源之一，石油的消耗量也急剧增长。根据美国能源部下属能源情报署的数据，2012年全球石油需求量为8905万桶/日，中国是主要的石油消费国，根据国内数据，中国2010年消耗石油4.39亿吨，2011年消耗石油4.7亿吨，2012年消耗石油4.93亿吨，目前中国已经成为世界第二大石油消费国。

石油在生产、运输、加工各环节中具有诸多不安全因素，特别是海上溢油事故。据统计，海上溢油事故来源主要有三，首先是船舶溢油污染事故，其次是海上石油勘探开发事故，再次是陆源溢油以及不明原因溢油。

目前，常用的海上溢油清污方式主要有物理回收、化学清除、现场焚烧等几种方式：

化学消油剂能较为迅速的稀释溢油，但是其本身的毒性会造成二次环境破坏，世界各国政府对消油剂的应用，都采取慎重的态度。

现场焚烧对新鲜溢油(溢油发生时间不久)有效，耐火围油栏可使油膜足够厚，以便燃烧(至少2-3毫米厚)，在平静海面效果好，但会产生严重的空气污染，影响岸边居民的生活，而且燃烧后会给海面带来残渣物。

物理回收是利用清污船和工作人员在溢油区域现场清污，存在诸多的安全隐患，一旦发生火灾，将给清污人员造成巨大的威胁，而且在风浪较大或大雾时也无法进行清污工作。

中国专利授权公开号：CN103015385A，授权公开日2013年4月3日，公开了一种海上溢油自动回收装置，具有经输水管相连接的油水分离器和自动推进器；所述的油水分离器经角度调节器连接篦油器；所述的篦油器经软管与所述的油水分离器经向连通；所述的自动推进器内安装有水泵；所述的水泵连接有多通电控阀；所述的多通电控阀连接有位于所述的自动推进器不同侧面的喷水管，并且该水泵能经所述的输水管将所述的油水分离器内的分离出的水加压后经多通电控阀向喷水管喷出。该发明的不足之处是，无法对溢油处理效果进行监控，溢油处理质量无法保证。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服现有技术中海上溢油处理方法会造成二次污染及海上溢油自动回收装置无法对溢油处理效果进行监控的不足，提供了一种可对溢油处理效果进行监控并发电的节能型的水上溢油清理船及控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种水上溢油清理船，包括设于船体上的控制器、若干个压载舱、进水管、与进水管连通的油水分离系统、与油水分离系统连通的储油柜和蓄水箱、设于蓄水箱内的波浪发电机和设于船体后部的动力系统；船体下表面上设有浮体；

所述油水分离系统包括由前至后依次排列的n级油水分离器，各级油水分离器之后均设有蓄液箱，蓄液箱的出水口与油水分离器之间设有电磁阀，各级油水分离器均通过输油管道与储油柜连通，各个蓄液箱均通过输水管道与蓄水箱连通，输水管道上设有电磁阀，最后一级蓄液箱通过回水管道与第一级油水分离器相连通，进水管和回水管道上均设有水泵和电磁阀，蓄液箱的水中均设有含油量测量仪，蓄水箱中设有水位传感器；

控制器分别与水位传感器、2个水泵、各个电磁阀和各个含油量测量仪电连接；

波浪发电机与动力系统电连接，蓄水箱通过排水管道与设于船体上的出水口相连通；所述进水管前部设有若干个过滤网。

压载舱和浮体用于调节船体浸没水中的深度，当风浪较大时，控制器通过水泵为压载舱进行补水压载，使本发明的水上溢油清理船下潜至较深处，减少风浪对水上溢油清理船的作用力，提高水上溢油清理船的稳定性；当风浪较小时，控制器通过水泵将压载舱内的压载水排出，船体上升到合适高度进行溢油处理。

本发明的溢油清理工作包括抽取被油污染的水的过程，油水分离和发电及排水过程：

控制器控制设于进水管上的水泵工作，被油污染的水进入进水管中，水中的垃圾被过滤网过滤掉；

水逐级进入各级油水分离器，分离出来的油进入储油柜，水进入蓄液箱，蓄液箱中的含油量测量仪检测水中的含油量；

当含油量＜W时，控制器控制与所述蓄液箱连通的输水管道上的电磁阀打开，蓄液箱的水被排放到蓄水箱中；

当含油量≥W时，控制器控制所述蓄液箱的出水口与第i+1级油水分离器之间的电磁阀打开，蓄液箱中的水进入第i+1级油水分离器；

最后一级油水分离器，分离出来的油进入储油柜；水进入蓄液箱，

a.当含油量＜W时，控制器控制与所述蓄液箱连通的输水管道上的电磁阀打开，蓄液箱的水被排放到蓄水箱中；

b.当含油量≥W时，控制器控制回水管道上的电磁阀打开，控制器控制设于回水管道上的水泵带动水回流至第一级油水分离器；

蓄水箱中的水位传感器检测蓄水箱中的水位，设于蓄水箱中的波浪发电机利用水的浮动及冲击力发电，电能输入到动力系统中；

当蓄水箱中的水位≥H，控制器控制设于排水管道上的电磁阀打开，经过除油处理的水从出水口排出。

因此，本发明具有水上溢油清理船半潜于水中，受风浪作用较小，能够在恶劣的海况下工作；在风浪较大的情况下，波浪发电机能提供更多的能源，提高水上溢油清理船持续工作的能力，降低使用成本；可以在溢油现场完成油污的回收、处理工作，不需要将油污水运输到岸上再进行处理，减少来回运输的时间，只要提供足够的能源就能持续工作，工作效率高的特点。

作为优选，第一级油水分离器和进水管之间设有污水量调节箱，污水量调节箱内设有水位传感器，进水管前端设有电磁流量控制阀；最后一级蓄液箱通过回水管道与污水量调节箱相连通；电磁流量控制阀和水位传感器均与控制器电连接。

污水量调节箱的设置，使本发明的油水分离系统可以连续、稳定的对被溢油污染的水进行油水分离操作，不会出现需要处理的污水过多或过少的情况。

作为优选，所述船体上设有竖向支撑墙，所述进水管在铅垂面上呈波浪状延伸，进水管后部穿过支撑墙上部并与第一级油水分离器相连通，各级油水分离器和蓄液箱由高至低依次设置，各级油水分离器和各个蓄液箱均通过支撑架与船体相连接。

波浪状的进水管可以将被溢油污染的水混合均匀，为提高油水分离系统的油水分离质量提供可靠基础。

作为优选，所述含油量测量仪的型号为JC602-3420；还包括GPS定位仪或北斗定位仪，定位仪与控制器电连接，排水口位于船尾。进水管的进水口位于船头。

定位仪设置在船体前部，定位仪具有导航、定位等功能，清污者可以在远处对船体进行准确定位，并控制船体的运动轨迹，引导本发明的水上溢油清理船驶往溢油量大的水域进行溢油处理，提高工作效率，清污者不需要深入溢油水域就可以控制清污作业，减少对人员的安全威胁。

作为优选，所述动力系统包括利用燃气或燃油推进的动力装置和利用电力推进的动力装置，波浪发电机与利用电力推进的动力装置电连接。

两套动力装置具有自动转换功能，波浪发电机产生的电能不足以推动本发明的水上溢油清理船前进时，自动切换到燃油推进的动力装置，当波浪发电机产生的电能充足时，切换到电力推进的动力装置。

作为优选，浮体为与船底部形状相配合的空心立方体。

一种水上溢油清理船的控制方法，包括如下步骤：

控制器中设有含油量阈值W和蓄水箱临界水位H，设定油水分离器的序号为i，i＝1，…，n；设定i的初始值为1；

(7-1)抽取被油污染的水：

控制器控制设于进水管上的水泵工作，被油污染的水进入进水管中，水中的垃圾被过滤网过滤掉；

(7-2)油水分离：

(7-2-1)水进入第i级油水分离器，第i级油水分离器对油水进行分离，分离出来的油进入储油柜，水进入蓄液箱，蓄液箱中的含油量测量仪检测水中的含油量；

当含油量＜W时，控制器控制与所述蓄液箱连通的输水管道上的电磁阀打开，蓄液箱的水被排放到蓄水箱中；

当含油量≥W时，控制器控制所述蓄液箱的出水口与第i+1级油水分离器之间的电磁阀打开，蓄液箱中的水进入第i+1级油水分离器；

(7-2-2)当i＜n，使i值增加1，重复步骤(7-2-1)；

(7-2-3)当水进入第n级油水分离器，第n级油水分离器对油水进行分离，分离出来的油进入储油柜；水进入蓄液箱，蓄液箱中的含油量测量仪检测水中的含油量；

a.当含油量＜W时，控制器控制与所述蓄液箱连通的输水管道上的电磁阀打开，蓄液箱的水被排放到蓄水箱中；

b.当含油量≥W时，控制器控制回水管道上的电磁阀打开，控制器控制设于回水管道上的水泵带动水回流至第一级油水分离器；

(7-3)发电及排出经过除油处理的水：

蓄水箱中的水位传感器检测蓄水箱中的水位，设于蓄水箱中的波浪发电机利用水的浮动及冲击力发电，电能输入到动力系统中；

当蓄水箱中的水位≥H，控制器控制设于排水管道上的电磁阀打开，经过除油处理的水从出水口排出。

作为优选，所述第一级油水分离器和进水管的出水口之间设有污水量调节箱，污水量调节箱内设有水位传感器，进水管前端设有电磁流量控制阀；最后一级蓄液箱通过回水管道与污水量调节箱相连通；电磁流量控制阀和水位传感器均与控制器电连接；其特征是，所述步骤b由下述步骤代替：

控制器中设有水位标准范围，当含油量≥W时，控制器控制回水管道上的电磁阀打开，控制器控制设于回水管道上的水泵带动水回流至污水量调节箱；

污水量调节箱内的水位传感器检测污水量调节箱中的水位，当污水量调节箱内的水位大于水位标准范围的上限值时，控制器通过电磁流量控制阀控制进入进水管中的污水流量降低；

当污水量调节箱内的水位小于水位标准范围的下限值时，控制器通过电磁流量控制阀控制进入进水管中的污水流量增大。

作为优选，H为蓄水箱高度的80％-90％。

因此，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明的水上溢油清理船半潜于水中，受风浪作用较小，能够在恶劣的海况下工作；

(2)清污者只需要在远处的船舶或岸上操纵即可，减少暴露于溢油现场的危险性；

(3)在风浪较大的情况下，波浪发电机能提供更多的能源，提高水上溢油清理船持续工作的能力，降低使用成本；

(4)可以在溢油现场完成油污的回收、处理工作，不需要将油污水运输到岸上再进行处理，减少来回运输的时间，只要提供足够的能源就能持续工作，工作效率高；

(5)水上溢油清理船为可拆卸结构，由几个部分组装而成，可以在清污工作完成后运往其它地方使用，提高水上溢油清理船的利用率。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明的进水管、支撑墙、各级油水分离器、蓄液箱和蓄水箱的一种结构示意图；

图3是本发明的浮体的一种结构示意图；

图4是本发明的一种原理框图；

图5是本发明的实施例1的一种流程图。

图中：控制器1、压载舱2、浮体3、进水管4、储油柜5、蓄水箱6、动力系统8、油水分离器9、蓄液箱10、输油管道11、回水管道12、水泵13、水位传感器14、过滤网15、污水量调节箱16、电磁流量控制阀17、支撑墙18、GPS定位仪19、出水口20、含油量测量仪21。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1

如图1、图2所示的实施例是一种水上溢油清理船，包括设于船体上的控制器1、2个压载舱2，设于船体下表面上的浮体3，设于船体头部的进水管4、与进水管的出水口连通的油水分离系统、与油水分离系统连通的储油柜5、与油水分离系统连通的蓄水箱6、设于蓄水箱内的波浪发电机和设于船体后部的动力系统8；

油水分离系统包括由前至后依次排列的3级油水分离器9，各级油水分离器之后均设有蓄液箱10，蓄液箱的出水口与油水分离器之间设有电磁阀，各级油水分离器均通过输油管道11与储油柜连通，各个蓄液箱均通过输水管道与蓄水箱连通，输水管道上设有电磁阀，最后一级蓄液箱通过回水管道12与第一级油水分离器相连通，进水管和回水管道上均设有水泵13和电磁阀，蓄液箱的水中均设有含油量测量仪21，蓄水箱中设有水位传感器14；

如图4所示，控制器分别与水位传感器、2个水泵、各个电磁阀和各个含油量测量仪电连接；

波浪发电机与动力系统电连接，蓄水箱通过排水管道与设于船体上的出水口20相连通；进水管前部设有3个过滤网15。

含油量测量仪的型号为JC602-3420；还包括GPS定位仪19，定位仪与控制器电连接，排水口位于船尾。

如图2所示，船体上设有竖向支撑墙18，进水管在铅垂面上呈波浪状延伸，进水管后部穿过支撑墙上部并与第一级油水分离器相连通，各级油水分离器和蓄液箱由高至低依次设置，各级油水分离器和各个蓄液箱均通过支撑架与船体相连接。

动力系统包括利用燃气或燃油推进的动力装置和利用电力推进的动力装置，波浪发电机与利用电力推进的动力装置电连接。

如图3所示，浮体为与船底部形状相配合的空心立方体。

如图5所示，一种水上溢油清理船的控制方法，包括如下步骤：

控制器中设有含油量阈值W和蓄水箱临界水位H，设定油水分离器的序号为i，i＝1，…，3；设定i的初始值为1；

步骤100，抽取被油污染的水：

控制器控制设于进水管上的水泵工作，被油污染的水进入进水管中，水中的垃圾被过滤网过滤掉；

步骤200，油水分离：

步骤210，水进入第i级油水分离器，第i级油水分离器对油水进行分离，分离出来的油进入储油柜，水进入蓄液箱，蓄液箱中的含油量测量仪检测水中的含油量；

当含油量＜W时，控制器控制与所述蓄液箱连通的输水管道上的电磁阀打开，蓄液箱的水被排放到蓄水箱中；

当含油量≥W时，控制器控制所述蓄液箱的出水口与第i+1级油水分离器之间的电磁阀打开，蓄液箱中的水进入第i+1级油水分离器；

步骤220，当i＜3，使i值增加1，重复步骤210；

步骤230，当水进入第3级油水分离器，第3级油水分离器对油水进行分离，分离出来的油进入储油柜；水进入蓄液箱，蓄液箱中的含油量测量仪检测水中的含油量；

a.当含油量＜W时，控制器控制与所述蓄液箱连通的输水管道上的电磁阀打开，蓄液箱的水被排放到蓄水箱中；

b.当含油量≥W时，控制器控制回水管道上的电磁阀打开，控制器控制设于回水管道上的水泵带动水回流至第一级油水分离器；

步骤300，发电及排出经过除油处理的水：

蓄水箱中的水位传感器检测蓄水箱中的水位，设于蓄水箱中的波浪发电机利用水的浮动及冲击力发电，电能输入到动力系统中；

当蓄水箱中的水位≥H，控制器控制设于排水管道上的电磁阀打开，经过除油处理的水从出水口排出。本实施例中，H为蓄水箱高度的90％。

实施例2

实施例2中，第一级油水分离器和进水管之间设有污水量调节箱16，污水量调节箱内设有水位传感器14，进水管前端设有电磁流量控制阀17；最后一级蓄液箱通过回水管道与污水量调节箱相连通；电磁流量控制阀和水位传感器均与控制器电连接。实施例2中的其它结构部分与实施例1中相同。

实施例1中的步骤b由下述步骤代替：

控制器中设有水位标准范围，水位标准范围为污水量调节箱高度的30％至85％；

当含油量≥W时，控制器控制回水管道上的电磁阀打开，控制器控制设于回水管道上的水泵带动水回流至污水量调节箱；

污水量调节箱内的水位传感器检测污水量调节箱中的水位，当污水量调节箱内的水位大于污水量调节箱高度的85％时，控制器通过电磁流量控制阀控制进入进水管中的污水流量降低；

当污水量调节箱内的水位小于污水量调节箱高度的30％时，控制器通过电磁流量控制阀控制进入进水管中的污水流量增大。

实施例1和实施例2中，W为0.03mg/L。

应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种水上溢油清理船，其特征是，包括设于船体上的控制器(1)、若干个压载舱(2)、进水管(4)、与进水管连通的油水分离系统、与油水分离系统连通的储油柜(5)和蓄水箱(6)、设于蓄水箱内的波浪发电机和设于船体后部的动力系统(8)；船体下表面上设有浮体(3)；

所述油水分离系统包括由前至后依次排列的n级油水分离器(9)，各级油水分离器之后均设有蓄液箱(10)，蓄液箱的出水口与油水分离器之间设有电磁阀，各级油水分离器均通过输油管道(11)与储油柜连通，各个蓄液箱均通过输水管道与蓄水箱连通，输水管道上设有电磁阀，最后一级蓄液箱通过回水管道(12)与第一级油水分离器相连通，进水管和回水管道上均设有水泵(13)和电磁阀，蓄液箱的水中均设有含油量测量仪(21)，蓄水箱中设有水位传感器(14)；

控制器分别与水位传感器、2个水泵、各个电磁阀和各个含油量测量仪电连接；

波浪发电机与动力系统电连接，蓄水箱通过排水管道与设于船体上的出水口(20)相连通；所述进水管前部设有若干个过滤网(15)。

2.根据权利要求1所述的水上溢油清理船，其特征是，第一级油水分离器和进水管之间设有污水量调节箱(16)，污水量调节箱内设有水位传感器(14)，进水管前端设有电磁流量控制阀(17)；最后一级蓄液箱通过回水管道与污水量调节箱相连通；电磁流量控制阀和水位传感器均与控制器电连接。

3.根据权利要求1所述的水上溢油清理船，其特征是，所述船体上设有竖向支撑墙(18)，所述进水管在铅垂面上呈波浪状延伸，进水管后部穿过支撑墙上部并与第一级油水分离器相连通，各级油水分离器和蓄液箱由高至低依次设置，各级油水分离器和各个蓄液箱均通过支撑架与船体相连接。

4.根据权利要求1所述的水上溢油清理船，其特征是，所述含油量测量仪的型号为JC602-3420；还包括GPS定位仪(19)或北斗定位仪，定位仪与控制器电连接，排水口位于船尾。

5.根据权利要求1所述的水上溢油清理船，其特征是，所述动力系统包括利用燃气或燃油推进的动力装置和利用电力推进的动力装置，波浪发电机与利用电力推进的动力装置电连接。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的水上溢油清理船，其特征是，浮体为与船底部形状相配合的空心立方体。

7.一种适用于权利要求1所述的水上溢油清理船的控制方法，其特征是，包括如下步骤：

控制器中设有含油量阈值W和蓄水箱临界水位H，设定油水分离器的序号为i，i＝1，…，n；设定i的初始值为1；

(7-1)抽取被油污染的水：

控制器控制设于进水管上的水泵工作，被油污染的水进入进水管中，水中的垃圾被过滤网过滤掉；

(7-2)油水分离：

(7-2-1)水进入第i级油水分离器，第i级油水分离器对油水进行分离，分离出来的油进入储油柜，水进入蓄液箱，蓄液箱中的含油量测量仪检测水中的含油量；

当含油量＜W时，控制器控制与所述蓄液箱连通的输水管道上的电磁阀打开，蓄液箱的水被排放到蓄水箱中；

当含油量≥W时，控制器控制所述蓄液箱的出水口与第i+1级油水分离器之间的电磁阀打开，蓄液箱中的水进入第i+1级油水分离器；

(7-2-2)当i＜n，使i值增加1，重复步骤(7-2-1)；

(7-2-3)当水进入第n级油水分离器，第n级油水分离器对油水进行分离，分离出来的油进入储油柜；水进入蓄液箱，蓄液箱中的含油量测量仪检测水中的含油量；

a.当含油量＜W时，控制器控制与所述蓄液箱连通的输水管道上的电磁阀打开，蓄液箱的水被排放到蓄水箱中；

b.当含油量≥W时，控制器控制回水管道上的电磁阀打开，控制器控制设于回水管道上的水泵带动水回流至第一级油水分离器；

(7-3)发电及排出经过除油处理的水：

蓄水箱中的水位传感器检测蓄水箱中的水位，设于蓄水箱中的波浪发电机利用水的浮动及冲击力发电，电能输入到动力系统中；

当蓄水箱中的水位≥H，控制器控制设于排水管道上的电磁阀打开，经过除油处理的水从出水口排出。

8.根据权利要求7所述的水上溢油清理船的控制方法，所述第一级油水分离器和进水管的出水口之间设有污水量调节箱，污水量调节箱内设有水位传感器，进水管前端设有电磁流量控制阀；最后一级蓄液箱通过回水管道与污水量调节箱相连通；电磁流量控制阀和水位传感器均与控制器电连接；其特征是，所述步骤b由下述步骤代替：

控制器中设有水位标准范围，当含油量≥W时，控制器控制回水管道上的电磁阀打开，控制器控制设于回水管道上的水泵带动水回流至污水量调节箱；

污水量调节箱内的水位传感器检测污水量调节箱中的水位，当污水量调节箱内的水位大于水位标准范围的上限值时，控制器通过电磁流量控制阀控制进入进水管中的污水流量降低；

当污水量调节箱内的水位小于水位标准范围的下限值时，控制器通过电磁流量控制阀控制进入进水管中的污水流量增大。

9.根据权利要求7或8所述的水上溢油清理船的控制方法，其特征是，H为蓄水箱高度的80％-90％。