CN109745760A - 船用压载水过滤器的性能测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

船用压载水过滤器的性能测试系统及方法，该系统包括用于盛装实船环境模拟压载水的试验水箱装置、与试验水箱装置相连通以将实船环境模拟压载水送入船用压载水过滤器的进水管路、与船用压载水过滤器相连通以将过滤后的实船环境模拟压载水送回试验水箱装置的出水管路、与船用压载水过滤器的排污口相连接的排污管路、与排污管路相连并用于模拟排污口处背压情况的背压管路和控制系统；本发明通过进水管路、出水管路、排污管路、背压管路及控制系统的相互配合使用，模拟实船环境，以测试得到船用压载水过滤器的处理量、过滤精度、反冲洗压差、反冲洗周期、反冲洗效果和排污量等性能。

Description

船用压载水过滤器的性能测试系统及方法

技术领域

本发明属于船舶压载水过滤器试验领域，具体涉及一种船用压载水过滤器的性能测试系统及方法。

背景技术

船用压载水过滤器作为压载管理系统中的一个关键设备，其性能将直接影响整个压载水管理系统能否正常运行，船用压载水过滤器的主要性能指标有：处理量、过滤精度、反冲洗压差、反冲洗周期、反冲洗效果及排污量等。

目前，船用压载水过滤器主要依靠吸污部件吸污口处的内外净压差来完成自动反冲洗，因此，吸污口处的净压差值对反冲洗效果有着决定作用。在实船运行中，压载水管理系统的排舷口一般都在吃水线以下，使得船用压载水过滤器在自动反冲洗过程中，排污口处存在一定高度的水位差，这种水位差形成的背压对船用压载水过滤器的排污效果造成了影响。为使船用压载水过滤器在实船运行中反冲洗效果达到最佳，船用压载水过滤器进行整体性能试验时，必须考虑其实际的运行情况，对其进行模拟试验进行验证，使其整体性能到达最优。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供船用压载水过滤器的性能测试系统及方法，模拟实船环境以测试在实船运行中船用压载水过滤器的处理量、过滤精度、反冲洗压差、反冲洗周期、反冲洗效果和排污量。

本发明的技术方案是：船用压载水过滤器的性能测试系统，包括用于盛装实船环境模拟压载水的试验水箱装置、与试验水箱装置相连通以将实船环境模拟压载水送入船用压载水过滤器的进水管路、与船用压载水过滤器相连通以将过滤后的实船环境模拟压载水送回试验水箱装置的出水管路、与船用压载水过滤器的排污口相连接的排污管路以及与排污管路相连并用于模拟排污口处背压情况的背压管路；所述试验水箱装置包括试验水箱和用于对实船环境模拟压载水进行搅拌的搅拌器，试验水箱底部设有排水口，试验水箱中设置有实船环境模拟压载水；所述进水管路中顺次连接有第一手动蝶阀、用于抽取试验水箱中压载水的第一离心泵、用于检测船用压载水过滤器进水口流量的进水电磁流量计和用于检测船用压载水过滤器进水口压力的进水压力表，第一手动蝶阀靠近试验水箱所在的一端；所述出水管路中顺次连接有用于检测船用压载水过滤器出水口压力的出水压力表、用于调节船用压载水过滤器出水口流量及压力的第一电动阀和用于检测船用压载水过滤器出水口流量的出水电磁流量计；所述排污管路中顺次连接有用于测量船用压载水过滤器排污口压力的排污压力表、气动蝶阀、第三手动蝶阀、电动蝶阀、用于测量船用压载水过滤器排污口流量的排污电磁流量计和第四手动蝶阀；所述背压管路的进水端与排污管路中排污电磁流量计的出水端相连接，背压管路中顺次连接有第五手动蝶阀和第一电磁阀，第一电磁阀的出水端连接有用于防虹吸的第二电磁阀，第二电磁阀的高度高于第一电磁阀。

进一步地，所述进水管路中设置有调节支路，调节支路的进水端与进水电磁流量计的进水端相并联，其出水端与试验水箱相连接，调节支路中设置有第二电动阀。

进一步地，所述排污管路中设置有离心泵排污支路，离心泵排污支路的进水端和出水端并联在第三手动蝶阀的两端，离心泵排污支路中设置有第二手动蝶阀和第二离心泵。

进一步地，所述背压管路中第一电磁阀两端并联设置有高度高于第一电磁阀的第一背压支路和高度高于第一背压支路的第二背压支路，第一背压支路中设置有第六手动蝶阀和第二电磁阀，第六手动蝶阀两端并联有第三电磁阀，第二背压支路中设置有第七手动蝶阀和第四电磁阀，第七手动蝶阀两端并联有第五电磁阀，第二电磁阀的高度高于第四电磁阀。

进一步地，所述第一离心泵的出水端设置有第八手动蝶阀，所述第二离心泵的出水端设置有第九手动蝶阀。

进一步地，还包括控制系统，控制系统分别与搅拌器、第一离心泵、第二离心泵、第一电动阀、进水电磁流量计、出水电磁流量计、排污电磁流量计、第二电动阀、气动蝶阀、电动蝶阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀相连接。

进一步地，所述试验水箱装置还包括用于检测试验水箱中液面高度的液位传感器和用于检测悬浮物浓度的悬浮物浓度传感器，液位传感器和悬浮物浓度传感器均与控制系统相连接。

进一步地，所述进水管路中设置有用于检测船用压载水过滤器进水口压力的进水压力变送器，所述出水管路中设置有用于检测船用压载水过滤器出水口压力以配合进水压力变送器共同控制反冲洗操作的出水压力变送器，进水压力变送器和出水压力变送器均与控制系统相连接。

进一步地，所述排污管路中设置有用于检测船用压载水过滤器出水口与排污口之间压力差的压差变送器，压差变送器与控制系统相连接。

船用压载水过滤器的性能测试方法：

先在试验水箱中混合搅拌好试验用的实船环境模拟压载水；

打开进水管路和出水管路以测试船用压载水过滤器的处理量；

当船用压载水过滤器的滤芯内外之间压力差值达到0.04MPa时，打开排污管路，对船用压载水过滤器进行过流及运转试验以测试船用压载水过滤器的反冲洗性能；

再打开背压管路以测试背压情况下船用压载水过滤器的反冲洗压差、反冲洗周期、反冲洗效果及排污量性能。

采用上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：

1）、本发明通过进水管路、出水管路、排污管路及背压管路的相互配合使用，可模拟实际船运中压载管理系统所处的实船环境，对试验系统中所涉及的悬浮液体体积、固体悬浮物浓度值、进水口的流量及压力、出水口的流量及压力、反冲洗周期和排污口的流量及压力等试验数据进行实时数据监测及采集，以得到船用压载水过滤器的过滤处理量、过滤精度、反冲洗压差、反冲洗周期、反冲洗效果、反冲洗净压差值和排污量等性能；该系统还可对进水口的流量及压力、出水口的流量及压力和排污口的流量及压力进行调节；

2）、本发明中设置有控制系统，通过控制系统对搅拌器、离心泵、电动阀、气动蝶阀、电动蝶阀和电磁阀的控制，以方便、快捷地实现船用压载水过滤器实际船舶运行工况的模拟；

3）、本发明可根据实船运行中船舶的实际吃水线与排舷口位置的水位差，设置相应高度的背压管路，模拟不同的背压环境，以得到更加准确的试验数据，对船用压载水过滤器性能进行更好地优化；

4）、本发明中背压情况下，能够测试排污口处有离心泵情况下，离心泵对船用压载水过滤器的反冲洗效果的影响，为船用压载水过滤器的性能提升提供数据支持；

5）、本发明中第一离心泵、第二离心泵的进水端和出水端均设置有手动阀，以保护所在进水管路和离心泵排污支路，避免出现倒流损伤第一离心泵和第二离心泵情况。

附图说明

图1是本发明提供的船用压载水过滤器的性能测试系统的结构示意图；

图中标记：1、试验水箱装置，101、液位传感器，102、搅拌器，103、试验水箱，104、悬浮物浓度传感器，2、进水管路，21、调节支路，201、第一手动蝶阀，202、第一离心泵，203、第八手动蝶阀，204、进水电磁流量计，205、进水压力表，206、进水压力变送器，207、第二电动阀，3、船用压载水过滤器，4、出水管路，401、出水压力变送器，402、出水压力表，403、第一电动阀，404、出水电磁流量计，5、排污管路，51、离心泵排污支路，501、压差变送器，502、排污压力表，503、气动蝶阀，504、第二手动蝶阀，505、第三手动蝶阀，506、第二离心泵，507、第九手动蝶阀，508、电动蝶阀，509、排污电磁流量计，510、第四手动蝶阀，6、背压管路，61、第一背压支路，62、第二背压支路，601、第五手动蝶阀，602、第一电磁阀，603、第六手动蝶阀，604、第三电磁阀，605、第二电磁阀，606、第七手动蝶阀，607、第五电磁阀，608、第四电磁阀，609、第二电磁阀，7、控制系统。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，其中所述“上”、“下”、“内”、“外”、“高”、“低”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。另外，所述“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或是一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连；还可以是两个元件内部的连通；对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。

如图1所示，船用压载水过滤器的性能测试系统，包括用于盛装实船环境模拟压载水的试验水箱装置1、与试验水箱装置1相连通以将实船环境模拟压载水送入船用压载水过滤器3的进水管路2、与船用压载水过滤器3相连通以将过滤后的实船环境模拟压载水送回试验水箱装置1的出水管路4、与船用压载水过滤器3的排污口相连接的排污管路5、与排污管路5相连并用于模拟排污口处背压情况的背压管路6和控制系统7；

试验水箱装置1包括试验水箱103、用于对实船环境模拟压载水进行搅拌的搅拌器102、用于检测试验水箱103中液面高度的液位传感器101和用于检测悬浮物浓度的悬浮物浓度传感器104，试验水箱103底部设有排水口，试验水箱103中设置有实船环境模拟压载水，搅拌器102、液位传感器101和悬浮物浓度传感器104均与控制系统7相连接；

进水管路2中顺次连接有第一手动蝶阀201、用于抽取试验水箱103中压载水的第一离心泵202、第八手动蝶阀203、用于检测船用压载水过滤器3进水口流量的进水电磁流量计204、用于检测船用压载水过滤器3进水口压力的进水压力表205和用于检测船用压载水过滤器3进水口压力的进水压力变送器206，第一手动蝶阀201靠近试验水箱103所在的一端，进水管路2中设置有调节支路21，调节支路21的进水端与进水电磁流量计204的进水端相并联，其出水端与试验水箱103相连接，调节支路21中设置有第二电动阀207，第一离心泵202、进水电磁流量计204、进水压力变送器206和第二电动阀207均与控制系统7相连接；

出水管路4中顺次连接有用于检测船用压载水过滤器3出水口压力以配合进水压力变送器206共同控制反冲洗操作的出水压力变送器401、用于检测船用压载水过滤器3出水口压力的出水压力表402、用于调节船用压载水过滤器3出水口流量及压力的第一电动阀403和用于检测船用压载水过滤器3出水口流量的出水电磁流量计404，出水压力变送器401、第一电动阀403和出水电磁流量计404均与控制系统7相连接；

排污管路5中顺次连接有用于测量船用压载水过滤器3排污口压力的排污压力表502、气动蝶阀503、第三手动蝶阀505、电动蝶阀508、用于测量船用压载水过滤器3排污口流量的排污电磁流量计509和第四手动蝶阀510，排污管路5中还设置有用于检测船用压载水过滤器3出水口与排污口之间压力差压差变送器501和离心泵排污支路51，压差变送器501的两端分别与船用压载水过滤器3出水口与排污口相连接，离心泵排污支路51的进水端和出水端并联在第三手动蝶阀505的两端，离心泵排污支路51中设置有第二手动蝶阀504、第二离心泵506和第九手动蝶阀507，压差变送器501、气动蝶阀503、第二离心泵506、电动蝶阀508和排污电磁流量计509均与控制系统7相连接；

背压管路6的进水端与排污管路5中排污电磁流量计509的出水端相连接，背压管路6中顺次连接有第五手动蝶阀601和第一电磁阀602，第一电磁阀602的出水端连接有用于防虹吸的第二电磁阀609，第一电磁阀602两端并联设置有高度高于第一电磁阀602的第一背压支路61和高度高于第一背压支路61的第二背压支路62，第一背压支路61中设置有第六手动蝶阀603和第二电磁阀605，第六手动蝶阀603两端并联有第三电磁阀604，第二背压支路62中设置有第七手动蝶阀606和第四电磁阀608，第七手动蝶阀606两端并联有第五电磁阀607，第二电磁阀609的高度高于第四电磁阀608，第一电磁阀602、第二电磁阀605、第三电磁阀604、第四电磁阀608和第五电磁阀607均与控制系统7相连接。

本实施例的船用压载水过滤器的性能测试方法，采用上述船用压载水过滤器的性能测试系统，在进行试验之前，检查所有构件是否处于关闭状态，检查完毕后开始试验：先在试验水箱103中混合搅拌好试验用的实船环境模拟压载水，实船环境模拟压载水采用水与悬浮物混合而成的悬浮物混合液；

手动打开第一手动蝶阀201和第八手动蝶阀203，控制系统7打开第一离心泵202和第一电动阀403，实船环境模拟压载水从试验水箱103进入船用压载水过滤器3，过滤后的压载水回流进试验水箱103，读取进水压力表205、出水压力表402、进水电磁流量计204、出水电磁流量计404、进水压力变送器206和出水压力变送器401数值；同时，控制系统7能够控制第二电动阀207的开合以调节进入船用压载水过滤器3的实船环境模拟压载水的流量；

预先手动打开排污管路5中的第三手动蝶阀505和第四手动蝶阀510，当船用压载水过滤器3的滤芯内外之间压力差值达到预先设定值0.04MPa时，触发船用压载水过滤器3进行自动反冲洗，此时，控制系统7打开气动蝶阀503和电动蝶阀508，然后读取排污压力表502数值；自动反冲洗过程中，若需测试背压对船用压载水过滤器3的反冲洗效果的影响，再手动打开背压管路6中的第五手动蝶阀601，控制系统7打开第一电磁阀602和用于防虹吸的第二电磁阀609，读取排污电磁流量计509、出水压力表402、排污压力表502和压差变送器501的数值，过滤后的实船环境模拟压载水经出水管路4回流进试验水箱103，反冲洗的污水经由排污管路5和背压管路6回流进试验水箱103；若需测试背压情况下增加离心泵对船用压载水过滤器3的反冲洗效果的影响，先关闭排污管路5中的第三手动蝶阀505和第四手动蝶阀510，打开排污管路5中的离心泵排污支路51，即手动打开第二手动蝶阀504、第二离心泵506和第九手动蝶阀507，再手动打开背压管路6中的第五手动蝶阀601，控制系统7打开第一电磁阀602和用于防虹吸的第二电磁阀609，读取排污电磁流量计509、出水压力表402、排污压力表502和压差变送器501的数值，过滤后的实船环境模拟压载水经出水管路4回流进试验水箱103，反冲洗的污水经由离心泵排污支路51和背压管路6回流进试验水箱103；

本发明的船用压载水过滤器的性能测试系统能够根据实船吃水线的高度模拟高度不同的背压情况，第一背压支路61的高度高于第一电磁阀602所在管路，第二背压支路62又高于第一背压支路61，常态下第一背压支路61中的第六手动蝶阀603、第二背压支路62中的第七手动蝶阀606处于闭合状态；当需模拟第一背压支路61时，关闭第一电磁阀602，控制系统7打开第二电磁阀605和第三电磁阀604，还需打开用于防虹吸的第二电磁阀609，读取排污电磁流量计509、出水压力表402、排污压力表502和压差变送器501的数值；当需模拟第二背压支路62时，关闭第一电磁阀602，控制系统7打开第四电磁阀608、第五电磁阀607和用于防虹吸的第二电磁阀609，读取排污电磁流量计509、出水压力表402、排污压力表502和压差变送器501的数值。

以上是对本发明所提供的船用压载水过滤器的性能测试系统及方法的详细介绍以及较佳的实施例，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，在不背离本发明的精神或技术方案内容的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。综上所述，实施例是示范性而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而非上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (10)

1.船用压载水过滤器的性能测试系统，其特征在于：包括用于盛装实船环境模拟压载水的试验水箱装置（1）、与试验水箱装置（1）相连通以将实船环境模拟压载水送入船用压载水过滤器（3）的进水管路（2）、与船用压载水过滤器（3）相连通以将过滤后的实船环境模拟压载水送回试验水箱装置（1）的出水管路（4）、与船用压载水过滤器（3）的排污口相连接的排污管路（5）以及与排污管路（5）相连并用于模拟排污口处背压情况的背压管路（6）；

所述试验水箱装置（1）包括试验水箱（103）和用于对实船环境模拟压载水进行搅拌的搅拌器（102），试验水箱（103）底部设有排水口，试验水箱（103）中设置有实船环境模拟压载水；

所述进水管路（2）中顺次连接有第一手动蝶阀（201）、用于抽取试验水箱（103）中压载水的第一离心泵（202）、用于检测船用压载水过滤器（3）进水口流量的进水电磁流量计（204）和用于检测船用压载水过滤器（3）进水口压力的进水压力表（205），第一手动蝶阀（201）靠近试验水箱（103）所在的一端；

所述出水管路（4）中顺次连接有用于检测船用压载水过滤器（3）出水口压力的出水压力表（402）、用于调节船用压载水过滤器（3）出水口流量及压力的第一电动阀（403）和用于检测船用压载水过滤器（3）出水口流量的出水电磁流量计（404）；

所述排污管路（5）中顺次连接有用于测量船用压载水过滤器（3）排污口压力的排污压力表（502）、气动蝶阀（503）、第三手动蝶阀（505）、电动蝶阀（508）、用于测量船用压载水过滤器（3）排污口流量的排污电磁流量计（509）和第四手动蝶阀（510）；

所述背压管路（6）的进水端与排污管路（5）中排污电磁流量计（509）的出水端相连接，背压管路（6）中顺次连接有第五手动蝶阀（601）和第一电磁阀（602），第一电磁阀（602）的出水端连接有用于防虹吸的第二电磁阀（609），第二电磁阀（609）的高度高于第一电磁阀（602）。

2.如权利要求1所述的船用压载水过滤器的性能测试系统，其特征在于：所述进水管路（2）中设置有调节支路（21），调节支路（21）的进水端与进水电磁流量计（204）的进水端相并联，其出水端与试验水箱（103）相连接，调节支路（21）中设置有第二电动阀（207）。

3.如权利要求1所述的船用压载水过滤器的性能测试系统，其特征在于：所述排污管路（5）中设置有离心泵排污支路（51），离心泵排污支路（51）的进水端和出水端并联在第三手动蝶阀（505）的两端，离心泵排污支路（51）中设置有第二手动蝶阀（504）和第二离心泵（506）。

4.如权利要求1所述的船用压载水过滤器的性能测试系统，其特征在于：所述背压管路（6）中第一电磁阀（602）两端并联设置有高度高于第一电磁阀（602）的第一背压支路（61）和高度高于第一背压支路（61）的第二背压支路（62），第一背压支路（61）中设置有第六手动蝶阀（603）和第二电磁阀（605），第六手动蝶阀（603）两端并联有第三电磁阀（604），第二背压支路（62）中设置有第七手动蝶阀（606）和第四电磁阀（608），第七手动蝶阀（606）两端并联有第五电磁阀（607），第二电磁阀（609）的高度高于第四电磁阀（608）。

5.如权利要求1所述的船用压载水过滤器的性能测试系统，其特征在于：所述第一离心泵（202）的出水端设置有第八手动蝶阀（203），所述第二离心泵（506）的出水端设置有第九手动蝶阀（507）。

6.如权利要求1至4中任意一项所述的船用压载水过滤器的性能测试系统，其特征在于：还包括控制系统（7），控制系统（7）分别与搅拌器（102）、第一离心泵（202）、第二离心泵（506）、第一电动阀（403）、进水电磁流量计（204）、出水电磁流量计（404）、排污电磁流量计（509）、第二电动阀（204）、气动蝶阀（502）、电动蝶阀（508）、第一电磁阀（602）、第二电磁阀（605）、第三电磁阀（604）、第四电磁阀（608）和第五电磁阀（607）相连接。

7.如权利要求5所述的船用压载水过滤器的性能测试系统，其特征在于：所述试验水箱装置（1）还包括用于检测试验水箱（103）中液面高度的液位传感器（101）和用于检测悬浮物浓度的悬浮物浓度传感器（104），液位传感器（101）和悬浮物浓度传感器（104）均与控制系统（7）相连接。

8.如权利要求5所述的船用压载水过滤器的性能测试系统，其特征在于：所述进水管路（2）中设置有用于检测船用压载水过滤器（3）进水口压力的进水压力变送器（206），所述出水管路（4）中设置有用于检测船用压载水过滤器（3）出水口压力以配合进水压力变送器（206）共同控制反冲洗操作的出水压力变送器（401），进水压力变送器（206）和出水压力变送器（401）均与控制系统（7）相连接。

9.如权利要求5所述的船用压载水过滤器的性能测试系统，其特征在于：所述排污管路（5）中设置有用于检测船用压载水过滤器（3）出水口与排污口之间压力差的压差变送器（501），压差变送器（501）与控制系统（7）相连接。

10.一种采用如权利要求1至9中任意一项所述的测试系统进行船用压载水过滤器的性能测试方法，其特征在于：

先在试验水箱（103）中混合搅拌好试验用的实船环境模拟压载水；

打开进水管路（2）和出水管路（4）以测试船用压载水过滤器（3）的处理量；

当船用压载水过滤器（3）的滤芯内外之间压力差值达到0.04MPa时，打开排污管路（5），对船用压载水过滤器（3）进行过流及运转试验以测试船用压载水过滤器（3）的反冲洗性能；

再打开背压管路（6）以测试背压情况下船用压载水过滤器（3）的反冲洗压差、反冲洗周期、反冲洗效果及排污量性能。