CN104678082A - 水下溢油模拟试验装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水下溢油模拟试验装置及其操作方法，包括试验水槽，特征在于：试验水槽外部一侧设有试验水配制水槽，试验水配制水槽底部通过试验用水输送管道与试验水槽底部连通，试验用水输送管道上装有试验水输送水泵；在试验水槽另一侧外部设有水下注油单元轨道、水下注油单元和电控柜，试验水槽内底部装有注油喷嘴，水下注油单元通过输油管道与试验水槽内底部的注油喷嘴连通，电控柜分别与试验水配制水槽、试验水槽和水下注油单元电连接。优点是：集试验水配制和多种变化的注油条件等功能于一体，并配有PLC控制系统，能够更为近似地模拟出水下溢油的实际状况，为水下溢油的预测和处置提供依据。

Description

水下溢油模拟试验装置及其操作方法

技术领域

本发明属于海洋环境模拟试验设备技术领域，特别是涉及一种水下溢油模拟试验装置及其操作方法。

背景技术

水下溢油发生后，溢油的行为状态会随着环境条件和溢油性质及溢油的流态发生较大的变化。在实际水下溢油过程中，溢油的状态及从水底漏油口迁移到水面过程中的行为状态目前尚不能被人们所感知。为了全面了解水下溢油在溢出后的行为状态的变化规律，需要模拟不同水下环境条件下不同种溢油的溢出状况，为水下溢油的预测和处置方法的研究提供科学基础依据。为了能正确模拟水下溢油的实际状况，需要使模拟试验水槽同时具有能配制与水下实际环境条件相同或相似的试验用水的能力及具有不同注油条件的能力。就目前来说，尚没有用于水下溢油模拟试验研究的多功能专用设备。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能模拟水下溢油行为状态变化的水下溢油模拟试验装置及其操作方法。

本装置集试验水配制和多种变化的注油条件等功能于一体，并配有先进的控制系统，能够更为近似地模拟出水下溢油的实际状况，为水下溢油的预测和处置提供依据。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

水下溢油模拟试验装置，包括其底部固装有支架的试验水槽，其特征在于：所述试验水槽外部一侧设有试验水配制水槽，所述试验水配制水槽底部通过试验用水输送管道与试验水槽底部连通，所述试验用水输送管道上装有试验水输送水泵；在试验水槽另一侧外部设有水下注油单元轨道、设置在水下注油单元轨道上的水下注油单元和位于水下注油单元一侧的电控柜，所述试验水槽内底部装有注油喷嘴，所述水下注油单元通过输油管道与试验水槽内底部的注油喷嘴连通，所述电控柜分别与试验水配制水槽、试验水槽和水下注油单元电连接。

本发明还可以采用如下技术方案：

所述试验水配制水槽包括设置在试验水配制水槽顶部的搅拌机、安装在试验水配制水槽内部的制冷蒸发盘管和与室外制冷机组相连接的制冷管，所述制冷管与试验水配制水槽连通。

所述试验水配制水槽一侧上安装有用于显示和控制试验配制水槽中水位的翻板液位计。

所述水下注油单元包括储油罐、输油管道、注油泵、油流量计、管道压力传感器、注油温度传感器、注油压力传感器和多个气动球阀，所述储油罐底部连接有输油管道，所述输油管道上由右至左依次安装有第一气动球阀、油泵、管道压力传感器、第二气动球阀、油流量计、第三气动球阀、注油温度传感器和注油压力传感器。

采用权利要求1水下溢油模拟试验装置的操作方法，包括如下步骤：

a、操作人员首先往试验水配制水槽1中加入试验水，通过翻板液位计5指示和控制试验水配制水槽1中的水位，当达到设定水位后，停止加水；

b、根据试验的具体要求，设定试验水制冷温度，开启搅拌机4和室外制冷机，当试验水水温降到预设温度时，搅拌机和室外制冷机停止运转，由水泵8通过试验用水输送管道6将配制好的试验水加入到试验水槽9中；

c、与此同时，操作人员将油样加入到油罐13中，根据具体的试验条件，对油样进行加热至设定温度；

d、当试验水槽中的试验水加到一定水位及油样加热到设定温度后，开启油泵15、第一气动球阀14、第二气动球阀17和第三气动球阀20，油样由油罐13，通过输油管道18、第一气动球阀14、注油泵15、管道压力传感器16、第二气动球阀17、油流量计19、第三气动球阀20、注油温度传感器23、注油压力传感器22及油喷嘴10注入到试验水槽中的试验水中，以便试验观察及信息采集；

e、在上述试验操作过程中，通过管道压力传感器16记录输油管道18的压力，由注油温度传感器23记录注油时的温度，通过注油压力传感器22记录注油时的压力，通过油流量计19记录油样的流量；

f、在上述试验操作过程中，当注油压力超过2.5MPa时，注油泵15停止运行，第一气动球阀14、第二气动球阀17和第三气动球阀20关闭。

本发明具有的优点和积极效果是：由于本发明采用上述技术方案，通过本装置能真实地模拟实际水下水的基本物理性质和真实地模拟水下溢油的基本状况，试验水槽采用全透明的玻璃槽体，可清楚地观察溢油的基本状况；通过试验水配制水槽配制出与水下水温相同温度的试验用水，以及通过水下注油单元向试验水槽中注入与实际水下溢油状况相同的油样，进而保证在多种溢油条件下模拟的真实性。本发明的电控柜采用PLC数控技术，可对各基本控制要素进行有效地控制，在用于水下溢油行为状态变化试验时，能够客观地反映出水下溢油行为状态的实际状况，为水下溢油的预测和处置方法的研究提供了科学基础依据。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明试验用水配制水槽内部结构图；

图4是本发明水下注油单元主视图；

图5是图4的水下注油单元俯视图。

图中：1、试验水配制水槽；2、制冷蒸发盘管；3、搅拌桨；4、搅拌机；5、翻板液位计；6、试验用水输送管道；7、制冷管道；8、试验水输送水泵；9、试验水槽；10、注油喷嘴；11、支架；12、水下注油单元；13、油罐；14、第一气动球阀；15、注油泵；16、管道压力传感器；17、第二气动球阀；18、输油管道；19、油流量计；20、第三气动球阀；21、控制柜；22、注油压力传感器；23、注油温度传感器；24、水下注油单元轨道。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”等不代表顺序安装，也不代表所形容的元件的重要性。

请参阅图1-图5，水下溢油模拟试验装置，包括其底部固装有支架11的试验水槽9，所述试验水槽外部一侧设有试验水配制水槽1，所述试验水配制水槽底部通过试验用水输送管道6与试验水槽底部连通，所述试验用水输送管道上装有试验水输送水泵8。在试验水槽另一侧外部设有水下注油单元轨道24、设置在水下注油单元轨道上的水下注油单元12和位于水下注油单元一侧的电控柜21，所述试验水槽内底部装有注油喷嘴10，所述水下注油单元通过输油管道18与试验水槽内底部的注油喷嘴10连通，所述电控柜分别与试验水配制水槽、试验水槽和水下注油单元电连接。

试验水槽9主要用于试验的观察和取样，并留有一定的区域以便搭载其它的功能性装置，为进一步的水下溢油处置的方法的试验研究提供一定的空间，试验水槽的材质采用透明玻璃。

本实施例中，所述试验水配制水槽1包括设置在试验水配制水槽顶部的搅拌机4、搅拌桨3、安装在试验水配制水槽内部的制冷蒸发盘管2和与室外制冷机组相连接的制冷管7，所述制冷管与试验水配制水槽连通，在试验水配制水槽底部连接有试验用水输送管道6。试验用水配制水槽1的主要作用是用来配制与实际水下具有相同物理性质的试验用水。实际水下的水较表面水具有较低温度的特征，故要对试验用水进行降温，降温采用制冷机制冷，通过装置内的制冷蒸发盘管2将试验用水配制水槽中的热量带出，使得配制出的试验用水的温度与水下水温相同。通过搅拌机4带动搅拌桨3对试验用水进行搅拌，制冷蒸发盘管2与室外制冷机通过制冷管道7相连。配制好的试验用水经试验水输送管道6并通过试验水输送水泵8送至试验水槽9中，试验用水配制水槽中的温度控制范围为4℃～室温。

本实施例中，所述试验水配制水槽一侧上安装有用于显示和控制试验配制水槽中水位的翻板液位计5。

本实施例中，所述水下注油单元12包括储油罐13、输油管道18、注油泵15、油流量计19、管道压力传感器16、注油温度传感器23、注油压力传感器22和多个气动球阀，所述储油罐底部连接有输油管道，所述输油管道上由右至左依次安装有第一气动球阀14、注油泵15、管道压力传感器16、第二气动球阀17、油流量计19、第三气动球阀20、注油温度传感器23和注油压力传感器22。所述水下注油单元12的主要作用是向试验水槽中注入与实际水下溢油状况相同的油样。实际的水下溢油特点是高压、高温及漏油点孔径是不一样的，故该注油单元采取了注油泵增压、电加热升温及采用不同孔径的注油喷嘴的措施，以保证在多种溢油条件下模拟的真实性。油罐13中的油样通过输油管道18，经过第一气动球阀14、注油泵15、管道压力传感器16、第二气动球阀17、油流量计19、第三气动球阀20、注油温度传感器23和注油压力传感器22，经注油喷嘴21喷入到试验水槽9的试验水中，以完成水下注油过程。

在上述方案的基础上，还包括集成了试验用水配制水槽1和水下注油单元12的控制装置的电控柜21。本发明的电控柜全部采用PLC控制，可对试验用水的温度、注油温度、注油压力、注油流量等进行精确的控制。上述控制要素通过电控柜内的各相应元器件实行自动控制，以保证参数控制的有效性和准确性。

采用水下溢油模拟试验装置的操作方法，包括如下步骤：

a、操作人员首先往试验水配制水槽1中加入试验水，通过翻板液位计5指示和控制试验水配制水槽1中的水位，当达到设定水位后，停止加水。

b、根据试验的具体要求，设定试验水制冷温度，开启搅拌机4和室外制冷机，当试验水水温降到预设温度4℃～室温时，搅拌机和室外制冷机停止运转，由水泵8通过试验用水输送管道6将配制好的试验水加入到试验水槽9中。

c、与此同时，操作人员将油样加入到油罐13中，根据具体的试验条件，对油样进行加热至设定温度室温～60℃。

d、当试验水槽中的试验水加到一定水位及油样加热到设定温度后，开启油泵15、第一气动球阀14、第二气动球阀17和第三气动球阀20，油样由油罐13，通过输油管道18、第一气动球阀14、注油泵15、管道压力传感器16、第二气动球阀17、油流量计19、第三气动球阀20、注油温度传感器23、注油压力传感器22及油喷嘴10注入到试验水槽中的试验水中，以便试验观察及信息采集。

e、在上述试验操作过程中，通过管道压力传感器16记录输油管道18的压力，由注油温度传感器23记录注油时的温度，通过注油压力传感器22记录注油时的压力，通过油流量计19记录油样的流量；注油压力应控制在0～2.5MPa，注油流量应为0.15～1.5m³/h。

f、在上述试验操作过程中，当注油压力超过2.5MPa时，注油泵15停止运行，第一气动球阀14、第二气动球阀17和第三气动球阀20关闭。

本水下溢油模拟试验装置中，所述试验水水温和油样加热温度需要根据试验条件临时设定，不应是一个定值。比如，渤海海区底层水温度一年四季都是在变化的，如果要模拟不同季节的底层海水的温度，就要临时设定这个季节的底层海水的温度。同样，油温也是一个不确定的温度，对于不同种原油来说，其输送过程工艺状况的不同，油温也是不一样的，故需要根据实际情况临时设定。

上述试验操作步骤中的试验水水温设定为：4℃-室温；油温设定为：室温-60℃，这仅是个区间范围。在试验中，需将根据具体的情况分别在上述两个范围内无级设定。

本发明附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种水下溢油模拟试验装置，包括其底部固装有支架的试验水槽，其特征在于：所述试验水槽外部一侧设有试验水配制水槽，所述试验水配制水槽底部通过试验用水输送管道与试验水槽底部连通，所述试验用水输送管道上装有试验水输送水泵；在试验水槽另一侧外部设有水下注油单元轨道、设置在水下注油单元轨道上的水下注油单元和位于水下注油单元一侧的电控柜，所述试验水槽内底部装有注油喷嘴，所述水下注油单元通过输油管道与试验水槽内底部的注油喷嘴连通，所述电控柜分别与试验水配制水槽、试验水槽和水下注油单元电连接。

2.根据权利要求1所述的水下溢油模拟试验装置，其特征在于：所述试验水配制水槽包括设置在试验水配制水槽顶部的搅拌机、安装在试验水配制水槽内部的制冷蒸发盘管和与室外制冷机组相连接的制冷管，所述制冷管与试验水配制水槽连通。

3.根据权利要求1所述的水下溢油模拟试验装置，其特征在于：所述试验水配制水槽一侧上安装有用于显示和控制试验配制水槽中水位的翻板液位计。

4.根据权利要求1所述的水下溢油模拟试验装置，其特征在于：所述水下注油单元包括储油罐、输油管道、注油泵、油流量计、管道压力传感器、注油温度传感器、注油压力传感器和多个气动球阀，所述储油罐底部连接有输油管道，所述输油管道上由右至左依次安装有第一气动球阀、油泵、管道压力传感器、第二气动球阀、油流量计、第三气动球阀、注油温度传感器和注油压力传感器。

5.一种采用权利要求1水下溢油模拟试验装置的操作方法，其特征在于：包括如下步骤：

a、操作人员首先往试验水配制水槽1中加入试验水，通过翻板液位计5指示和控制试验水配制水槽1中的水位，当达到设定水位后，停止加水；

b、根据试验的具体要求，设定试验水制冷温度，开启搅拌机和室外制冷机，当试验水水温降到预设温度时，搅拌机和室外制冷机停止运转，由水泵通过试验用水输送管道将配制好的试验水加入到试验水槽中；

c、与此同时，操作人员将油样加入到油罐中，根据具体的试验条件，对油样进行加热至设定温度；

d、当试验水槽中的试验水加到一定水位及油样加热到设定温度后，开启油泵、第一气动球阀、第二气动球阀和第三气动球阀，油样由油罐，通过输油管道、第一气动球阀、注油泵、管道压力传感器、第二气动球阀、油流量计、第三气动球阀、注油温度传感器、注油压力传感器及油喷嘴注入到试验水槽中的试验水中，以便试验观察及信息采集；

e、在上述试验操作过程中，通过管道压力传感器记录输油管道的压力，由注油温度传感器记录注油时的温度，通过注油压力传感器记录注油时的压力，通过油流量计记录油样的流量；

f、在上述试验操作过程中，当注油压力超过2.5MPa时，注油泵停止运行，第一气动球阀、第二气动球阀和第三气动球阀关闭。