CN108358284A - 一种自动控制运行的海水管路电解防污装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种自动控制运行的海水管路电解防污装置及方法，采用原位电解海水生成有效氯防污剂，来抑制海水管路的海生物的附着与生长，达到防治海生物污损的目的。在海水管路系统的滤器或海底阀箱内安装电解阳极和电解阴极，在海水管路系统出水管路上安装海水流量监测设备；工作时，启动装置进行电解海水生成有效氯防污剂，防污剂进入海水并随海水的流动到达管路系统的各个部位。通过海水流量监测设备监测海水管路系统中的海水流量，根据流量变化自动调节电解电流输出，控制防污剂产量，使海水管路中的防污剂浓度始终处于最经济有效的范围，从而实现海水管路系统的有效防污应用，并减少资源浪费，延长电极使用寿命，降低腐蚀风险。

Description

一种自动控制运行的海水管路电解防污装置及方法
技术领域
本发明涉及海水管路系统在服役期间产生海生物污损问题，更具体地指是一种船舶海水管路系统原位电解防污装置及方法。该方案能够有效解决海水管路系统内部因受海生物污损而导致的管路堵塞、功能失效等问题。
背景技术
目前，我国部分船舶海水管路系统安装有电解铜铝阳极防污系统，该系统由铜铝阳极和电源组成，铜铝阳极通常安装在滤器或海底阀箱内。工作时采用恒电流输出的方法对电解阳极进行持续电解产生铜离子防污剂，防污剂随海水流动进入管路系统。由于管路系统中的海水流量并不恒定，随下游用户的不同存在极大的变化，采用恒电流电解时，产生的防污剂总量基本固定，当海水流量增大时，往往造成海水中的防污剂浓度较低，难以保证防污效果；而当海水流量降低时，会使得防污剂浓度增大，虽然可以保证防污效果，但会造成资源浪费，降低阳极的使用寿命，增加运行与更换成本，经济效益不显著，现有铜铝阳极的使用寿命一般不超过3年，需频繁进行更换；另外，海水中铜离子浓度过大时会加剧钢质船体或其他系统的腐蚀，并对环境造成污染，尤其是当管路中的海水停止流动时，海底阀箱和滤器中的铜离子浓度会持续增大，腐蚀隐患增强。此外，电解铜铝阳极防污系统通常直接将滤器或海底阀箱接入电解阴极，这样虽然可以减少安装的电极数量，同时利用阴极电流为滤器或海底阀箱提供腐蚀防护，但若电解电流设置不当时，还会导致阴极析氢，并可能诱发氢致失效，还可能对管路系统造成杂散电流腐蚀等问题。
发明内容
本发明的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种自动控制运行的海水管路电解防污装置及方法，该发明采用原位电解海水生成有效氯防污剂，来抑制海水管路的海生物的附着与生长，达到防治海生物污损的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
1、本发明提供一种自动控制运行的海水管路电解防污装置，包括：
设于海水管路系统滤器或海底阀箱内的电解电极，电解电极包括电解阳极和电解阴极；
设于海水管路系统出水管路上的海水流量监测设备；
以及与电解电极和海水流量监测设备相连的电控系统；
上述电控系统向电解阳极和电解阴极输出电解电流，在电解阳极表面电解海水产生有效氯，有效氯随海水流动进入海水管路系统出水管路的各个部位；电控系统根据海水流量监测设备反馈的监控信号，对输出的电解电流进行调节，控制产氯量，使海水管路系统中的有效氯浓度始终处于有效范围。
2、本发明另提供一种自动控制运行的海水管路电解防污方法，该方法基于上述的一种自动控制运行的海水管路电解防污装置，具体实现过程如下：
a.在海水管路系统的滤器或海底阀箱内安装电解电极，电解电极包括电解阳极和电解阴极；
b.在海水管路系统出水管路上安装海水流量监测设备；
c.将电控系统通过电缆与电解电极和海水流量监测设备相连；
d.应用时启动电解防污装置，在海水管路系统内对海水进行电解产生有效氯防污剂，从而抑制海生物的附着与生长；
e.通过监测海水管路系统中的海水流量，电控系统根据监测信息自动调节电解电极的电解电流输出，控制产氯量和海水管路中的有效氯浓度。
作为本发明进一步优选的，还包括：f.当海水管路系统关停时，电解防污装置自动调节为小电流间歇式输出，避免滤器或海底阀箱内的有效氯浓度持续上升。
作为本发明进一步优选的，还包括：g.电解防污装置的电控系统自动记录装置的运行状态信息和故障信息，并提出报警和维护建议。
作为本发明进一步优选的，步骤a中，电解阳极材料可以选用钛基混合金属氧化物阳极，也可以选用铂铌、铂钽阳极，电解阴极材料可以选用纯钛，或者不锈钢、哈氏合金；电解阳极和电解阴极可以采用片状或管状，电解电极安装于滤器盖板或海底阀箱壁上；电解电极与滤器盖板或海底阀箱壁、以及电解电极与电解阴极之间采用绝缘材料进行电绝缘，绝缘材料可选用有机树脂。
作为本发明进一步优选的，步骤b中，海水流量监测设备采用具备信号输出功能的流量计，可以选用电磁流量计、涡轮流量计、超声流量计或其他适用于海水管路的流量计。流量计安装在出水管路远离阀门、弯头等管件的直管段中间，前后直管段长度不低于管径的20倍，且距离滤器或海底阀箱不少于1m。
作为本发明进一步优选的，步骤c中，电控系统可以安放在舱内，采用螺栓固定的方式与船体连接固定；电控系统安装时，前后留出适量的操作与维护空间；电控系统从舱内取电，采用AC 380V 50Hz或AC 220V 50Hz电源供应；电解电极和海水流量监测设备由电控系统供电，电缆与电解电极的连接点进行绝缘密封；流量监测信号转换为标准的4～20mA输出信号后反馈至电控系统。
作为本发明进一步优选的，步骤d中，电解防污装置采用一键启停的方式运行，可设置自动调节输出和手动调流输出两种模式；运行时，在电解阳极表面产生的有效氯随海水流动进入管路系统的各个部位，从而实现防污控制。
作为本发明进一步优选的，步骤e中，电控系统利用海水流量监测设备连续监测海水管道内的海水流量，根据预设的海水有效氯浓度值，自动计算所需的产氯量和电解电流，并自动调节电解电流的输出，使管路中的有效氯浓度达到预设值。
作为本发明进一步优选的，步骤f中，海水管路中的海水流量为0时，根据滤器或海底阀箱的体积大小，以及有效氯的分解速率，自动调节装置为小电流间歇式输出，确保滤器或海底阀箱内的有效氯浓度仍处在有效防污范围。
作为本发明进一步优选的，步骤g中，电控系统内置存储模块，对装置的整体运行状态，如电解电流、电解电压、海水流量等信息进行采集与存储，同时对发生的故障信息进行记录，并实时报警；根据装置运行情况，自动判断电极的工作状态，并适时提出更换与维护建议。
本发明的一种自动控制运行的海水管路电解防污装置及方法，与现有技术相比所产生的有益效果是：
本发明采用原位电解海水防污技术来解决海水管路的海生物污损问题。在海水管路系统的滤器或海底阀箱内安装电解阳极和电解阴极，在海水管路系统出水管路上安装海水流量监测设备，电控系统置于舱内；工作时，启动装置进行电解海水生成有效氯防污剂，防污剂进入海水并随海水的流动到达管路系统的各个部位。通过海水流量监测设备监测海水管路系统中的海水流量，根据流量变化自动调节电解电流输出，控制防污剂产量，使海水管路中的防污剂浓度始终处于最经济有效的范围，从而实现海水管路系统的有效防污应用，并减少资源浪费，延长电极使用寿命，降低腐蚀风险。
附图说明
附图1是本发明的海水管路电解防污装置原理图。
图中，1-电控系统；2-进水阀；3-进水管路；4-滤器盖板；5-电极接线盒；6-海水流量监测设备；7-出水管路；8-电解阳极；9-电解阴极；10-滤器。
具体实施方式
下面结合附图1，对本发明的一种自动控制运行的海水管路电解防污装置及方法作以下详细说明。
实施例
如附图1所示，本发明提供一种自动控制运行的海水管路电解防污装置，包括：
设于海水管路系统滤器10(或海底阀箱)内的电解电极，电解电极包括电解阳极8和电解阴极9；
设于海水管路系统出水管路7上的海水流量监测设备6；
以及与电解电极和海水流量监测设备6相连的电控系统1；
上述电控系统1向电解阳极8和电解阴极9输出电解电流，在电解阳极8表面电解海水产生有效氯，有效氯随海水流动进入海水管路系统出水管路7的各个部位；电控系统1根据海水流量监测设备6反馈的监控信号，对输出的电解电流进行调节，控制产氯量，使海水管路系统中的有效氯浓度始终处于有效范围。
本发明的一种自动控制运行的海水管路电解防污装置，工作时，具体实现过程如下：
a.在海水管路系统的滤器10(或海底阀箱)内安装电解电极，电解电极包括电解阳极8和电解阴极9；
b.在海水管路系统出水管路7上安装海水流量监测设备6；
c.将电控系统1通过电缆与电解电极和海水流量监测设备6相连；
d.应用时启动电解防污装置，在海水管路系统内对海水进行电解产生有效氯防污剂，从而抑制海生物的附着与生长；
e.通过监测海水管路系统中的海水流量，电控系统1根据监测信息自动调节电解电极的电解电流输出，控制产氯量和海水管路中的有效氯浓度。
f.当海水管路系统关停时，电解防污装置自动调节为小电流间歇式输出，避免滤器10(或海底阀箱)内的有效氯浓度持续上升。
g.电解防污装置的电控系统1自动记录装置的运行状态信息和故障信息，并提出报警和维护建议。
步骤a中，电解阳极8材料可以选用钛基混合金属氧化物阳极，也可以选用铂铌、铂钽阳极；电解阴极9材料可以选用纯钛，或者不锈钢、哈氏合金；电解阳极8和电解阴极9可以采用片状或管状；电解电极安装于滤器盖板4(或海底阀箱壁)上；电解电极与滤器盖板4(或海底阀箱壁)、以及电解电极与电解阴极9之间采用绝缘材料进行电绝缘，绝缘材料可选用有机树脂。
步骤b中，海水流量监测设备6采用具备信号输出功能的流量计，可以选用电磁流量计、涡轮流量计、超声流量计或其他适用于海水管路的流量计。流量计安装在出水管路7远离阀门、弯头等管件的直管段中间，前后直管段长度不低于管径的20倍，且距离滤器10(或海底阀箱)不少于1m。
步骤c中，电控系统1可以安放在舱内，采用螺栓固定的方式与船体连接固定；电控系统1安装时，前后留出适量的操作与维护空间；电控系统1从舱内取电，采用AC 380V 50Hz或AC 220V 50Hz电源供应；电解电极和海水流量监测设备6由电控系统1供电，电解电极通过电极接线盒5与电控系统1连接，电缆与电解电极的连接点进行绝缘密封；流量监测信号转换为标准的4～20mA输出信号后反馈至电控系统1。
步骤d中，电解防污装置采用一键启停的方式运行，可设置自动调节输出和手动调流输出两种模式；运行时，在电解阳极8表面产生的有效氯随海水流动进入管路系统的各个部位，从而实现防污控制。
步骤e中，电控系统1利用海水流量监测设备6连续监测海水管道内的海水流量，根据预设的海水有效氯浓度值，自动计算所需的产氯量和电解电流，并自动调节电解电流的输出，使管路中的有效氯浓度达到预设值。
步骤f中，海水管路中的海水流量为0时，根据滤器10(或海底阀箱)的体积大小，以及有效氯的分解速率，自动调节装置为小电流间歇式输出，确保滤器10(或海底阀箱)内的有效氯浓度仍处在有效防污范围。
步骤g中，电控系统1内置存储模块，对装置的整体运行状态，如电解电流、电解电压、海水流量等信息进行采集与存储，同时对发生的故障信息进行记录，并实时报警；根据装置运行情况，自动判断电极的工作状态，并适时提出更换与维护建议。
该装置通过在船舶海水管路系统的滤器10(或海底阀箱)内安装电解电极，原位电解海水生成有效氯防污剂，有效氯随海水流动进入管路系统的各个部位，当海水中的有效氯浓度达到0.1ppm以上时，可有效抑制海生物在管路系统内附着与生长，从而实现海水管路防污的目的，同时当管路中的有效氯浓度不超过1ppm时，对铜质和钢质管路的腐蚀风险也相对较低。
该装置针对现有技术的不足，实现了海水管路系统电解防污的自动控制，提高了电极的使用寿命和能源的利用率，降低了管路防污成本和腐蚀风险。
试验例
为实现海水管路系统中海水流量的模拟，在海水管路系统进水管路3上设有进水阀2，通过控制进水阀2开度模拟海水管路系统中的海水流量变化。
如附图1所示，建立海水管路系统的试验台架，台架由海水泵、海水管路、进水阀2、滤器10、流量计和管件等组成，其中，海水泵额度流量30m3/h，海水管路采用B10材质，管径DN80，总长度约10m，进水阀2采用截止阀，安装在海水泵后方，滤器10采用铜质篮式过滤器10，安装在截止阀后方，流量计采用电磁流量计，安装在滤器10下游2m远的出水管路7上。电解电极安装在滤器盖板4上，电解阳极8采用钛基混合金属氧化物，设计为片状，电解阴极9采用纯钛，设计为多孔片状，阴阳极间隔约5mm。
试验时，设置海水管路中的目标有效氯浓度值为0.2ppm，以出水管路7中的海水流量监测值为控制信号，根据流量变化自动调节电解电流输出，在海水管路中的流量为0时，根据滤器10尺寸和有效氯分解速率，设置装置为间隙运行方式，每运行10min停止2h，运行时输出电流恒定为0.3A，在海水管路中海水流量大于0后，重新开始自动连续运行。在试验期间通过手动控制截止阀开度模拟海水管路中的海水流量变化，监测海水管路内的有效氯浓度和电控输出情况，结果如下：
表1海水管路系统电解防污试验结果
连续进行一个海生物生长季的防污试验，实验期间海水管道内部无海生物附着。
由此可知，通过本发明的装置可有效地抑制海水管路内海生物生长，确保海水管路系统功效的正常发挥，提高海水管路系统的可靠性和使用寿命，降低系统维护成本和海水管路腐蚀风险。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (10)

1.一种自动控制运行的海水管路电解防污装置，其特征在于，包括：
设于海水管路系统滤器或海底阀箱内的电解电极，电解电极包括电解阳极和电解阴极；
设于海水管路系统出水管路上的海水流量监测设备；
以及与电解电极和海水流量监测设备相连的电控系统；
上述电控系统向电解阳极和电解阴极输出电解电流，在电解阳极表面电解海水产生有效氯，有效氯随海水流动进入海水管路系统出水管路的各个部位；电控系统根据海水流量监测设备反馈的监控信号，对输出的电解电流进行调节，控制产氯量，使海水管路系统中的有效氯浓度始终处于有效范围。
2.一种自动控制运行的海水管路电解防污方法，其特征在于，该方法基于权利要求1所述的一种自动控制运行的海水管路电解防污装置，具体实现过程如下：
a.在海水管路系统的滤器或海底阀箱内安装电解电极，电解电极包括电解阳极和电解阴极；
b.在海水管路系统出水管路上安装海水流量监测设备；
c.将电控系统通过电缆与电解电极和海水流量监测设备相连；
d.应用时启动电解防污装置，在海水管路系统内对海水进行电解产生有效氯防污剂，从而抑制海生物的附着与生长；
e.通过监测海水管路系统中的海水流量，电控系统根据监测信息自动调节电解电极的电解电流输出，控制产氯量和海水管路中的有效氯浓度。
3.根据权利要求2所述的一种自动控制运行的海水管路电解防污方法，其特征在于，还包括：f.当海水管路系统关停时，电解防污装置自动调节为小电流间歇式输出，避免滤器或海底阀箱内的有效氯浓度持续上升。
4.根据权利要求2或3所述的一种自动控制运行的海水管路电解防污方法，其特征在于，还包括：g.电解防污装置的电控系统自动记录装置的运行状态信息和故障信息，并提出报警和维护建议。
5.根据权利要求2或3所述的一种自动控制运行的海水管路电解防污方法，其特征在于，步骤a中，电解电极安装于滤器盖板或海底阀箱壁上，电解电极与滤器盖板或海底阀箱壁、以及电解电极与电解阴极之间采用绝缘材料进行电绝缘。
6.根据权利要求2或3所述的一种自动控制运行的海水管路电解防污方法，其特征在于，步骤b中，海水流量监测设备安装在出水管路的直管段中间，前后直管段长度不低于管径的20倍，且距离滤器或海底阀箱不少于1 m。
7.根据权利要求2或3所述的一种自动控制运行的海水管路电解防污方法，其特征在于，步骤c中，电控系统放置在舱内，并从舱内取电，电控系统安装时，前后留出适量的操作与维护空间；电解电极和海水流量监测设备由电控系统供电，电缆与电解电极的连接点进行绝缘密封。
8.根据权利要求2或3所述的一种自动控制运行的海水管路电解防污方法，其特征在于，步骤d中，电解防污装置采用一键启停的方式运行，设置自动调节输出和手动调流输出两种模式。
9.根据权利要求2或3所述的一种自动控制运行的海水管路电解防污方法，其特征在于，步骤e中，电控系统利用海水流量监测设备连续监测海水管道内的海水流量，根据预设的海水有效氯浓度值，自动计算所需的产氯量和电解电流，并自动调节电解电流的输出，使管路中的有效氯浓度达到预设值。
10.根据权利要求3所述的一种自动控制运行的海水管路电解防污方法，其特征在于，步骤f中，海水管路中的海水流量为0时，根据滤器或海底阀箱的体积大小，以及有效氯的分解速率，自动调节装置为小电流间歇式输出。
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