CN113802147A - 自动控制运行多用户电解防污定量分配装置及分配方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种自动控制运行多用户电解防污定量分配装置及其方法，涉及防污技术领域，该装置包括：电解液流量分配模块、海水流量分配模块、有效氯浓度测量模块、混流管路、电控模块；所述的方法操作方便，解决了多用户差异化的防污需求。本申请通过模块化设计和自动化设计，通过一套装置即可满足整船各类不同用户的电解液自动化定量分配需求，该技术既可以以模块的形式集成于电解防污装置中，也可以与已有电解防污装置配合使用，具有操作方便、安全可靠等特点。

Description

自动控制运行多用户电解防污定量分配装置及分配方法

技术领域

本发明涉及防污技术领域，具体涉及一种自动控制运行的多用户电解防污定量分配装置及其方法，主要用于船舶海水管路系统、浸水部位等位置的海生物污损控制。

背景技术

人类自开发海洋资源以来，一直为海生物附着所引起的污损问题所困扰。船舶、海上平台、海滨电厂等都要受到海水腐蚀和海生物污损的双重危害。所谓污损生物，是指附着在设备金属表面并对设备使用构成危害的生物。因此，在开发海洋资源的同时，如何提高海水防污的效果一直都是人们比较关注的问题。

船舶在码头停泊期间，海水管路系统、推进器及其它浸水部位极易受到海生物污损。如推进器，一旦发生污损，势必影响其服役性能，增加能耗，降低推动效率，升高船舶的噪声水平，影响推进器安全。对于海水管路系统，如果发生污损，将降低冷却效率，增加腐蚀，甚至引起管道堵塞、泄漏等，严重影响船舶的运行安全。

目前船舶防污技术主要有防污涂层技术、药剂防污法、电解铜阳极法、电解海水法等。其中电解海水制氯防污的方法不受结构、工况环境限制，目前在船舶压载水处理中得到了广泛的应用，目前也逐步在海水系统管路、推进器等部位开始应用。

船舶防污对象种类较多，各防污用户对电解液浓度及流量需求各不相同。如对于定期运行的海水系统管路，是通过定期向系统加入高浓度电解液，与系统运行时的海水混流稀释后进入系统内部进行防污。而对于一些半封闭浸水结构区域，则通过持续加入较低浓度的电解液，通过扩散作用使电解液稀释后进行防污。

本申请发明人在实现本申请实施例中的技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

(1)针对多用户差异化的防污需求，通常需要配置多套电解防污装置，或在电解防污装置中增加不同规格的电解槽模块，造成电解防污装置尺寸过大，操作控制复杂；

(2)增加新用户时，设备改造困难；

(3)对于一些小用量用户，单独配置电解槽，还会造成资源浪费；

(4)随着温度变化以及电解产物的沉积，电解槽的电解效率会发生变化，现有装置无法实时调节以保证有效氯浓度的稳定性。

发明内容

为了克服背景技术所述的不足,本申请实施例提供一种自动控制运行的多用户电解防污定量分配装置及其方法，通过模块化设计和自动化设计，一套装置即可满足整船各类不同用户的电解液自动化定量分配需求，该技术既可以以模块的形式集成于电解防污装置中，也可以与已有电解防污装置配合使用，具有操作方便、安全可靠等特点。

本申请实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种自动控制运行多用户电解防污定量分配装置，包括：

电解液流量分配模块，与电解防污装置电解液出口连通，将电解防污装置电解得到的电解液接入该分配装置中，并根据防污用户的需求，对电解液流量按照需求进行分配。

海水流量分配模块，与电解防污装置海水进口连通，将电解防污装置中的海水接入该分配装置中，并根据防污用户的需求，对海水流量按照需求进行分配。

有效氯浓度测量模块，与电解液流量分配模块和海水流量分配模块通过连接管路连通；有效氯浓度测量模块将测得的实时有效氯浓度反馈至电控模块，电控模块根据实时数据将修正信号反馈至电解防污装置，实时调整电解防污装置的电解电流，测试完成的电解液排至排污管路。

混流管路，与电解液流量分配模块和海水流量分配模块通过连接管路连通，通过混流管路，将电解液及海水进行充分混合，得到符合防污用户要求的电解液浓度；混流管路出液口设置加药接口，通过加药接口连接防污用户。

所述连接管路上设置有多个流量计和电控阀，通过流量计及电控阀实时了解和控制各连接管路上介质流的流量。

电控模块，与电解防污装置电控系统连接，并电连接上述流量计和电控阀。电控模块为现有成熟的电控微机控制系统，根据防污用户的需求，通过电控模块对流量计和电控阀进行控制，对海水和电解液的流量按照需求进行分配，海水和电解液在混流管路中进行充分混合，将电解液浓度调节至各防污用户需要的浓度后分配至各加药接口，通过加药接口连接防污用户，可以实现差异化多用户电解海水防污的自动定量分配，可以减少电解防污装置的电解模块种类，提高防污效率。

优选的，所述电解液流量分配模块及海水流量分配模块均为多通分流器，多通分流器能够实现多个防污用户在同一个定量分配装置中实现防污效果，多通分流器出液端均设置有电控阀及流量计，通过电控阀及流量计控制电解液及海水的流量，以满足不同防污用户对电解液浓度的要求。

优选的，所述有效氯浓度测量模块为圆柱形的筒体，沿介质流动方向，依次设置有电解液进口管路、混流器、测试池。

所述的电解液进口管路与电解液流量分配模块通过连接管路连通，通过电解液进口管路流入电解液。

所述的混流器由搅拌叶片和导流叶片组成，通过搅拌叶片和导流叶片将海水及电解液进行充分的混合均匀。

所述的测试池设置有与电控模块电连接的有效氯浓度监测传感器和温度传感器。随着温度变化以及电解产物的沉积，电解槽的电解效率会发生变化，现有装置无法实时调节以保证有效氯浓度的稳定性。通过有效氯浓度监测传感器实时监测混合溶液中有效氯浓度，通过温度传感器实时监测混合溶液中的温度，并实时将相应参数发送至电控模块，电控模块将相应参数发送至电解防污装置，电解防污装置实时调整电解电流等电解参数，保证有效氯浓度的稳定性。

优选的，所述的搅拌叶片和导流叶片的数量相同，为6-9个。

所述搅拌叶片进口与筒体的轴向平行，搅拌叶片出口与筒体的轴向夹角为25±5°，迎着介质流方向，叶片旋转方向为顺时针。

所述导流叶片进口与筒体的轴向夹角为25±5°，导流叶片出口与筒体的轴向平行，迎着介质流方向，导流叶片旋转方向为逆时针。

该设计能够使得电解液和海水进行充分的搅拌均匀，搅拌均匀后进入有效氯浓度测试池，极大的提高了有效氯浓度监测传感器对有效氯浓度的监测，降低了监测过程中的误差，保证电解液浓度。

优选的，所述的混流管路上设置有电解液进口管路，通过电解液进口管路与电解液流量分配模块通过连接管路连通，电解液流量分配模块内的电解液通过连接管路输送，再通过电解液进口管路进入到混流管路内。

优选的，所述的电解液进口管路的出液口与主管同轴，并且出液口与介质流方向平行，保证电解液和海水充分混合。

优选的，所述的电控模块上还设置有报警单元，当数据异常会自动报警，方便操作人员及时调整设备。

优选的，所述分配装置介质流通管路采用耐次氯酸钠腐蚀材料制备得到，如钛合金、不锈钢、聚四氟乙烯等，延长装置使用寿命，降低防污成本。

自动控制运行多用户电解防污定量分配模块的分配方法，包括以下步骤：

(1)在电解防污装置基础上加装或外接电解防污定量分配装置；

(2)电解防污装置根据防污用户的电解液总需求量和电解液最大浓度计算所需电解海水流量及电解电流，然后进行电解，产生单一浓度电解液；

(3)电控模块根据防污用户的需求，计算各防污用户所需电解液流量和海水流量，将参数发送至连接管路上的流量计和电控阀；

(4)有效氯浓度测量模块实时监测有效氯浓度，并实时将参数发送至电控模块，电控模块反馈至电解防污装置，实时调节电解电流；

(5)根据电控模板的控制信号，流量计和电控阀分配各防污用户的连接管路上的电解液流量和海水流量，从电解液流量分配模块流出的电解液和从海水流量分配模块流出的海水，在对应的混流管路中混合后通过加药接口输送至各防污用户。

优选的，所述的有效氯浓度测量模块中，余氯浓度范围为5ppm～15ppm。

本申请实施例的优点是：本申请通过模块化设计和自动化设计，通过一套装置即可满足整船各类不同用户的电解液自动化定量分配需求，该技术既可以以模块的形式集成于电解防污装置中，也可以与已有电解防污装置配合使用，具有操作方便、安全可靠等特点。

附图说明

图1为本申请结构示意图；

图2为本申请电解液流量分配模块结构示意图；

图3为本申请有效氯浓度测量模块结构示意图；

图4为本申请混流管路结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种自动控制运行多用户电解防污定量分配装置及分配方法，解决现有技术中针对多用户差异化的防污需求，电解防污装置尺寸过大，操作控制复杂的问题。本申请实施例中，为解决上述技术问题，通过模块化设计和自动化设计，采用一套装置即可满足整船各类不同用户的电解液自动化定量分配需求，该技术既可以以模块的形式集成于电解防污装置中，也可以与已有电解防污装置配合使用，具有操作方便、安全可靠等特点。

为了进一步解释上述装置及其使用方法，下面结合附图举例对本发明作进一步详细的描述。

本发明涉及船舶海洋环境防海生物污损技术，具体的说是一种适用于电解海水防污的多用户药剂定量分配技术。为方便说明，本实例以三用户为例进行说明，其中防污用户一对电解液需求为浓度100ppm，流量5t/h；防污用户二对电解液需求为浓度5ppm，流量1t/h；防污用户三对电解液需求为浓度1ppm,流量2t/h。则设定电解槽产生电解液浓度为100ppm，有效氯监测浓度为10ppm。经过计算，各用户电解液和海水流量计算如下：

结合图1-图3，本发明实例包括：

一种自动控制运行多用户电解防污定量分配装置，包括：

电解液流量分配模块1，与电解防污装置电解液出口连通，将电解防污装置电解得到的电解液接入该分配装置中，并根据防污用户的需求，对电解液流量按照需求进行分配。

海水流量分配模块2，与电解防污装置海水进口连通，将电解防污装置中的海水接入该分配装置中，并根据防污用户的需求，对海水流量按照需求进行分配。

有效氯浓度测量模块3，与电解液流量分配模块1和海水流量分配模块2通过连接管路连通；有效氯浓度测量模块3将测得的实时有效氯浓度反馈至电控模块6，电控模块6根据实时数据将修正信号反馈至电解防污装置，实时调整电解防污装置的电解电流，测试完成的电解液排至排污管路。

混流管路4，与电解液流量分配模块1和海水流量分配模块2通过连接管路连通，通过混流管路4，将电解液及海水进行充分混合，得到符合防污用户要求的电解液浓度；混流管路4出液口设置加药接口41，通过加药接口41连接防污用户。

所述连接管路5上设置有多个流量计和电控阀，通过流量计及电控阀实时了解和控制各连接管路5上介质流的流量。

电控模块6，与电解防污装置电控系统连接，并电连接上述流量计和电控阀。电控模块6为现有成熟的电控微机控制系统，根据防污用户的需求，通过电控模块6对流量计和电控阀进行控制，对海水和电解液的流量按照实际需求进行分配，海水和电解液在混流管路4中进行充分混合，将电解液浓度调节至各防污用户需要的浓度后分配至各加药接口41，通过加药接口41连接防污用户，可以实现差异化多用户电解海水防污的自动定量分配，可以减少电解防污装置的电解模块种类，提高防污定量分配效率。

为了控制电解液及海水的流量，以满足不同防污用户对电解液浓度的要求，所述电解液流量分配模块1及海水流量分配模块2均为多通分流器，多通分流器出液端均设置有电控阀11及流量计12。

为了提高了有效氯浓度监测传感器对有效氯浓度的监测，降低监测过程中的误差，保证电解液浓度，所述有效氯浓度测量模块3为圆柱形的筒体，沿介质流动方向，依次设置有电解液进口管路31-1、混流器32、测试池33。

所述的电解液进口管路31-1与电解液流量分配模块1通过连接管路4连通，通过电解液进口管路31-1流入电解液。

所述的混流器32由搅拌叶片和导流叶片组成，通过搅拌叶片和导流叶片将海水及电解液进行充分的混合均匀。

所述的测试池33设置有与电控模块电连接的有效氯浓度监测传感器34和温度传感器35。随着温度变化以及电解产物的沉积，电解槽的电解效率会发生变化，现有装置无法实时调节以保证有效氯浓度的稳定性。通过有效氯浓度监测传感器3实时监测混合溶液中有效氯浓度，通过温度传感器35实时监测混合溶液中的温度，并实时将相应参数发送至电控模块6，电控模块6将相应参数发送至电解防污装置，电解防污装置实时调整电解电流等电解参数，保证有效氯浓度的稳定性。

为了进一步促进电解液和海水的混合，降低监测过程中的误差，所述的搅拌叶片和导流叶片的数量相同，为6-9个。

所述搅拌叶片进口与筒体的轴向平行，搅拌叶片出口与筒体的轴向夹角为25±5°，迎着介质流方向，叶片旋转方向为顺时针。

所述导流叶片进口与筒体的轴向夹角为25±5°，导流叶片出口与筒体的轴向平行，迎着介质流方向，导流叶片旋转方向为逆时针。

为了使得电解液流量分配模块1内的电解液进入到混流管路4内，所述的混流管路4上设置有电解液进口管路31-2，通过电解液进口管路31-2与电解液流量分配模块1通过连接管路5连通。

为了保证电解液和海水充分混合，所述的电解液进口管路31-1、31-2的出液口与主管同轴，并且出液口与介质流方向平行。

为了当数据异常时，操作人员及时调整设备，所述的电控模块上还设置有报警单元。

为了延长装置使用寿命，降低防污成本，所述分配装置介质流通管路采用耐次氯酸钠腐蚀材料制备得到，如钛合金、不锈钢、聚四氟乙烯等。

工作流程：电解液流量分配模块1与电解防污装置电解液出口连接，海水流量分配模块2与电解防污装置海水进口管路连接，有效氯浓度测量模块3与排污管路连接，电控模块6与电解防污装置电连接。

各用户防污需求参数输入电解防污装置电控微机控制系统台或在微机控制台预先设置好防污用户需求参数。微机控制台解算后，将电解液总需求信号(100ppm，6.28t/h)发送至电解防污装置电控系统，电解产生满足总需求量和浓度要求的电解液。同时将解算得到的各用户的电解液需求量和海水需求量信号(表1)发送至相应的电控阀11和流量计12，通过调节电控阀11阀门开度控制流量，并通过流量计12实时监测及调节。电解液和海水通过相应多通分流器分流后，再汇入相应的混流管路混合形成符合用户需求的防污液，通过加药管路输送至用户。

进入有效氯监测模块3的电解液和海水混合后通过混流器32混合均匀后进入测试池33，有效氯监测传感器将测得的实时有效氯浓度反馈至电解防污装置电控系统，电解防污装置电控系统根据实时数据将修正信号反馈至电控模块1，测试完成的电解液排至排污管路。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种自动控制运行多用户电解防污定量分配装置，其特征在于，包括：

电解液流量分配模块，与电解防污装置电解液出口连通；

海水流量分配模块，与电解防污装置海水进口连通；

有效氯浓度测量模块，与电解液流量分配模块和海水流量分配模块通过连接管路连通；

混流管路，与电解液流量分配模块和海水流量分配模块通过连接管路连通，混流管路出液口设置加药接口；

所述连接管路上设置有多个流量计和电控阀；

电控模块，与电解防污装置电控系统连接，并电连接上述流量计和电控阀。

2.如权利要求1所述的分配装置，其特征在于，所述电解液流量分配模块及海水流量分配模块均为多通分流器，多通分流器出液端均设置有电控阀及流量计。

3.如权利要求1所述的分配装置，其特征在于，所述有效氯浓度测量模块为圆柱形的筒体，沿介质流动方向，依次设置有电解液进口管路、混流器、测试池；

所述的电解液进口管路与电解液流量分配模块通过连接管路连通；

所述的混流器由搅拌叶片和导流叶片组成；

所述的测试池设置有与电控模块电连接的有效氯浓度监测传感器和温度传感器。

4.如权利要求3所述的分配装置，其特征在于，所述的搅拌叶片和导流叶片的数量相同，为6-9个；

所述搅拌叶片进口与筒体的轴向平行，搅拌叶片出口与筒体的轴向夹角为25±5°，迎着介质流方向，叶片旋转方向为顺时针；

所述导流叶片进口与筒体的轴向夹角为25±5°，导流叶片出口与筒体的轴向平行，迎着介质流方向，导流叶片旋转方向为逆时针。

5.如权利要求1所述的分配装置，其特征在于，所述的混流管路上设置有电解液进口管路，通过电解液进口管路与电解液流量分配模块通过连接管路连通。

6.如权利要求3或5任一项所述的分配装置，其特征在于，所述的电解液进口管路的出液口与主管同轴，并且出液口与介质流方向平行。

7.如权利要求1所述的分配装置，其特征在于，所述的电控模块上还设置有报警单元。

8.如权利要求1所述的分配装置，其特征在于，所述分配装置介质流通管路采用耐次氯酸钠腐蚀材料制备得到。

9.自动控制运行多用户电解防污定量分配模块的分配方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)在电解防污装置基础上加装或外接电解防污定量分配装置；

(2)电解防污装置根据防污用户的电解液总需求量和电解液最大浓度计算所需电解海水流量及电解电流，然后进行电解，产生单一浓度电解液；

(3)电控模块根据防污用户的需求，计算各防污用户所需电解液流量和海水流量，将参数发送至连接管路上的流量计和电控阀；

(4)有效氯浓度测量模块实时监测有效氯浓度，并实时将参数发送至电控模块，电控模块反馈至电解防污装置，实时调节电解电流；

(5)根据电控模板的控制信号，流量计和电控阀分配各防污用户的连接管路上的电解液流量和海水流量，从电解液流量分配模块流出的电解液和从海水流量分配模块流出的海水，在对应的混流管路中混合后通过加药接口输送至各防污用户。

10.如权利要求9所述的分配方法，其特征在于，所述的有效氯浓度测量模块中，有效氯浓度范围为5ppm～15ppm。

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