DE102007011671B4

DE102007011671B4 - Vorrichtung und Verfahren für die Regelung und Überwachung der Ballastwassertankspülung auf Schiffen

Info

Publication number: DE102007011671B4
Application number: DE200710011671
Authority: DE
Inventors: Helmut Rohde; Thomas Priebe
Original assignee: HOPPE BORDMESSTECHNIK GmbH
Current assignee: HOPPE BORDMESSTECHNIK GmbH
Priority date: 2007-03-09
Filing date: 2007-03-09
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2027-03-10
Also published as: DE102007011671A1

Abstract

Verfahren zur Regelung und Überwachung des Spülvorgangs von Ballastwassertanks auf Schiffen, dadurch gekennzeichnet.
dass eine Regelungs- und Überwachungsanlage (15, 16) zum Messen und Erfassen der Durchflussgeschwindigkeit des Ballastwassers vorhanden ist, dass die Durchflussgeschwindigkeit für den speziellen Ballastwassertank (7) auf der Grundlage einer in der Reglungs- und Überwachungsanlage (15, 16) gespeicherten vorgegebenen Durchflussrate für den Tank an der Ballastwasserpumpe (1) eingestellt wird, dass ein Druckmeßgeber (14) den Tankinnendruck erfasst und mit der Regelungs- und Überwachungsanlage (15, 16) zusammenwirkt und dass der Tankinnendruck mit einem in der Regelungs- und Überwachungsanlage (15, 16) eingespeicherten Maximalwert verglichen wird und dass ein Regelsystem in der Regelungs- und Überwachungsanlage (15, 16) die Durchflussgeschwindigkeit der Ballastpumpe (1) steuert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Steuerung und Kontrolle der Spülung von Ballastwassertanks an Bord von Schiffen. Die Spülung der Tanks wird mit den an Bord von Schiffen vorhandenen bekannten Anlagen für den Betrieb der Ballastwasseranlagen durchgeführt.
Zur Spülung eines Tanks pumpt die Ballastwasserpumpe in einen mit Ballastwasser gefüllten Tank Seewasser von außenbords ein und das im Tank vorhandene Ballastwasser läuft über einen Überlauf ab. Um eine vollständige Reinigung des Tanks von dem vorhandenen Ballastwasser zu erreichen wird durch die Ballastpumpe eine Fördermenge in den Tank gepumpt, die einem Mehrfachen des Volumens des Ballasttanks entspricht. Diese Technik ist bekannt.
Stand der Technik
Zur Sicherung der Schiffsstabilität werden auf allen Schiffen Ballastwassertanks eingebaut, in denen Wasser als Schiffsballast enthalten ist. Aus Stabilitätsgründen wird Ballastwasser bevorzugt in Doppelbodentanks gefahren. Abhängig von Schiffstyp und Ladung werden auch Hochtanks an den Schiffsseiten und an Schotten benutzt. Das Wasser wird in der Regel in Häfen, in denen die Beladung erfolgt, in Abhängigkeit vom Beladungszustand in die Ballastwassertanks gepumpt. Im Bestimmungshafen, in dem Ladung umgeschlagen wird, kann eine Veränderung der Stabilität des Schiffes durch Veränderung in der Beladung eintreten, wodurch ein Entleeren und/oder Füllen von Ballasttanks notwendig wird.
Zum Betrieb der Ballasttanks sind Ballastpumpen vorgesehen, die über eine Rohrleitung Wasser von außenbords durch einen Wassereintritt in das Schiff, den Seekasten, in den Tank pumpen und beim Entleeren durch Umsteuern der Pumpen das Wasser aus dem Tank durch die Rohrleitung und den Seekasten nach außenbords abgeben. Zu den Ballastwassertanks gehören ein oder mehrere Luftrohre, abhängig von der Konstruktion des Tanks, die über das Hauptdeck des Schiffes ragen, sowie Überlaufrohre. Die Ballastwassertanks sind so konstruiert, dass sie dem Druck widerstehen, der sich im Tank aufbaut, wenn das Luftrohr oder das Überlaufrohr beim Tankfüllen mit Ballastwasser gefüllt wird.
Bekannt ist ein Ballastpumpensystem für Schiffe, bei dem eine zentrale Leitung am Schiffsboden mittschiffs in Längsrichtung vorhanden ist und mit dieser Leitung alle Ballast tanks durch mindestens einen Anschluß mit Ventil verbunden sind und wodurch ein Füllen und Leeren der Ballastwassertanks ohne Trennsystem möglich ist ( DE 35 16 389 A1 ).
Bekannt ist weiterhin ein Leitungssystem für Ballastwasser von Tankern mit mehreren Einzeltanks, bei denen die Anzahl der Pumpen und Ventile durch Optimierung des Systems gering ist ( DE 26 33 540 A1 ).
Bekannt ist auch ein Verfahren zum kontinuierlichen Austausch von Ballastwasser unter Nutzung von Dichteunterschieden, bei dem das angesaugte Ballastwasser vor der Verteilung auf die Ballastwassertanks durch eine Heizvorrichtung aufgeheizt wird, um Mikroorganismen abzutöten ( WO 03/018394 A1 ).
Bekannt ist eine Methode zum automatischen Austausch von Ballastwasser ( WO 00/38972 A1 ), wobei bei Fahrt des Schiffes Seewasser über eine Öffnung an der Vorderseite des Schiffsbugs durch den erhöhten Druck (Staudruck) über eine Leitung in den Ballastwassertank gedrückt wird und durch den ansteigenden Druck im Tank ein Lenzen des Tanks erfolgt.
Bekannt ist ein System bestehend aus Ballastwassertanks und Rohrleitungen zum Füllen und Leeren der Ballastwassertanks, bei dem das Rohrleitungssystem mehrfach genutzt werden kann, beispielsweise zum Blasen von Luft unter den Schiffsrumpf, wenn sich das Schiff in Eisfahrt befindet. Damit werden Rohrleitungssysteme eingespart ( US 4 648 342 A ).
Bekannt ist eine Pumpenanlage für Ballastwasertanks von Frachtschiffen, die zur Erleichterung des Betriebs mit einer Tankreinigungsanlage zusammengeschaltet ist ( JP 2007276622 AA ).
Aufgabenstellung
Ein Problem der Ballastwassertanks ist, dass mit dem Ballastwasser Meeresorganismen um die Welt von dem Ausgangshafen zum Zielhafen transportiert werden. Meeresorganismen können in der neuen Umwelt schädlich wirken und die einheimische Fauna beschädigen. In vielen Ländern ist daher das Löschen des Ballastwassers von ankommenden Schiffen im Hafen verboten. Dazu gibt es eine entsprechende Regelung der IMO, der Weltschifffahrtsorganisation. Schiffe müssen vor dem Anlaufen des Bestimmungshafens in ausreichender Entfernung auf See das Ballastwasser des Ausgangshafens in das Meer pumpen und dort neues Ballastwasser aus dem Meer aufnehmen. Dieser Vorgang muß dokumentiert werden und bei den Behörden des Bestimmungshafens vorgelegt werden.
Bei den meisten Schiffstypen und auch bei verschiedenen Ladungszuständen ist es gefährlich oder sogar nicht möglich, das Ballastwasser auf hoher See zu wechseln, da sich dadurch zeitweise die Stabilität des Schiffes verändern kann. Die einzige Möglichkeit, das Tankwasser nach der IMO-Regelung zu erneuern, ist das Spülen des Ballastwassertanks. Dabei ist Seewasser von außenbords in mindestens der dreifachen Menge Ballastwassers im Ballasttank in den Tank zu pumpen.
Damit wird das vorhandene Ballastwasser nach außenbords gespült, wobei die Füllung des Ballastwassertanks nicht geändert wird. Dieses Wechseln des Ballastwassers erfolgt nicht mehr über das Umsteuern der Ballastpumpe zum Leerpumpen des Ballasttanks und dananch mit der gleichen Pumpe das Füllen mit Meerwasser, sondern die Ballastpumpe pumpt Seewasser von außenbords in den gefüllten Tank und drückt das vorhandene Ballastwasser über die Überlaufleitung, wenn diese über das Hauptdeck reicht, oder die Luftleitung bis zum Hauptdeck nach außenbords.
Dabei entsteht durch die Druckhöhe, die sich aus der Höhe des Überlaufrohrs oder Luftrohrs über Hauptdeck als statischer Druck und durch Strömungswiderstände im Überlaufrohr oder Luftrohr und im Kopf des Überlaufrohrs oder Luftrohrs in Abhängigkeit von der Durchflussgeschwindigkeit und damit von der Pumpleistung der Ballastpumpe als dynamischer Druck ergeben, insbesondere bei tiefliegenden Tanks, z. B. Tanks im Doppelboden des Schiffes, eine Belastung des Tanks beim Langzeitbetrieb einer Spülung, für die er normalerweise nicht dimensioniert ist.
Die meisten vorhandenen Schiffe haben ebenso wie auch Neubauten nur eine Ballastleitung, die zum Tank führt und, abhängig von Größe und Form, eine oder zwei Luft- und Überlaufleitungen zum Hauptdeck.
Insbesondere für Doppelbodentanks kann der Druck im Innern des Tanks infolge eines unkontrollierten Wasserdurchflusses durch das Überlaufrohr oder Luftrohr die konstruktiv festgelegten Belastungsgrenzen überschreiten. Bisher gibt es kein System, das den Prozeß des Spülungsdurchflusses von Ballastwassertanks durch das Überlaufrohr oder Luftrohr steuert und überwacht, um Schäden an den Tanks durch überhöhten Druck beim Spülen der Ballastwassertanks zu verhindern.
Aufgabe und Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens für den Spülungsdurchfluss und zugehörige Überwachung für Ballasttanks, um Schäden an den Ballastwassertanks zu vermeiden und gleichzeitig eine zuverlässige Dokumentation für den Spülungsvorgang zu erreichen.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die angeführten Mängel beim Prozeß des Spülens von Ballastwassertanks durch ein Regel- und Überwachungssystem beseitigt werden. Dazu wird erfindungsgemäß für jeden Tank separat eine maximale Durchflussrate für den Spülungsprozeß durch das Überlaufrohr oder Luftrohr bestimmt. Diese vorausberechnete Durchflussrate wird während des Spülvorgangs automatisch an der Ballastpumpe eingestellt.
Erfindungsgemäß wird aus Sicherheitsgründen der Tankdruck im Innern des Ballasttanks kontinuierlich überwacht. Im Falle einer Überschreitung des Grenzwertes für den Tankdruck beim Spülvorgang wird automatisch die Durchflußgröße beim Spülvorgang des Tanks reduziert, bis der Tankdruck unter den zulässigen Grenzwert gesunken ist. Für den Fall eines manuellen Betriebs der Steuerung für die Ballastpumpe wird erfindungsgemäß auf der Druckseite der Pumpe parallel zu einem Absperrventil in der Druckleitung eine Bypassleitung installiert, in die eine Blende eingebaut ist. Diese Blende wird gemäß der geringsten zulässigen Durchflussrate des Spülungsdurchflusses für alle Tanks ausgelegt.
Ausführungsbeispiel
Bild 1 zeigt eine Systemskizze für das Regel- und Überwachungssystem von Ballastwassertanks gemäß der Erfindung. Dabei ist ein Tanksystem dargestellt. Jedes Schiff besitzt in der Regel mehrere Systeme.
Eine Ballastwasserpumpe 1 ist über eine Seewasserleitung 2 mit dem Seekasten 3 als Seewassereintritt verbunden. Von der Pumpe führt eine weitere Seewasserleitung 4 zum Balastwassertank 7. In den Seewasserleitungen 2 und 4 sind vor und hinter der Ballastwasserpumpe ein Absperrventil 5 und ein Regelventil mit Fernsteuerung 6 eingebaut. Der Ballastwassertank 7 besitzt Luftrohre und Überlaufrohre. Gezeichnet ist ein Luftrohr 8 mit Luftrohrkopf 9 und Ausfluß 10 mit Blindflansch oder Absperrventil 11. In die Zuflussleitung 4 von der Ballastpumpe 1 zum Ballastwassertank 7 ist eine durch Ventile absperrbare Bypassleitung 12 mit einer Blende 13 eingebaut. Diese Bypassleitung 12 liegt parallel zum Regelventil mit Fernsteuerung 6. An die Pumpe sind auf der Saug- und Druckseite Druckmessgeber 18 angeschlossen. Im Ballastwassertank 7 ist ein Druckmessgeber 14 eingebaut. An die Ballastwasserleitung 4 hinter dem Regelventil 6 ist ein Druckmessgeber 17 angeschlossen. 15 ist eine Tankdruck- und Tankinhaltsmeßanlage und 16 ist eine Ventilsteuerunganlage. Beide getrennt dargestellten Anlagen 15 und 16 können auch als eine Einheit aufgebaut sein.

Claims

Verfahren zur Regelung und Überwachung des Spülvorgangs von Ballastwassertanks auf Schiffen, dadurch gekennzeichnet. dass eine Regelungs- und Überwachungsanlage (15, 16) zum Messen und Erfassen der Durchflussgeschwindigkeit des Ballastwassers vorhanden ist, dass die Durchflussgeschwindigkeit für den speziellen Ballastwassertank (7) auf der Grundlage einer in der Reglungs- und Überwachungsanlage (15, 16) gespeicherten vorgegebenen Durchflussrate für den Tank an der Ballastwasserpumpe (1) eingestellt wird, dass ein Druckmeßgeber (14) den Tankinnendruck erfasst und mit der Regelungs- und Überwachungsanlage (15, 16) zusammenwirkt und dass der Tankinnendruck mit einem in der Regelungs- und Überwachungsanlage (15, 16) eingespeicherten Maximalwert verglichen wird und dass ein Regelsystem in der Regelungs- und Überwachungsanlage (15, 16) die Durchflussgeschwindigkeit der Ballastpumpe (1) steuert.
Verfahren zur Steuerung und Überwachung des Spülvorgangs von Ballastwassertanks auf Schiffen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Seewasserleitung (4) von der Ballastwasserpumpe (1) zum Ballastwassertank (7) eine durch Ventile absperrbare Bypassleitung (12) mit Blende (13) hat und daß diese Bypassleitung parallel zum Regelventil mit Fernsteuerung (6) eingebaut ist.
Verfahren zur Steuerung und Überwachung des Spülvorgangs von Ballastwassertanks auf Schiffen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass in der Regelungs- und Überwachungsanlage (15, 16) der Spülvorgang des Ballastwassertanks erfasst und dokumentiert wird.