劉宗江 王世剛

（青島華海環(huán)保工業(yè)有限公司 山東青島黃島區(qū) 266400）

石油工業(yè)和海上運(yùn)輸業(yè)的迅速發(fā)展，特別是石油產(chǎn)品的運(yùn)輸、海上石油的鉆采等，發(fā)生水域溢油污染事件不斷增加，嚴(yán)重地威脅了海洋及其它水域的生態(tài)環(huán)境[1]。

事故發(fā)生有極大的偶然性和突發(fā)性，水面溢油也存在擴(kuò)散迅速，污染面積快速擴(kuò)展的問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用的圍油欄，自動(dòng)化程度較低，需要一定數(shù)量的操作人員現(xiàn)場(chǎng)操作，不能滿足現(xiàn)代條件下快速、高效圍控、處理水域溢油的需要。因海上作業(yè)具有特殊性，受風(fēng)浪流等海況影響，現(xiàn)場(chǎng)操作難度大，勞動(dòng)強(qiáng)度高，人員相對(duì)有限，工作效率難于提高。

圍油欄布放回收自動(dòng)控制裝備，采用電控液壓技術(shù)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了電控液壓卷繞機(jī)、液壓動(dòng)力站、液壓控制系統(tǒng)、自動(dòng)導(dǎo)進(jìn)導(dǎo)出排布系統(tǒng)等。確保圍油欄儲(chǔ)存運(yùn)輸方便，操作簡(jiǎn)捷，自動(dòng)化程度高，無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)操作人員，大大提高工作效率，特別適應(yīng)于突發(fā)性事故溢油的應(yīng)急圍控的需要[2-3]。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作原理介紹

該裝備創(chuàng)新設(shè)計(jì)了操作面板電控系統(tǒng)、電控液壓動(dòng)力站、電控液壓卷繞機(jī)、電控自動(dòng)導(dǎo)向排布系統(tǒng)等。

1.1 該裝備工作原理

圖1 圍油欄卷繞機(jī)、液壓排布裝置工作示意圖

操作面板設(shè)置在駕駛艙內(nèi)，通過(guò)面板上的啟動(dòng)按鈕控制液壓站啟動(dòng)工作。面板上的卷繞按鈕，通過(guò)電控液壓電磁閥，控制卷繞機(jī)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)，進(jìn)行圍油欄的導(dǎo)進(jìn)導(dǎo)出。圍油欄導(dǎo)向排布系統(tǒng)的絲杠與卷繞機(jī)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，卷繞機(jī)每旋轉(zhuǎn)一圈，圍油欄導(dǎo)向滑車移動(dòng)圍油欄浮體直徑的距離，使圍油欄螺旋狀在卷繞機(jī)上均勻卷繞。

1.2 液壓卷繞機(jī)的設(shè)計(jì)、工作原理

1.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：液壓卷繞機(jī)采用卷輥、支架結(jié)構(gòu)，通過(guò)液壓馬達(dá)、鏈輪系統(tǒng)帶動(dòng)卷繞機(jī)卷輥工作。卷輥軸通過(guò)軸承座固定在支架上，圍油欄卷在輥上；液壓馬達(dá)具有自鎖功能，即在運(yùn)行過(guò)程中，停車可自動(dòng)進(jìn)行剎車，防止卷繞機(jī)空轉(zhuǎn)、滑車現(xiàn)象產(chǎn)生。

卷繞機(jī)液壓馬達(dá)配有液壓快速接頭，可通過(guò)3條液壓軟管與液壓站液壓動(dòng)力接頭快速連接，從而實(shí)現(xiàn)液壓控制。

圖2 圍油欄液壓卷繞機(jī)

1.2.2 卷繞機(jī)工作原理為：液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)卷軸轉(zhuǎn)動(dòng)，卷軸帶動(dòng)卷輥轉(zhuǎn)動(dòng)?？觳挤艊蜋诰砝@在卷繞機(jī)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(dòng)導(dǎo)進(jìn)導(dǎo)出排布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、工作原理

圖3 圍油欄液壓排布裝置

1.3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：圍油欄導(dǎo)向排布系統(tǒng)主要由絲杠、導(dǎo)向滑車、支架等組成，如圖3所示。工作時(shí)由卷繞機(jī)帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，絲杠推動(dòng)導(dǎo)向滑車移動(dòng)。

1.3.2 排布系統(tǒng)工作原理：圍油欄導(dǎo)向排布系統(tǒng)的絲杠與卷繞機(jī)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，圍油欄導(dǎo)向滑車在絲杠左邊時(shí)，滑車向右移動(dòng)，卷繞機(jī)每旋轉(zhuǎn)一圈，圍油欄導(dǎo)向滑車向右移動(dòng)圍油欄浮體直徑的距離，使圍油欄螺旋狀在卷繞機(jī)上均勻卷繞。

圖4 圍油欄液壓排布裝置絲杠螺紋端頭圖

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

圍油欄導(dǎo)向排布系統(tǒng)絲杠局部圖見(jiàn)圖4，絲杠的正向?qū)нM(jìn)螺紋絲與反向?qū)нM(jìn)螺紋絲在端部圓滑交匯，導(dǎo)向滑車隨絲杠移動(dòng)到端部后，絲杠系統(tǒng)自動(dòng)將導(dǎo)向滑車反方向?qū)нM(jìn)。

如果沒(méi)有該排布系統(tǒng)，圍油欄卷繞時(shí)在卷繞機(jī)的一個(gè)圈上堆積圍油欄，而卷繞機(jī)其他的地方圍油欄導(dǎo)不過(guò)去，需要人工調(diào)整，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，勞動(dòng)強(qiáng)度很大，圍油欄在卷繞機(jī)上也難以卷繞均勻，更談不上美觀。

1.4 液壓動(dòng)力站、電控液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、工作原理

1.4.1 電機(jī)型（或柴油機(jī)型）液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：由電機(jī)（或柴油機(jī)）、液壓油泵、油箱、吸油濾油器、回油濾油器、液壓油管系統(tǒng)、架體等組成。電機(jī)型液壓站主要用于專用工作船上，設(shè)置在船艙內(nèi)。柴油機(jī)型液壓站主要用于非專用工作船或碼頭、工作平臺(tái)等缺乏電力的場(chǎng)合。

電控液壓控制系統(tǒng)由電控溢流閥、電控調(diào)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(guò)液壓油管與卷繞機(jī)液壓馬達(dá)接口連接，能靈活控制液壓卷繞機(jī)和排布系統(tǒng)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、快轉(zhuǎn)、慢轉(zhuǎn)、停止等操作，從而確保圍油欄自動(dòng)從卷繞機(jī)上導(dǎo)出，自動(dòng)下水和自動(dòng)將圍油欄從水面導(dǎo)進(jìn)到卷繞機(jī)上，自動(dòng)回收儲(chǔ)存圍油欄。

1.4.2 液壓站工作原理：由電機(jī)（或柴油機(jī)）帶動(dòng)液壓油泵工作，產(chǎn)生高壓液油，通過(guò)液壓控制系統(tǒng)、液壓油管，驅(qū)動(dòng)卷繞機(jī)的液壓馬達(dá)等工作。液壓控制系統(tǒng)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(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制圍油欄布設(shè)下水和回收卷取。

1.4.3 液壓原理見(jiàn)下圖

圖5 快布放圍油欄卷繞機(jī)、液壓站液壓原理圖

2 使用簡(jiǎn)要說(shuō)明

圍油欄導(dǎo)出、布放下水：通過(guò)設(shè)置在駕駛艙內(nèi)操作面板，啟動(dòng)按鈕控制液壓站啟動(dòng)工作，通過(guò)電控電磁閥，啟動(dòng)卷繞機(jī)和圍油欄導(dǎo)向排布系統(tǒng)工作，圍油欄即可從卷繞機(jī)上均勻的導(dǎo)出、快速下水。

圍油欄導(dǎo)進(jìn)、卷繞機(jī)卷繞：圍油欄回收時(shí)，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(dòng)控制裝備的卷繞機(jī)上，然后通過(guò)設(shè)置在駕駛艙內(nèi)操作面板操作按鈕、液壓站電磁閥，控制卷繞機(jī)和圍油欄排布系統(tǒng)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(jī)上。

3 應(yīng)用前景

該裝備設(shè)有圍油欄導(dǎo)向排布系統(tǒng)，主要用于圍油欄應(yīng)急布放，可自動(dòng)進(jìn)行圍油欄布放下水和回收，同時(shí)圍油欄無(wú)需充氣，無(wú)需輔助人員，圍油欄布放回收速度快，一般可在5～6分鐘內(nèi)完成布設(shè)下水，操作方便，不占用人工，同時(shí)圍油欄在卷繞機(jī)上卷繞分布均勻美觀，特別適應(yīng)于突發(fā)性事故溢油的應(yīng)急圍控。

而普通應(yīng)急型的充氣圍油欄，由于需要向圍油欄的每個(gè)浮室內(nèi)充氣，還要人工輔助調(diào)整圍油欄下水或卷繞姿態(tài)，一般需要操作人員5人以上，布放時(shí)間一般需要30～60分鐘。圍油欄回收時(shí)也需要人工逐個(gè)氣室放氣，時(shí)間長(zhǎng)，占用人工多。

該裝備通過(guò)電控液壓動(dòng)力站、卷繞機(jī)、圍油欄導(dǎo)進(jìn)導(dǎo)出排布系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圍油欄布放回收自動(dòng)化控制，是目前水面溢油圍控最先進(jìn)的現(xiàn)代化設(shè)備之一。是普通應(yīng)急型充氣圍油欄的更新?lián)Q代產(chǎn)品，市場(chǎng)潛力極大。

[1]桂客.海上溢油污染的危害及防治措施 [J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì).2011,(11):46-50.

[2]柳婷婷,田珊珊.海上溢油事故處理未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)水運(yùn).2006,(04):27-29.

[3]裴玉起,儲(chǔ)勝利,杜民,等.溢油污染處置技術(shù)現(xiàn)狀分析[J].油氣田環(huán)境保護(hù).2011,(02):18-22.

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

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

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