围油栏布放回收自动控制装备的开发与应用

刘宗江 王世刚

（青岛华海环保工业有限公司 山东青岛黄岛区 266400）

石油工业和海上运输业的迅速发展，特别是石油产品的运输、海上石油的钻采等，发生水域溢油污染事件不断增加，严重地威胁了海洋及其它水域的生态环境[1]。

事故发生有极大的偶然性和突发性，水面溢油也存在扩散迅速，污染面积快速扩展的问题。目前国内应用的围油栏，自动化程度较低，需要一定数量的操作人员现场操作，不能满足现代条件下快速、高效围控、处理水域溢油的需要。因海上作业具有特殊性，受风浪流等海况影响，现场操作难度大，劳动强度高，人员相对有限，工作效率难于提高。

围油栏布放回收自动控制装备，采用电控液压技术，创新设计了电控液压卷绕机、液压动力站、液压控制系统、自动导进导出排布系统等。确保围油栏储存运输方便，操作简捷，自动化程度高，无需现场操作人员，大大提高工作效率，特别适应于突发性事故溢油的应急围控的需要[2-3]。

1 结构设计及工作原理介绍

该装备创新设计了操作面板电控系统、电控液压动力站、电控液压卷绕机、电控自动导向排布系统等。

1.1 该装备工作原理

图1 围油栏卷绕机、液压排布装置工作示意图

操作面板设置在驾驶舱内，通过面板上的启动按钮控制液压站启动工作。面板上的卷绕按钮，通过电控液压电磁阀，控制卷绕机正转反转，进行围油栏的导进导出。围油栏导向排布系统的丝杠与卷绕机同步转动，卷绕机每旋转一圈，围油栏导向滑车移动围油栏浮体直径的距离，使围油栏螺旋状在卷绕机上均匀卷绕。

1.2 液压卷绕机的设计、工作原理

1.2.1 结构设计：液压卷绕机采用卷辊、支架结构，通过液压马达、链轮系统带动卷绕机卷辊工作。卷辊轴通过轴承座固定在支架上，围油栏卷在辊上；液压马达具有自锁功能，即在运行过程中，停车可自动进行刹车，防止卷绕机空转、滑车现象产生。

卷绕机液压马达配有液压快速接头，可通过3条液压软管与液压站液压动力接头快速连接，从而实现液压控制。

图2 围油栏液压卷绕机

1.2.2 卷绕机工作原理为：液压马达驱动卷轴转动，卷轴带动卷辊转动。快布放围油栏卷绕在卷绕机的卷辊上，由液压站控制围油栏的布放和回收。

1.3 围油栏自动导进导出排布系统的设计、工作原理

图3 围油栏液压排布装置

1.3.1 结构设计：围油栏导向排布系统主要由丝杠、导向滑车、支架等组成，如图3所示。工作时由卷绕机带动丝杠旋转，丝杠推动导向滑车移动。

1.3.2 排布系统工作原理：围油栏导向排布系统的丝杠与卷绕机同步转动，围油栏导向滑车在丝杠左边时，滑车向右移动，卷绕机每旋转一圈，围油栏导向滑车向右移动围油栏浮体直径的距离，使围油栏螺旋状在卷绕机上均匀卷绕。

图4 围油栏液压排布装置丝杠螺纹端头图

当围油栏卷绕到卷绕机右边端部时，滑车滑道正向丝杠与反向丝杠交接处，自动将滑车导向反丝，滑车自动反向移动（相左移动），卷绕机每旋转一圈，滑车向左移动围油栏浮体直径的距离，使回收的围油栏螺旋状在卷绕机上均匀卷绕（围油栏导出时依次导出下水）。围油栏依次来回均匀排布，围油栏在卷绕机上卷绕分布均匀美观。

围油栏导向排布系统丝杠局部图见图4，丝杠的正向导进螺纹丝与反向导进螺纹丝在端部圆滑交汇，导向滑车随丝杠移动到端部后，丝杠系统自动将导向滑车反方向导进。

如果没有该排布系统，围油栏卷绕时在卷绕机的一个圈上堆积围油栏，而卷绕机其他的地方围油栏导不过去，需要人工调整，费时费力，劳动强度很大，围油栏在卷绕机上也难以卷绕均匀，更谈不上美观。

1.4 液压动力站、电控液压控制系统的设计、工作原理

1.4.1 电机型（或柴油机型）液压站结构设计：由电机（或柴油机）、液压油泵、油箱、吸油滤油器、回油滤油器、液压油管系统、架体等组成。电机型液压站主要用于专用工作船上，设置在船舱内。柴油机型液压站主要用于非专用工作船或码头、工作平台等缺乏电力的场合。

电控液压控制系统由电控溢流阀、电控调速阀、电控液压换向阀（或采用电控多功能组合阀）等组成。液压站通过液压油管与卷绕机液压马达接口连接，能灵活控制液压卷绕机和排布系统的正转、反转、快转、慢转、停止等操作，从而确保围油栏自动从卷绕机上导出，自动下水和自动将围油栏从水面导进到卷绕机上，自动回收储存围油栏。

1.4.2 液压站工作原理：由电机（或柴油机）带动液压油泵工作，产生高压液油，通过液压控制系统、液压油管，驱动卷绕机的液压马达等工作。液压控制系统可采用手控阀人工控制，也可采用电控多功能组合阀由按钮电控或通过计算机自动控制围油栏布设下水和回收卷取。

1.4.3 液压原理见下图

图5 快布放围油栏卷绕机、液压站液压原理图

2 使用简要说明

围油栏导出、布放下水：通过设置在驾驶舱内操作面板，启动按钮控制液压站启动工作，通过电控电磁阀，启动卷绕机和围油栏导向排布系统工作，围油栏即可从卷绕机上均匀的导出、快速下水。

围油栏导进、卷绕机卷绕：围油栏回收时，由船的工作人员，捞出围油栏拖带缆绳的浮球，将缆绳固定在围油栏布放回收自动控制装备的卷绕机上，然后通过设置在驾驶舱内操作面板操作按钮、液压站电磁阀，控制卷绕机和围油栏排布系统工作，围油栏即可依次快速便捷、螺旋状均匀地卷绕在卷绕机上。

3 应用前景

该装备设有围油栏导向排布系统，主要用于围油栏应急布放，可自动进行围油栏布放下水和回收，同时围油栏无需充气，无需辅助人员，围油栏布放回收速度快，一般可在5～6分钟内完成布设下水，操作方便，不占用人工，同时围油栏在卷绕机上卷绕分布均匀美观，特别适应于突发性事故溢油的应急围控。

而普通应急型的充气围油栏，由于需要向围油栏的每个浮室内充气，还要人工辅助调整围油栏下水或卷绕姿态，一般需要操作人员5人以上，布放时间一般需要30～60分钟。围油栏回收时也需要人工逐个气室放气，时间长，占用人工多。

该装备通过电控液压动力站、卷绕机、围油栏导进导出排布系统，实现围油栏布放回收自动化控制，是目前水面溢油围控最先进的现代化设备之一。是普通应急型充气围油栏的更新换代产品，市场潜力极大。

[1]桂客.海上溢油污染的危害及防治措施 [J].环境保护与循环经济.2011,(11):46-50.

[2]柳婷婷,田珊珊.海上溢油事故处理未来发展趋势[J].中国水运.2006,(04):27-29.

[3]裴玉起,储胜利,杜民,等.溢油污染处置技术现状分析[J].油气田环境保护.2011,(02):18-22.

[4]王淑美,赵玉箱,鄂海亮.溢油应急培训教程[M].北京.人民交通出版社.2004,(5):26-46.

[5]交通部科学研究院.海上溢油应急反应手册 [M].2001,(5):20-36.

[6]交通部科学研究院.海上溢油应急防治设备应用汇编[M].1997,4(1):28.