圍油欄布放回收自動控制裝備的開發與應用

劉宗江 王世剛

（青島華海環保工業有限公司 山東青島黃島區 266400）

石油工業和海上運輸業的迅速發展，特別是石油產品的運輸、海上石油的鉆采等，發生水域溢油污染事件不斷增加，嚴重地威脅了海洋及其它水域的生態環境[1]。

事故發生有極大的偶然性和突發性，水面溢油也存在擴散迅速，污染面積快速擴展的問題。目前國內應用的圍油欄，自動化程度較低，需要一定數量的操作人員現場操作，不能滿足現代條件下快速、高效圍控、處理水域溢油的需要。因海上作業具有特殊性，受風浪流等海況影響，現場操作難度大，勞動強度高，人員相對有限，工作效率難于提高。

圍油欄布放回收自動控制裝備，采用電控液壓技術，創新設計了電控液壓卷繞機、液壓動力站、液壓控制系統、自動導進導出排布系統等。確保圍油欄儲存運輸方便，操作簡捷，自動化程度高，無需現場操作人員，大大提高工作效率，特別適應于突發性事故溢油的應急圍控的需要[2-3]。

1 結構設計及工作原理介紹

該裝備創新設計了操作面板電控系統、電控液壓動力站、電控液壓卷繞機、電控自動導向排布系統等。

1.1 該裝備工作原理

圖1 圍油欄卷繞機、液壓排布裝置工作示意圖

操作面板設置在駕駛艙內，通過面板上的啟動按鈕控制液壓站啟動工作。面板上的卷繞按鈕，通過電控液壓電磁閥，控制卷繞機正轉反轉，進行圍油欄的導進導出。圍油欄導向排布系統的絲杠與卷繞機同步轉動，卷繞機每旋轉一圈，圍油欄導向滑車移動圍油欄浮體直徑的距離，使圍油欄螺旋狀在卷繞機上均勻卷繞。

1.2 液壓卷繞機的設計、工作原理

1.2.1 結構設計：液壓卷繞機采用卷輥、支架結構，通過液壓馬達、鏈輪系統帶動卷繞機卷輥工作。卷輥軸通過軸承座固定在支架上，圍油欄卷在輥上；液壓馬達具有自鎖功能，即在運行過程中，停車可自動進行剎車，防止卷繞機空轉、滑車現象產生。

卷繞機液壓馬達配有液壓快速接頭，可通過3條液壓軟管與液壓站液壓動力接頭快速連接，從而實現液壓控制。

圖2 圍油欄液壓卷繞機

1.2.2 卷繞機工作原理為：液壓馬達驅動卷軸轉動，卷軸帶動卷輥轉動。快布放圍油欄卷繞在卷繞機的卷輥上，由液壓站控制圍油欄的布放和回收。

1.3 圍油欄自動導進導出排布系統的設計、工作原理

圖3 圍油欄液壓排布裝置

1.3.1 結構設計：圍油欄導向排布系統主要由絲杠、導向滑車、支架等組成，如圖3所示。工作時由卷繞機帶動絲杠旋轉，絲杠推動導向滑車移動。

1.3.2 排布系統工作原理：圍油欄導向排布系統的絲杠與卷繞機同步轉動，圍油欄導向滑車在絲杠左邊時，滑車向右移動，卷繞機每旋轉一圈，圍油欄導向滑車向右移動圍油欄浮體直徑的距離，使圍油欄螺旋狀在卷繞機上均勻卷繞。

圖4 圍油欄液壓排布裝置絲杠螺紋端頭圖

當圍油欄卷繞到卷繞機右邊端部時，滑車滑道正向絲杠與反向絲杠交接處，自動將滑車導向反絲，滑車自動反向移動（相左移動），卷繞機每旋轉一圈，滑車向左移動圍油欄浮體直徑的距離，使回收的圍油欄螺旋狀在卷繞機上均勻卷繞（圍油欄導出時依次導出下水）。圍油欄依次來回均勻排布，圍油欄在卷繞機上卷繞分布均勻美觀。

圍油欄導向排布系統絲杠局部圖見圖4，絲杠的正向導進螺紋絲與反向導進螺紋絲在端部圓滑交匯，導向滑車隨絲杠移動到端部后，絲杠系統自動將導向滑車反方向導進。

如果沒有該排布系統，圍油欄卷繞時在卷繞機的一個圈上堆積圍油欄，而卷繞機其他的地方圍油欄導不過去，需要人工調整，費時費力，勞動強度很大，圍油欄在卷繞機上也難以卷繞均勻，更談不上美觀。

1.4 液壓動力站、電控液壓控制系統的設計、工作原理

1.4.1 電機型（或柴油機型）液壓站結構設計：由電機（或柴油機）、液壓油泵、油箱、吸油濾油器、回油濾油器、液壓油管系統、架體等組成。電機型液壓站主要用于專用工作船上，設置在船艙內。柴油機型液壓站主要用于非專用工作船或碼頭、工作平臺等缺乏電力的場合。

電控液壓控制系統由電控溢流閥、電控調速閥、電控液壓換向閥（或采用電控多功能組合閥）等組成。液壓站通過液壓油管與卷繞機液壓馬達接口連接，能靈活控制液壓卷繞機和排布系統的正轉、反轉、快轉、慢轉、停止等操作，從而確保圍油欄自動從卷繞機上導出，自動下水和自動將圍油欄從水面導進到卷繞機上，自動回收儲存圍油欄。

1.4.2 液壓站工作原理：由電機（或柴油機）帶動液壓油泵工作，產生高壓液油，通過液壓控制系統、液壓油管，驅動卷繞機的液壓馬達等工作。液壓控制系統可采用手控閥人工控制，也可采用電控多功能組合閥由按鈕電控或通過計算機自動控制圍油欄布設下水和回收卷取。

1.4.3 液壓原理見下圖

圖5 快布放圍油欄卷繞機、液壓站液壓原理圖

2 使用簡要說明

圍油欄導出、布放下水：通過設置在駕駛艙內操作面板，啟動按鈕控制液壓站啟動工作，通過電控電磁閥，啟動卷繞機和圍油欄導向排布系統工作，圍油欄即可從卷繞機上均勻的導出、快速下水。

圍油欄導進、卷繞機卷繞：圍油欄回收時，由船的工作人員，撈出圍油欄拖帶纜繩的浮球，將纜繩固定在圍油欄布放回收自動控制裝備的卷繞機上，然后通過設置在駕駛艙內操作面板操作按鈕、液壓站電磁閥，控制卷繞機和圍油欄排布系統工作，圍油欄即可依次快速便捷、螺旋狀均勻地卷繞在卷繞機上。

3 應用前景

該裝備設有圍油欄導向排布系統，主要用于圍油欄應急布放，可自動進行圍油欄布放下水和回收，同時圍油欄無需充氣，無需輔助人員，圍油欄布放回收速度快，一般可在5～6分鐘內完成布設下水，操作方便，不占用人工，同時圍油欄在卷繞機上卷繞分布均勻美觀，特別適應于突發性事故溢油的應急圍控。

而普通應急型的充氣圍油欄，由于需要向圍油欄的每個浮室內充氣，還要人工輔助調整圍油欄下水或卷繞姿態，一般需要操作人員5人以上，布放時間一般需要30～60分鐘。圍油欄回收時也需要人工逐個氣室放氣，時間長，占用人工多。

該裝備通過電控液壓動力站、卷繞機、圍油欄導進導出排布系統，實現圍油欄布放回收自動化控制，是目前水面溢油圍控最先進的現代化設備之一。是普通應急型充氣圍油欄的更新換代產品，市場潛力極大。

[1]桂客.海上溢油污染的危害及防治措施 [J].環境保護與循環經濟.2011,(11):46-50.

[2]柳婷婷,田珊珊.海上溢油事故處理未來發展趨勢[J].中國水運.2006,(04):27-29.

[3]裴玉起,儲勝利,杜民,等.溢油污染處置技術現狀分析[J].油氣田環境保護.2011,(02):18-22.

[4]王淑美,趙玉箱,鄂海亮.溢油應急培訓教程[M].北京.人民交通出版社.2004,(5):26-46.

[5]交通部科學研究院.海上溢油應急反應手冊 [M].2001,(5):20-36.

[6]交通部科學研究院.海上溢油應急防治設備應用匯編[M].1997,4(1):28.