溢油應(yīng)急卸載泵多功能改造

孫亞龍 于盈 姜書成

摘 要：隨著港口經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，船舶交通流量與日俱增，石油需求量日益增強(qiáng)，隨之而來的海上溢油事故也越來越頻繁，給經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、生態(tài)帶來嚴(yán)重?fù)p失和破壞，對各國環(huán)保能力提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。本文主要介紹將大連航標(biāo)處原有的功能單一的TDS200應(yīng)急卸載泵設(shè)備經(jīng)技術(shù)改造為多功能收油機(jī)的過程，整合現(xiàn)有資源，充分發(fā)揮應(yīng)急資源效能。

關(guān)鍵詞：溢油；應(yīng)急卸載泵；技術(shù)改造；收油機(jī)

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

近年來，隨著溢油清污等應(yīng)急反應(yīng)職責(zé)的增加，航標(biāo)處的工作職責(zé)有了新的變化和延伸。提高航海保障能力，提升溢油應(yīng)急反應(yīng)的工作質(zhì)量和水平，已成為航標(biāo)管理工作的一項(xiàng)重要而緊迫的任務(wù)。

1 改造背景和意義

1.1溢油處置和溢油機(jī)械回收設(shè)備介紹

目前，溢油應(yīng)急處置過程中主要使用的方法包括：應(yīng)急卸載處置、溢油圍控處置、溢油機(jī)械回收處置、溢油化學(xué)清除處置、油污儲運(yùn)處置等。溢油機(jī)械回收設(shè)備簡稱收油機(jī)，收油機(jī)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(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的溢油回收機(jī)械裝置。收油機(jī)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(jī)；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(jī)；③利用油和水的水力學(xué)性能，主要是動(dòng)態(tài)斜面收油機(jī)；④機(jī)械撈取，主要是真空收油機(jī)等。堰式收油機(jī)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(nèi)，然后通過抽油泵將回收的油水混合物過駁到存儲設(shè)備中。

1.2改造意義

大連航標(biāo)處溢油應(yīng)急設(shè)備庫現(xiàn)有兩套TDS200應(yīng)急卸載泵，該卸載泵屬于螺桿泵，適應(yīng)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(xué)品的過駁以及轉(zhuǎn)運(yùn)等，功能單一。為確保航運(yùn)經(jīng)濟(jì)綠色可持續(xù)發(fā)展，加強(qiáng)海上溢油應(yīng)急能力的建設(shè)和完善，整合現(xiàn)有應(yīng)急資源，充分發(fā)揮現(xiàn)有應(yīng)急資源的效能，對現(xiàn)有應(yīng)急卸載泵進(jìn)行多功能改造，使單一的應(yīng)急卸載泵改造成為一套完整的收油機(jī)而且可以不影響卸載泵的功能。溢油應(yīng)急卸載泵的改造不僅可以提高大連航標(biāo)處溢油應(yīng)急處置能力，而且可以改變設(shè)備庫內(nèi)沒有化學(xué)品處置設(shè)備的現(xiàn)狀，為大連近海海域的化學(xué)品處置增添新式武器。

2 改造方案

2.1總體設(shè)計(jì)思路

TDS200螺桿式應(yīng)急卸載泵是直立結(jié)構(gòu)，適應(yīng)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(jī)作業(yè)中作為輸油泵使用，將具有單一過駁功能的應(yīng)急卸載泵進(jìn)行多功能改造，根據(jù)對國內(nèi)外現(xiàn)有溢油應(yīng)急處置設(shè)備的研究，決定對溢油應(yīng)急卸載泵進(jìn)行收油機(jī)化改造，增加溢油應(yīng)急卸載泵的收油功能，將其改造為堰式收油機(jī)。

針對應(yīng)急卸載泵的功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在不改變泵頭結(jié)構(gòu)的前提下，參考國際先進(jìn)的堰式收油機(jī)的結(jié)構(gòu)，增加浮動(dòng)圍堰、集油井、浮體三個(gè)主要部件，再通過連接支架進(jìn)行連接，并利用該螺桿式卸載泵獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，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(hù)泵體的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和延長泵頭的使用壽命，最后配合動(dòng)力站和管線就可以組成一個(gè)堰式收油機(jī)。改造方案中，對卸載泵的主體結(jié)構(gòu)不進(jìn)行改動(dòng)，只是通過各組件的連接，使單一的應(yīng)急卸載泵變成一套完整的收油機(jī)而且可以不影響卸載泵的功能。

2.2TDS200堰式收油機(jī)詳細(xì)設(shè)計(jì)方案

2.2.1設(shè)計(jì)原理

TDS200堰式收油機(jī)根據(jù)油、水密度差別，利用重力原理使油與水進(jìn)行分離，堰唇在沒有工作時(shí)，漂浮在水面以上，浮油和水都不能通過堰唇，當(dāng)工作時(shí)，由于輸油泵的振動(dòng)引起了跟泵體相連的波紋管的上下浮動(dòng)，波紋管上端與堰唇相連，因此堰唇也會隨之上下浮動(dòng)，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(nèi)，然后通過抽油泵將回收的油水混合物過駁到存儲設(shè)備中。

2.2.2整體設(shè)計(jì)

堰式收油機(jī)主要由收油頭、液壓動(dòng)力系統(tǒng)、液壓管線、排放管線組成，本文改造方案主要設(shè)計(jì)圍堰、浮體、連接框架和集油井等結(jié)構(gòu)。方案整體擬采用能夠獨(dú)立浮動(dòng)的浮力支撐系統(tǒng)，主要由支撐框架和三個(gè)浮體組成，浮體可以通過連接框架跟TDS200卸載泵連接成一個(gè)整體，TDS200卸載泵位于三個(gè)浮體中心位置，豎直放置在浮力系統(tǒng)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(shè)計(jì)排放底座的目的是收油機(jī)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(jié)接頭與排放管連接；設(shè)計(jì)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(nèi)的污油泄漏，必須在法蘭位置設(shè)計(jì)密封墊；集油井中部擬采用可以浮動(dòng)的橡膠波紋管設(shè)計(jì)，方便堰唇上下浮動(dòng)，利于水面油污的回收；集油堰上部堰唇采用環(huán)形設(shè)計(jì)，方便水面溢油流入集油堰中。

2.2.3集油井設(shè)計(jì)

集油井整體由上部堰唇、中部可浮動(dòng)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(qiáng)固定。集油井的設(shè)計(jì)方便通過控制抽油泵的運(yùn)轉(zhuǎn)自動(dòng)調(diào)節(jié)集油堰上下浮動(dòng)，方便水面浮油流入集油井內(nèi)。

（1）堰唇設(shè)計(jì)。堰唇采用環(huán)形設(shè)計(jì)，選用玻璃纖維強(qiáng)化聚酯材料，所選材質(zhì)較輕且強(qiáng)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(dá)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(shè)計(jì)很重要，要保證圍堰在水中漂浮時(shí)，可以帶動(dòng)下部波紋管浮動(dòng)伸展75%左右，泵開始工作后，圍堰在波紋管的帶動(dòng)下在水面上下浮動(dòng)，浮油可以流進(jìn)集油井內(nèi)。

（2）橡膠波紋管設(shè)計(jì)。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(xué)和抗磨損性，采用波紋設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)，在水中工作時(shí)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(dòng)下，波紋管可以帶動(dòng)圍堰在水面位置上下浮動(dòng)。

（3）集油槽設(shè)計(jì)。集油槽選用不銹鋼材料焊接制成，采用錐臺圓盤型設(shè)計(jì)，便于油品的聚積，底部焊接法蘭與抽油泵進(jìn)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(shè)計(jì)

抽油泵使用的是TDS200卸載泵，將卸載泵設(shè)計(jì)成豎直放置，進(jìn)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(jìn)給螺桿可切透油層并進(jìn)行泵抽，抽油泵上部中間設(shè)有吊環(huán)，方便收油機(jī)的整體吊裝。

2.3.5連接框架設(shè)計(jì)

連接支撐框架選用不銹鋼材質(zhì)，具有良好的強(qiáng)度和防腐性。連接支撐框架采用對稱的正三角形設(shè)計(jì)，具有更高的強(qiáng)度和穩(wěn)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(gè)固定點(diǎn)配有吊環(huán)，方便吊裝及收油時(shí)的定位控制。三根不銹鋼彎管設(shè)計(jì)有三組插銷定位孔，用于三個(gè)浮體的定位。

2.3.6浮體設(shè)計(jì)

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(qiáng)度和防油防腐性能。三個(gè)浮體采用類圓柱型設(shè)計(jì)，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(huán)境下對浮筒的調(diào)節(jié)。確定收油機(jī)重心與浮心，計(jì)算連接支撐框架上浮體定位銷的位置，計(jì)算收油機(jī)所需浮力。

2.3.7設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)，上部與抽油泵排放口利用法蘭用螺栓連接，側(cè)面開口焊有排放短管并配有快速接頭。此設(shè)計(jì)利于油品的排放，使抽油泵和排放短管內(nèi)無油污殘留；排放接頭選用標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)急卸載泵改造為收油頭，將組裝好的收油頭配合動(dòng)力系統(tǒng)和管線就變成了一臺堰式收油機(jī)。

3總結(jié)

本文詳細(xì)介紹了將大連航標(biāo)處原有的功能單一的TDS200應(yīng)急卸載泵設(shè)備經(jīng)技術(shù)改造為多功能收油機(jī)的過程，應(yīng)急卸載泵多功能改造不僅使設(shè)備具備了堰式收油機(jī)的性能，也保持了原有卸載泵的功能，實(shí)現(xiàn)了卸載泵與堰式收油機(jī)之間的快速轉(zhuǎn)換，緩解重新購置堰式收油機(jī)的資金壓力，并且減小了設(shè)備增加帶來的管理和維護(hù)壓力，充分發(fā)揮了原有應(yīng)急資源的利用率，從而達(dá)到提高海上溢油應(yīng)急處置能力，保證航運(yùn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的最終目標(biāo)。TDS200堰式收油機(jī)適用于內(nèi)河和沿海港口的水面，可配備海事局應(yīng)急設(shè)備庫、油品碼頭及油品化工企業(yè)等。通過組件的安裝，免去購置新收油機(jī)的費(fèi)用，提高設(shè)備的使用率，減少設(shè)備總數(shù)，從而降低總的維護(hù)保養(yǎng)及儲存費(fèi)用，對一些具有此類溢油應(yīng)急卸載泵，而缺少資金進(jìn)行收油機(jī)購置的單位具有積極意義。

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