CN108025236A - 用于在船上过滤海水的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在船上过滤海水的方法，包括过滤装置(2)，该过滤装置具有设置在储罐(5)内的特别是筒状的过滤元件(6)以及用于将污物与过滤元件(6)分离并用于将由水和污物构成的污物浓缩物相从过滤元件(6)上和从过滤装置(2)中导出的净化装置；该方法包括下列步骤：a)将海水泵送到过滤装置(2)中；b)海水利用入口压力P_ein被引入过滤装置(2)中、在该过滤装置(2)内流过过滤元件(6)并且在过滤元件(6)后作为经过过滤的海水‑滤液‑具有出口压力P_aus；c)在过滤装置(2)的过滤元件(6)上利用净化装置(11)移除并从过滤元件(6)导出的浓缩物相‑浓缩物‑具有浓缩物压力P_konz；d)优选利用传感器(22、23、24)测量入口压力P_ein、出口压力P_aus和浓缩物压力P_konz并将其传递给控制装置(21)；e)借助如下方式识别过滤元件(6)的过滤效率的变化，即确定入口压力P_ein与出口压力P_aus之间的污物阻塞压差△PF＝P_ein‑P_aus的变化；和/或f)根据污物阻塞压差△PF＝P_ein‑P_aus对定义为出口压力与浓缩物压力之间的差值的抽吸压差△PK＝P_aus‑P_konz进行调节。

Description

用于在船上过滤海水的方法
技术领域
本发明涉及一种用于过滤海水的方法，特别是在船上。
背景技术
如果在船上为了加注压载水而从自然水域中取水，其含有大量的不洁物和生物如细菌、水藻、植物等。因此，根据现行的环境规程需要对提取到船上的压载水进行净化，例如过滤，并且然后，在它可以作为经过净化的压载水填装到为此所设的压载水罐中之前，必要时还要使其经过紫外线辐射和/或超声波处理。
例如由DE 102009054387A1或者WO 2011 064 260 A1已知一种这样的过滤装置。该装置具有如下缺点：较为大量的水随同浓缩物一起被冲掉，而不能到达压载水罐中。
发明内容
在此背景下，本发明的目的是，提供一种用于过滤海水的有效方法，该海水然后可以经过再处理如紫外线辐射处理并且而后便可以用作压载水。
本发明通过权利要求1的主题内容实现这个目的。利用本发明，实现了一种适应性过滤器调节，该过滤器调节使得过滤器清洁始终适配于实际存在的要求。由此大大地提高了过滤的可靠性并且同时使得到压载水罐的滤液流量最大化。
虽然本来例如已经由DE 10 2006 045 558 A1或WO 2007 130 029 A1披露了一种通过确定压差(过滤器输入口中的压力减去过滤器输出口中的压力)来监视过滤器的脏污状态的系统。然而，在此压差极限值的超过被用于：借助待过滤介质之流动方向的换向来重新自由冲洗过滤器。这种处理方式所具有的缺点是：在例如需要借助相应阀门和管路实施该反冲洗期间，必须中断过滤过程或者说过滤流程。本发明与此相比则采用了权利要求所提出的更加有益的途径。
由从属权利要求可获知本发明的一些有益设计。
附图说明
下文将参照附图借助实施例详细地说明本发明。其示出：
图1为用于过滤压载水的设备的示意图；
图2为用于过滤压载水的第二设备的一部分的示意图；和
图3为用以阐明示例性地实现本发明方法的图表。
具体实施方式
图1的设备具有输入管道1，通过该输入管道可以将海水从自然水域(例如大海或河流或运河)泵送到船上。输入管道1在输入口3处通入过滤装置2中。泵4接在输入管道1中，利用该泵，可以将水压送到船上、然后压送到过滤装置2中并且优选穿过该过滤装置一直压送到其他的设备部分中。
过滤装置具有储罐5，在该储罐内设置有筒状的过滤元件6。输入口3在储罐5的一个端部这样地通入该储罐5中，即：将用泵4从自然水域(未示出)泵送到储罐5中的海水引入筒状的过滤元件6的内腔中。海水在过滤装置2内流过过滤元件6，其中，将由污染微粒和生物以及一部分海水构成的“污物相(Schmutzphase)”作为浓缩物分离。经过净化的海水从内向外流过过滤元件并形成滤液。它(滤液)可以(在必要时经历其他净化级之后)在船上用作压载水。
储罐5的用于经过过滤的压载水的输出口7沿径向位于过滤元件6之外。在输出口7上设置有输出管道8，利用该输出管道，可以将经过过滤的压载水直接或经由其他净化级(例如一个或多个过滤级和/或照射级等类似处理机构)后引入至少一个用于经过过滤的压载水的压载水罐9中。在输出管道8中接有一个优选可操控的调节阀10，利用该调节阀，输出管道8的横截面可以变化。
优选在筒状的过滤元件6内部设置有净化装置11。净化装置11设计为用于从过滤元件6上将污物分离并用于将由水和污物构成的污物浓缩物相从过滤元件6上导出，特别是吸出。净化装置为此具有用于对过滤元件6进行清洁的机构12、使该机构12在过滤元件6上运动的驱动器18(优选电机)和用于将污物浓缩物相导出的排出管道13。
根据图1，作为所述机构12，净化装置11在优选和有益的设计中具有一个或多个(根据一种有益的设计特别是刷状的)抽吸元件14，这些抽吸元件经由臂15设置在一个可旋转的轴16上。优选地，所述轴16与筒状过滤元件6的中轴线/对称轴线17对齐。各臂15优选沿径向定向。抽吸元件14优选贴靠在过滤元件6的内侧。
驱动器18用于使轴16旋转。如果轴16旋转，那么抽吸元件14便在内侧沿着过滤元件6的表面运动并清洁该过滤元件，去除污物微粒，它们在那里将这些污物微粒分离并吸出。此外可以设定抽吸元件14和/或轴16特别是沿轴向方向在储罐内的移动，该移动使得全面清洁过滤元件6的内部成为可能。作为备选方案，若各抽吸元件14(沿轴16的周向方向观察)角度错开地设置，它们可以在轴向上重叠。可选地，可以在排出管道13的排出管道段19中连接一个抽吸泵25(图2)。作为备选/补充方案，泵4也可以构建压力，利用该压力通过排出管道13压送浓缩物。就此而言，“抽吸元件”14的概念不应被狭隘地理解，而是说明了这种元件原则上的可能性，必要时也可以与接在其下游的抽吸泵25一起使用。
污物借助/利用抽吸元件14被分离并且连同部分海水作为浓缩物或作为污物相通过臂15或臂上的管路以及通过轴16或轴16上的管路从储罐5中引出。在那里，通过排出管道13的一个接在轴16下游的管道段19将污物相例如清除到一个清除区域(未示出)内。理想的是，在污物相内所含有的海水部分占比尽可能地小。
在排出管道13内、特别是在排出管道段19内可以设置一个可操控的调节阀20和/或设置已经述及的调速抽吸泵25(图2)。控制(及调节)装置21(在图2中未示出，但却设置在那里)用于对设备进行控制(即开环控制)和调节(闭环控制)。它可以无线地、通过总线系统或者经由在此用虚线示出的导线与设备的各部件连接，于是与调节阀10和20、驱动器18、泵4、必要时可选的抽吸泵25连接以及优选与传感器22、23、24、因而也就与用于测量压力的那些传感器连接。
特别是利用传感器22、23、24检测下列压力：
-传感器22：在过滤元件6内部的输入压力/入口压力P_ein，
-传感器23：在过滤元件6外部滤液或压载水的滤液输出压力/出口压力P_aus；和
-传感器24：浓缩物压力P_konz(排出管道13中的浓缩物)。
传感器22、23、24或者说用于P_ein、P_aus和P_konz的相应的压力变换器可以在过滤储罐5中安装在过滤元件6之内和之外，或者安装在邻接的(管体-)线路(引入管道或排出管道1、8、13)中。
利用所示出的设备，能够实现用于过滤取自自然水域之海水的有益方法，以获得压载水。
在此，利用控制装置确定下列参数：
-污物阻塞压差△PF：＝P_ein-P_aus；和
-抽吸压差△PK：＝P_aus-P_konz。
特别是由此实现一种为获得压载水用于在船上对海水进行过滤的方法，包括过滤装置2，所述过滤装置具有设置在储罐5内的特别是筒状的过滤元件6以及用于将污物从过滤元件6分离并用于将由水和污物构成的浓缩物相从过滤元件上和从过滤装置2中导出的净化装置11；该方法包括下列步骤：
a)将海水泵送到过滤装置2中；
b)海水利用入口压力P_ein被引入过滤装置2中、在过滤装置2内流过过滤元件6并且在过滤元件6后作为经过过滤的海水(滤液)具有出口压力P_aus；
c)在过滤装置2的过滤元件6上利用净化装置11移除并从过滤元件6导出的浓缩物相具有浓缩物压力P_konz；
d)利用传感器(22、23、24)测量入口压力P_ein、出口压力P_aus和浓缩物压力P_konz并将测得的压力传递给控制装置(21)；
e)借助如下方式识别过滤元件(6)的过滤效率的变化，即确定入口压力P_ein与出口压力P_aus之间的污物阻塞压差△PF＝P_ein-P_aus的变化；和/或
f)根据所述污物阻塞压差△PF＝P_ein-P_aus对定义为出口压力与浓缩物压力之间的差值的抽吸压差△PK＝P_aus-P_konz进行调节。
在此，借助如下方式简单地识别过滤效率的变化，即确定污物阻塞压差△PF的变化。
按照优选和结构简单的方式，借助在运行中持续或至少间歇地随着轴16旋转的抽吸元件14，将储罐5中过滤元件6内侧上的污垢微粒或者说污物相和部分海水吸出。
抽吸元件14这样地通过电机驱动在过滤元件6的内侧上滚动。随着海水污垢堆积量的上升，过滤元件6的负荷也上升，并且污物阻塞压差(P_ein-P_aus)增大。借助抽吸压差△PK吸出的海水被清除，例如直接引回到海里，这样成为压载水损失并且由此不能到达压载水罐内。应该尽可能地将这一影响降低到最小程度。
提高过滤元件6过滤效果的条件定义为：污物阻塞压差△PF上升。
根据本发明的一种有益的变型方案，在污物阻塞压差△PF上升时，抽吸压差△PK以及因此吸出的水量被提高。另外，该调节也沿相反方向工作：在污物阻塞压差△PF下降时，抽吸压差△PK以及因此吸出的或者随着污物相损失的或者导出的水量被减小。在此情况中，由于吸出的水而造成的水损失得以减少，并且该方法或者说设备的效率升高了。由此，另外还缩短了压舱所需的时间。
优选地，根据污物阻塞压差△PF调定抽吸压差△PK，特别是调定到0至5bar、优选1.2至2.2bar的范围内。因为这些数值已被证实为特别有利于设备的高效率运行。
此外有益的是，根据本发明的另一变型方案，为了减小污物阻塞压差△PF，提高每平方米的过滤面积的吸出频率(f_motor)。这意味着：改变或者说适配调整驱动器18的或者轴16的电动机转速。据此，在这个方法变型方案中，上升的污物阻塞压差△PF导致轴16的转速提高，反之亦然。抽吸元件14的机械负荷与实际需要相适配。不必要的磨损得以避免。作为补充/备选方案，也可以提高利用抽吸泵25吸出的体积流量[m3/h]和/或进一步打开调节阀20(如果存在的话)。
作为轴16的转速或者进而作为抽吸元件14的转速，将转速调定在0至100转/分钟之间，优选在12至50转/分钟之间。
根据本发明的另一有益的变型方案，当污物阻塞压差△PF超过(例如1.1bar的)上极限值时，减小海水通过过滤装置2的过滤元件6的体积流量(滤液流量)。对阀门10、20和/或抽吸泵25和/或轴16转速的所说明的调节于是已经在最大值上运行。如此(长时间)地减小体积流量[m3/h]，直到污物阻塞压差△PF降至下极限值(例如0.9bar)以下为止。通过这种方式，使体积流量[m3/h]并进而使过滤器负荷适配于最大可能的过滤器清洁，并防止过滤元件6阻塞。确保当水中存在很高的污垢堆积量时不必中断压载水接纳。
可选地，通过在储罐5内并联另外的过滤装置1或滤芯6，可以特别是成梯阶式提高最大的或者说可能的体积流量[m3/h]。
优选借助通过打开调节阀20改变排出管道13内的横截面来提高抽吸压差△PK。如果这样不够充分，那么必要时作为补充，利用优选调速的抽吸泵25(参见图2)特别是在用于浓缩物的排出管道段19中进一步降低压力P_konz。
在图2和3中，驱动器18标示为M1，泵4为P1，抽吸泵25为P2，调节阀10为V1，而调节阀20为V2。传感器22、23和24仅仅简化地通过测得的数值P_ein、P_aus和P_konz表示。与图1的实施例不同，图2的设备实施例具有浓缩物泵(吸入泵)25或者说P2。
例如，在此关于步骤e)和f)，如同图3图解说明的那样实施本发明方法。
据此，污物阻塞压差又表示为△PF＝P_ein-P_aus，而抽吸压差又表示为△PK＝P_aus-P_konz。
状态△PF＜＝0.8bar表示为“过滤器干净”或者“过滤元件干净”。调节阀V1是开放的，为减少浓缩物排出，对阀门V2进行节流，并且将用于轴16的驱动器M1调定为低转速。
状态0.8bar＜△PF＜＝1.1bar表示为“过滤器脏污”或者“过滤元件脏污”。调节阀V1是开放的，为提高浓缩物排出，将阀门V2进一步打开，并且将用于轴16的驱动器M1调定为更高的转速。
状态△PF＞1.1bar表示为“过滤器严重脏污”或者“过滤元件严重脏污”。为了避免过滤元件过载，对调节阀V1进行节流，为提高浓缩物排出，将阀门V2打开，并且将用于轴16的驱动器M1调定为更高的转速。如果需要，作为补充可以启动抽吸泵P2，以进一步提高浓缩物排出。
实际的提高或降低可以根据在试验中被确定的、预先储存的函数或函数关系予以实现。这样可以确定关系△PK＝函数_1(△PF)以及转速M1＝函数_2(△PF)，它们然后在所述状态△PF中被用于调整/调节。
附图标记列表
1 输入管道
2 过滤装置
3 输入口
4 泵
5 储罐
6 过滤元件
7 输出口
8 输出管道
9 压载水罐
10 调节阀
11 净化装置
12 机构
13 排出管道
14 抽吸元件
15 臂
16 轴
17 中轴线/对称轴线
18 驱动器
19 排出管道段
20 调节阀
21 控制装置
22-24 传感器
25 浓缩物泵

Claims (12)

1.用于在船上过滤海水的方法，包括过滤装置(2)，该过滤装置具有设置在储罐(5)内的特别是筒状的过滤元件(6)以及用于将污物与过滤元件(6)分离并用于将由水和污物构成的污物浓缩物相从过滤元件(6)上和从过滤装置(2)中导出的净化装置，该方法包括下列步骤：
a)将海水泵送到过滤装置(2)中；
b)海水利用入口压力P_ein被引入过滤装置(2)中、在该过滤装置(2)内流过过滤元件(6)并且在过滤元件(6)后作为经过过滤的海水-滤液-具有出口压力P_aus；
c)在过滤装置(2)的过滤元件(6)上利用净化装置(11)移除并从过滤元件(6)导出的浓缩物相-浓缩物-具有浓缩物压力P_konz；
d)优选利用传感器(22、23、24)测量入口压力P_ein、出口压力P_aus和浓缩物压力P_konz并将其传递给控制装置(21)；
e)借助如下方式识别过滤元件(6)的过滤效率的变化，即确定入口压力P_ein与出口压力P_aus之间的污物阻塞压差△PF＝P_ein-P_aus的变化；和/或
f)根据所述污物阻塞压差△PF＝P_ein-P_aus对定义为出口压力与浓缩物压力之间的差值的抽吸压差△PK＝P_aus-P_konz进行调节。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：借助能够随一个共同的轴(16)旋转的抽吸元件(14)吸出滤芯(6)内侧上的污物相，所述抽吸元件沿着过滤元件(6)的内侧运动并且利用这些抽吸元件在那里将脏污从过滤元件(6)吸出。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在所述污物阻塞压差△PF下降时所述抽吸压差△PK减小。
4.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于：在所述污物阻塞压差△PF上升时所述抽吸压差△PK增大。
5.如前述权利要求之任一项所述的方法，其特征在于：将所述抽吸压差△PK调节到0至5bar、优选1.2至2.2bar的范围内。
6.如前述权利要求之任一项所述的方法，其特征在于：根据所述污物阻塞压差△PF将所述抽吸压差△PK调节到1.2至2.2bar的范围内。
7.如前述权利要求之任一项所述的方法，其特征在于：为调节所述抽吸压差△PK，至少操控设在用于从过滤装置(2)排出的浓缩物的排出管道(13)中的调节阀(20)。
8.如前述权利要求之任一项所述的方法，其特征在于：为调节所述抽吸压差△PK，改变用于浓缩物的排出管道段(19)中的至少一个抽吸泵(25)的至少一个泵功率，特别是泵转速。
9.如前述权利要求之任一项所述的方法，其特征在于：为调节所述污物阻塞压差△PF，改变过滤元件(6)的每平方米过滤面积的吸出频率。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：为调节所述污物阻塞压差△PF，改变净化装置(11)的驱动器(18)的转速。
11.如权利要求9或10所述的方法，其特征在于：将用于使抽吸元件(14)旋转的轴(16)的转速调定在0至100转/分钟，优选在2至50转/分钟。
12.如前述权利要求之任一项所述的方法，其特征在于：当所述污物阻塞压差△PF超过上极限值-特别是1.1bar-时，借助于调节阀10或者可调节的泵4减小海水通过过滤装置(2)的体积流量[m3/h]，并且如此地减小体积流量[m3/h]，直到所述污物阻塞压差△PF降至下极限值–特别是0.9bar-以下为止。
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