溢油應急卸載泵多功能改造

孫亞龍 于盈 姜書成

摘 要：隨著港口經濟的快速發展，船舶交通流量與日俱增，石油需求量日益增強，隨之而來的海上溢油事故也越來越頻繁，給經濟、環境、生態帶來嚴重損失和破壞，對各國環保能力提出嚴峻挑戰。本文主要介紹將大連航標處原有的功能單一的TDS200應急卸載泵設備經技術改造為多功能收油機的過程，整合現有資源，充分發揮應急資源效能。

關鍵詞：溢油；應急卸載泵；技術改造；收油機

中圖分類號：X55 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2018）9-0021-02

近年來，隨著溢油清污等應急反應職責的增加，航標處的工作職責有了新的變化和延伸。提高航海保障能力，提升溢油應急反應的工作質量和水平，已成為航標管理工作的一項重要而緊迫的任務。

1 改造背景和意義

1.1溢油處置和溢油機械回收設備介紹

目前，溢油應急處置過程中主要使用的方法包括：應急卸載處置、溢油圍控處置、溢油機械回收處置、溢油化學清除處置、油污儲運處置等。溢油機械回收設備簡稱收油機，收油機是專門用于去除水面溢油或油水混合物而不改變其物理性質和化學性質的溢油回收機械裝置。收油機溢油回收原理主要有以下幾類：①利用油和水的密度差別，主要是堰式收油機；②利用油對某些材料吸附性能差別，主要是刷式、盤式和筒式收油機；③利用油和水的水力學性能，主要是動態斜面收油機；④機械撈取，主要是真空收油機等。堰式收油機是利用重力使油從水面上分離，堰唇剛好處于溢油與水的分界線下，使油能從水面通過堰唇流入集油槽內，然后通過抽油泵將回收的油水混合物過駁到存儲設備中。

1.2改造意義

大連航標處溢油應急設備庫現有兩套TDS200應急卸載泵，該卸載泵屬于螺桿泵，適應于黏度不大于106CST的多種液體包括原油、燃料油等溢油以及部分化學品的過駁以及轉運等，功能單一。為確保航運經濟綠色可持續發展，加強海上溢油應急能力的建設和完善，整合現有應急資源，充分發揮現有應急資源的效能，對現有應急卸載泵進行多功能改造，使單一的應急卸載泵改造成為一套完整的收油機而且可以不影響卸載泵的功能。溢油應急卸載泵的改造不僅可以提高大連航標處溢油應急處置能力，而且可以改變設備庫內沒有化學品處置設備的現狀，為大連近海海域的化學品處置增添新式武器。

2 改造方案

2.1總體設計思路

TDS200螺桿式應急卸載泵是直立結構，適應于大部分原油及其油類衍生品的過駁，而且在很多大型收油機作業中作為輸油泵使用，將具有單一過駁功能的應急卸載泵進行多功能改造，根據對國內外現有溢油應急處置設備的研究，決定對溢油應急卸載泵進行收油機化改造，增加溢油應急卸載泵的收油功能，將其改造為堰式收油機。

針對應急卸載泵的功能和結構特點，在不改變泵頭結構的前提下，參考國際先進的堰式收油機的結構，增加浮動圍堰、集油井、浮體三個主要部件，再通過連接支架進行連接，并利用該螺桿式卸載泵獨特的結構，將該泵頭置于堰唇下部，并巧妙利用堰唇與泵體之間形成的空間作為集油井，保護泵體的正常運轉和延長泵頭的使用壽命，最后配合動力站和管線就可以組成一個堰式收油機。改造方案中，對卸載泵的主體結構不進行改動，只是通過各組件的連接，使單一的應急卸載泵變成一套完整的收油機而且可以不影響卸載泵的功能。

2.2TDS200堰式收油機詳細設計方案

2.2.1設計原理

TDS200堰式收油機根據油、水密度差別，利用重力原理使油與水進行分離，堰唇在沒有工作時，漂浮在水面以上，浮油和水都不能通過堰唇，當工作時，由于輸油泵的振動引起了跟泵體相連的波紋管的上下浮動，波紋管上端與堰唇相連，因此堰唇也會隨之上下浮動，從而剛好處于溢油與水的分界線下，使油能從水面通過堰唇流入集油槽內，然后通過抽油泵將回收的油水混合物過駁到存儲設備中。

2.2.2整體設計

堰式收油機主要由收油頭、液壓動力系統、液壓管線、排放管線組成，本文改造方案主要設計圍堰、浮體、連接框架和集油井等結構。方案整體擬采用能夠獨立浮動的浮力支撐系統，主要由支撐框架和三個浮體組成，浮體可以通過連接框架跟TDS200卸載泵連接成一個整體，TDS200卸載泵位于三個浮體中心位置，豎直放置在浮力系統中心位置，吸入口朝上，排放口向下，與排放部分底座通過法蘭連接，設計排放底座的目的是收油機可以在地面上安放，增加泵頭與地面的接觸面積，排放部分出口擬采用快速連結接頭與排放管連接；設計集油井下部與TDS200卸載泵吸入口法蘭連接，方便拆卸，為了避免集油井內的污油泄漏，必須在法蘭位置設計密封墊；集油井中部擬采用可以浮動的橡膠波紋管設計，方便堰唇上下浮動，利于水面油污的回收；集油堰上部堰唇采用環形設計，方便水面溢油流入集油堰中。

2.2.3集油井設計

集油井整體由上部堰唇、中部可浮動橡膠波紋管、下部集油槽三部分組裝而成，連接處用不銹鋼卡箍固定，并打孔用螺栓加強固定。集油井的設計方便通過控制抽油泵的運轉自動調節集油堰上下浮動，方便水面浮油流入集油井內。

（1）堰唇設計。堰唇采用環形設計，選用玻璃纖維強化聚酯材料，所選材質較輕且強度大，易于堰唇漂浮在水面，并保證了良好的隨波性能；表面噴涂防油防腐聚氨酯涂料并做拋光處理，以達到較高的表面光潔度，方便水面油污的流入和工作后的清潔工作，圍堰的體積設計很重要，要保證圍堰在水中漂浮時，可以帶動下部波紋管浮動伸展75%左右，泵開始工作后，圍堰在波紋管的帶動下在水面上下浮動，浮油可以流進集油井內。

（2）橡膠波紋管設計。波紋管選用雙層氯丁橡膠材料制成，該材料具有良好的防油防腐防化學和抗磨損性，采用波紋設計，中間加不銹鋼鋼圈，保證了良好的隨波性能和彈性，不銹鋼耐腐蝕性較好；可折疊波紋管設計，在水中工作時堰唇在水的浮力作用下將波紋管展開，增加集油井體積，更有利于油品的聚積和回收速率的提高，波紋管上部要與圍堰連接，下部與集油井連接，波紋管的伸展長度非常重要，要保證在泵振動下，波紋管可以帶動圍堰在水面位置上下浮動。

（3）集油槽設計。集油槽選用不銹鋼材料焊接制成，采用錐臺圓盤型設計，便于油品的聚積，底部焊接法蘭與抽油泵進油口采用螺栓連接，法蘭下面使用密封墊，保證法蘭與抽油泵的密封。

2.3.4抽油泵設計

抽油泵使用的是TDS200卸載泵，將卸載泵設計成豎直放置，進油口向上排油口向下，上部通過法蘭與集油井螺栓連接，下部與卸載泵底座螺栓連接，立式固定泵的長進給螺桿可切透油層并進行泵抽，抽油泵上部中間設有吊環，方便收油機的整體吊裝。

2.3.5連接框架設計

連接支撐框架選用不銹鋼材質，具有良好的強度和防腐性。連接支撐框架采用對稱的正三角形設計，具有更高的強度和穩定性。連接支撐框架由三根不銹鋼彎管與卸載泵底座通過螺栓連接，上部與三根橫軸螺栓固定，且頂部三個固定點配有吊環，方便吊裝及收油時的定位控制。三根不銹鋼彎管設計有三組插銷定位孔，用于三個浮體的定位。

2.3.6浮體設計

浮體選用防油防腐聚氨酯材料制成，該材料制成的浮體有良好的強度和防油防腐性能。三個浮體采用類圓柱型設計，中間有圓孔，不銹鋼立柱可以方便地穿過，并用上、下插銷固定。插銷孔位置有三組，位于不同高度，有利于在不同水域工作環境下對浮筒的調節。確定收油機重心與浮心，計算連接支撐框架上浮體定位銷的位置，計算收油機所需浮力。

2.3.7設計排放部分

排放部分由抽油泵底座和排放接頭組成。抽油泵底座采用類半球形設計，上部與抽油泵排放口利用法蘭用螺栓連接，側面開口焊有排放短管并配有快速接頭。此設計利于油品的排放，使抽油泵和排放短管內無油污殘留；排放接頭選用標準4寸快速接頭，方便與排放管的連接。

將制作好的各組件連接起來，TDS200應急卸載泵改造為收油頭，將組裝好的收油頭配合動力系統和管線就變成了一臺堰式收油機。

3總結

本文詳細介紹了將大連航標處原有的功能單一的TDS200應急卸載泵設備經技術改造為多功能收油機的過程，應急卸載泵多功能改造不僅使設備具備了堰式收油機的性能，也保持了原有卸載泵的功能，實現了卸載泵與堰式收油機之間的快速轉換，緩解重新購置堰式收油機的資金壓力，并且減小了設備增加帶來的管理和維護壓力，充分發揮了原有應急資源的利用率，從而達到提高海上溢油應急處置能力，保證航運經濟可持續發展的最終目標。TDS200堰式收油機適用于內河和沿海港口的水面，可配備海事局應急設備庫、油品碼頭及油品化工企業等。通過組件的安裝，免去購置新收油機的費用，提高設備的使用率，減少設備總數，從而降低總的維護保養及儲存費用，對一些具有此類溢油應急卸載泵，而缺少資金進行收油機購置的單位具有積極意義。

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