溢油应急卸载泵多功能改造
孙亚龙 于盈 姜书成
摘 要：随着港口经济的快速发展，船舶交通流量与日俱增，石油需求量日益增强，随之而来的海上溢油事故也越来越频繁，给经济、环境、生态带来严重损失和破坏，对各国环保能力提出严峻挑战。本文主要介绍将大连航标处原有的功能单一的TDS200应急卸载泵设备经技术改造为多功能收油机的过程，整合现有资源，充分发挥应急资源效能。
关键词：溢油；应急卸载泵；技术改造；收油机
中图分类号：X55 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）9-0021-02
近年来，随着溢油清污等应急反应职责的增加，航标处的工作职责有了新的变化和延伸。提高航海保障能力，提升溢油应急反应的工作质量和水平，已成为航标管理工作的一项重要而紧迫的任务。
1 改造背景和意义
1.1溢油处置和溢油机械回收设备介绍
目前，溢油应急处置过程中主要使用的方法包括：应急卸载处置、溢油围控处置、溢油机械回收处置、溢油化学清除处置、油污储运处置等。溢油机械回收设备简称收油机，收油机是专门用于去除水面溢油或油水混合物而不改变其物理性质和化学性质的溢油回收机械装置。收油机溢油回收原理主要有以下几类：①利用油和水的密度差别，主要是堰式收油机；②利用油对某些材料吸附性能差别，主要是刷式、盘式和筒式收油机；③利用油和水的水力学性能，主要是动态斜面收油机；④机械捞取，主要是真空收油机等。堰式收油机是利用重力使油从水面上分离，堰唇刚好处于溢油与水的分界线下，使油能从水面通过堰唇流入集油槽内，然后通过抽油泵将回收的油水混合物过驳到存储设备中。
1.2改造意义
大连航标处溢油应急设备库现有两套TDS200应急卸载泵，该卸载泵属于螺杆泵，适应于黏度不大于106CST的多种液体包括原油、燃料油等溢油以及部分化学品的过驳以及转运等，功能单一。为确保航运经济绿色可持续发展，加强海上溢油应急能力的建设和完善，整合现有应急资源，充分发挥现有应急资源的效能，对现有应急卸载泵进行多功能改造，使单一的应急卸载泵改造成为一套完整的收油机而且可以不影响卸载泵的功能。溢油应急卸载泵的改造不仅可以提高大连航标处溢油应急处置能力，而且可以改变设备库内没有化学品处置设备的现状，为大连近海海域的化学品处置增添新式武器。
2 改造方案
2.1总体设计思路
TDS200螺杆式应急卸载泵是直立结构，适应于大部分原油及其油类衍生品的过驳，而且在很多大型收油机作业中作为输油泵使用，将具有单一过驳功能的应急卸载泵进行多功能改造，根據对国内外现有溢油应急处置设备的研究，决定对溢油应急卸载泵进行收油机化改造，增加溢油应急卸载泵的收油功能，将其改造为堰式收油机。
针对应急卸载泵的功能和结构特点，在不改变泵头结构的前提下，参考国际先进的堰式收油机的结构，增加浮动围堰、集油井、浮体三个主要部件，再通过连接支架进行连接，并利用该螺杆式卸载泵独特的结构，将该泵头置于堰唇下部，并巧妙利用堰唇与泵体之间形成的空间作为集油井，保护泵体的正常运转和延长泵头的使用寿命，最后配合动力站和管线就可以组成一个堰式收油机。改造方案中，对卸载泵的主体结构不进行改动，只是通过各组件的连接，使单一的应急卸载泵变成一套完整的收油机而且可以不影响卸载泵的功能。
2.2TDS200堰式收油机详细设计方案
2.2.1设计原理
TDS200堰式收油机根据油、水密度差别，利用重力原理使油与水进行分离，堰唇在没有工作时，漂浮在水面以上，浮油和水都不能通过堰唇，当工作时，由于输油泵的振动引起了跟泵体相连的波纹管的上下浮动，波纹管上端与堰唇相连，因此堰唇也会随之上下浮动，从而刚好处于溢油与水的分界线下，使油能从水面通过堰唇流入集油槽内，然后通过抽油泵将回收的油水混合物过驳到存储设备中。
2.2.2整体设计
堰式收油机主要由收油头、液压动力系统、液压管线、排放管线组成，本文改造方案主要设计围堰、浮体、连接框架和集油井等结构。方案整体拟采用能够独立浮动的浮力支撑系统，主要由支撑框架和三个浮体组成，浮体可以通过连接框架跟TDS200卸载泵连接成一个整体，TDS200卸载泵位于三个浮体中心位置，竖直放置在浮力系统中心位置，吸入口朝上，排放口向下，与排放部分底座通过法兰连接，设计排放底座的目的是收油机可以在地面上安放，增加泵头与地面的接触面积，排放部分出口拟采用快速连结接头与排放管连接；设计集油井下部与TDS200卸载泵吸入口法兰连接，方便拆卸，为了避免集油井内的污油泄漏，必须在法兰位置设计密封垫；集油井中部拟采用可以浮动的橡胶波纹管设计，方便堰唇上下浮动，利于水面油污的回收；集油堰上部堰唇采用环形设计，方便水面溢油流入集油堰中。
2.2.3集油井设计
集油井整体由上部堰唇、中部可浮动橡胶波纹管、下部集油槽三部分组装而成，连接处用不锈钢卡箍固定，并打孔用螺栓加强固定。集油井的设计方便通过控制抽油泵的运转自动调节集油堰上下浮动，方便水面浮油流入集油井内。
（1）堰唇设计。堰唇采用环形设计，选用玻璃纤维强化聚酯材料，所选材质较轻且强度大，易于堰唇漂浮在水面，并保证了良好的随波性能；表面喷涂防油防腐聚氨酯涂料并做抛光处理，以达到较高的表面光洁度，方便水面油污的流入和工作后的清洁工作，围堰的体积设计很重要，要保证围堰在水中漂浮时，可以带动下部波纹管浮动伸展75%左右，泵开始工作后，围堰在波纹管的带动下在水面上下浮动，浮油可以流进集油井内。
（2）橡胶波纹管设计。波纹管选用双层氯丁橡胶材料制成，该材料具有良好的防油防腐防化学和抗磨损性，采用波纹设计，中间加不锈钢钢圈，保证了良好的随波性能和弹性，不锈钢耐腐蚀性较好；可折叠波纹管设计，在水中工作时堰唇在水的浮力作用下将波纹管展开，增加集油井体积，更有利于油品的聚积和回收速率的提高，波纹管上部要与围堰连接，下部与集油井连接，波纹管的伸展长度非常重要，要保证在泵振动下，波纹管可以带动围堰在水面位置上下浮动。
（3）集油槽设计。集油槽选用不锈钢材料焊接制成，采用锥台圆盘型设计，便于油品的聚积，底部焊接法兰与抽油泵进油口采用螺栓连接，法兰下面使用密封垫，保证法兰与抽油泵的密封。
2.3.4抽油泵设计
抽油泵使用的是TDS200卸载泵，将卸载泵设计成竖直放置，进油口向上排油口向下，上部通过法兰与集油井螺栓连接，下部与卸载泵底座螺栓连接，立式固定泵的长进给螺杆可切透油层并进行泵抽，抽油泵上部中间设有吊环，方便收油机的整体吊装。
2.3.5连接框架设计
连接支撑框架选用不锈钢材质，具有良好的强度和防腐性。连接支撑框架采用对称的正三角形设计，具有更高的强度和稳定性。连接支撑框架由三根不锈钢弯管与卸载泵底座通过螺栓连接，上部与三根横轴螺栓固定，且顶部三个固定点配有吊环，方便吊装及收油時的定位控制。三根不锈钢弯管设计有三组插销定位孔，用于三个浮体的定位。
2.3.6浮体设计
浮体选用防油防腐聚氨酯材料制成，该材料制成的浮体有良好的强度和防油防腐性能。三个浮体采用类圆柱型设计，中间有圆孔，不锈钢立柱可以方便地穿过，并用上、下插销固定。插销孔位置有三组，位于不同高度，有利于在不同水域工作环境下对浮筒的调节。确定收油机重心与浮心，计算连接支撑框架上浮体定位销的位置，计算收油机所需浮力。
2.3.7设计排放部分
排放部分由抽油泵底座和排放接头组成。抽油泵底座采用类半球形设计，上部与抽油泵排放口利用法兰用螺栓连接，侧面开口焊有排放短管并配有快速接头。此设计利于油品的排放，使抽油泵和排放短管内无油污残留；排放接头选用标准4寸快速接头，方便与排放管的连接。
将制作好的各组件连接起来，TDS200应急卸载泵改造为收油头，将组装好的收油头配合动力系统和管线就变成了一台堰式收油机。
3总结
本文详细介绍了将大连航标处原有的功能单一的TDS200应急卸载泵设备经技术改造为多功能收油机的过程，应急卸载泵多功能改造不仅使设备具备了堰式收油机的性能，也保持了原有卸载泵的功能，实现了卸载泵与堰式收油机之间的快速转换，缓解重新购置堰式收油机的资金压力，并且减小了设备增加带来的管理和维护压力，充分发挥了原有应急资源的利用率，从而达到提高海上溢油应急处置能力，保证航运经济可持续发展的最终目标。TDS200堰式收油机适用于内河和沿海港口的水面，可配备海事局应急设备库、油品码头及油品化工企业等。通过组件的安装，免去购置新收油机的费用，提高设备的使用率，减少设备总数，从而降低总的维护保养及储存费用，对一些具有此类溢油应急卸载泵，而缺少资金进行收油机购置的单位具有积极意义。
参考文献：
[1]邹云飞，丁敏，张鹏.收油机回收速率与回收效率性能检测方法研究[J].环境工程，2014，32S1：920-921+927.
[2]邹云飞，张德文，甘澍霆.海上重大溢油回收、油水分离与储运集成工艺[J].中国航海，2017，4001：110-113.
[3]孙伟博，张彦明，蒲子芳，熊广伟，尹冬冬，郑国栋.港口溢油应急处置技术探讨[J].环境工程，2015，33S1：971-974+984.
摘 要：随着港口经济的快速发展，船舶交通流量与日俱增，石油需求量日益增强，随之而来的海上溢油事故也越来越频繁，给经济、环境、生态带来严重损失和破坏，对各国环保能力提出严峻挑战。本文主要介绍将大连航标处原有的功能单一的TDS200应急卸载泵设备经技术改造为多功能收油机的过程，整合现有资源，充分发挥应急资源效能。
关键词：溢油；应急卸载泵；技术改造；收油机
中图分类号：X55 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）9-0021-02
近年来，随着溢油清污等应急反应职责的增加，航标处的工作职责有了新的变化和延伸。提高航海保障能力，提升溢油应急反应的工作质量和水平，已成为航标管理工作的一项重要而紧迫的任务。
1 改造背景和意义
1.1溢油处置和溢油机械回收设备介绍
目前，溢油应急处置过程中主要使用的方法包括：应急卸载处置、溢油围控处置、溢油机械回收处置、溢油化学清除处置、油污储运处置等。溢油机械回收设备简称收油机，收油机是专门用于去除水面溢油或油水混合物而不改变其物理性质和化学性质的溢油回收机械装置。收油机溢油回收原理主要有以下几类：①利用油和水的密度差别，主要是堰式收油机；②利用油对某些材料吸附性能差别，主要是刷式、盘式和筒式收油机；③利用油和水的水力学性能，主要是动态斜面收油机；④机械捞取，主要是真空收油机等。堰式收油机是利用重力使油从水面上分离，堰唇刚好处于溢油与水的分界线下，使油能从水面通过堰唇流入集油槽内，然后通过抽油泵将回收的油水混合物过驳到存储设备中。
1.2改造意义
大连航标处溢油应急设备库现有两套TDS200应急卸载泵，该卸载泵属于螺杆泵，适应于黏度不大于106CST的多种液体包括原油、燃料油等溢油以及部分化学品的过驳以及转运等，功能单一。为确保航运经济绿色可持续发展，加强海上溢油应急能力的建设和完善，整合现有应急资源，充分发挥现有应急资源的效能，对现有应急卸载泵进行多功能改造，使单一的应急卸载泵改造成为一套完整的收油机而且可以不影响卸载泵的功能。溢油应急卸载泵的改造不仅可以提高大连航标处溢油应急处置能力，而且可以改变设备库内没有化学品处置设备的现状，为大连近海海域的化学品处置增添新式武器。
2 改造方案
2.1总体设计思路
TDS200螺杆式应急卸载泵是直立结构，适应于大部分原油及其油类衍生品的过驳，而且在很多大型收油机作业中作为输油泵使用，将具有单一过驳功能的应急卸载泵进行多功能改造，根據对国内外现有溢油应急处置设备的研究，决定对溢油应急卸载泵进行收油机化改造，增加溢油应急卸载泵的收油功能，将其改造为堰式收油机。
针对应急卸载泵的功能和结构特点，在不改变泵头结构的前提下，参考国际先进的堰式收油机的结构，增加浮动围堰、集油井、浮体三个主要部件，再通过连接支架进行连接，并利用该螺杆式卸载泵独特的结构，将该泵头置于堰唇下部，并巧妙利用堰唇与泵体之间形成的空间作为集油井，保护泵体的正常运转和延长泵头的使用寿命，最后配合动力站和管线就可以组成一个堰式收油机。改造方案中，对卸载泵的主体结构不进行改动，只是通过各组件的连接，使单一的应急卸载泵变成一套完整的收油机而且可以不影响卸载泵的功能。
2.2TDS200堰式收油机详细设计方案
2.2.1设计原理
TDS200堰式收油机根据油、水密度差别，利用重力原理使油与水进行分离，堰唇在没有工作时，漂浮在水面以上，浮油和水都不能通过堰唇，当工作时，由于输油泵的振动引起了跟泵体相连的波纹管的上下浮动，波纹管上端与堰唇相连，因此堰唇也会随之上下浮动，从而刚好处于溢油与水的分界线下，使油能从水面通过堰唇流入集油槽内，然后通过抽油泵将回收的油水混合物过驳到存储设备中。
2.2.2整体设计
堰式收油机主要由收油头、液压动力系统、液压管线、排放管线组成，本文改造方案主要设计围堰、浮体、连接框架和集油井等结构。方案整体拟采用能够独立浮动的浮力支撑系统，主要由支撑框架和三个浮体组成，浮体可以通过连接框架跟TDS200卸载泵连接成一个整体，TDS200卸载泵位于三个浮体中心位置，竖直放置在浮力系统中心位置，吸入口朝上，排放口向下，与排放部分底座通过法兰连接，设计排放底座的目的是收油机可以在地面上安放，增加泵头与地面的接触面积，排放部分出口拟采用快速连结接头与排放管连接；设计集油井下部与TDS200卸载泵吸入口法兰连接，方便拆卸，为了避免集油井内的污油泄漏，必须在法兰位置设计密封垫；集油井中部拟采用可以浮动的橡胶波纹管设计，方便堰唇上下浮动，利于水面油污的回收；集油堰上部堰唇采用环形设计，方便水面溢油流入集油堰中。
2.2.3集油井设计
集油井整体由上部堰唇、中部可浮动橡胶波纹管、下部集油槽三部分组装而成，连接处用不锈钢卡箍固定，并打孔用螺栓加强固定。集油井的设计方便通过控制抽油泵的运转自动调节集油堰上下浮动，方便水面浮油流入集油井内。
（1）堰唇设计。堰唇采用环形设计，选用玻璃纤维强化聚酯材料，所选材质较轻且强度大，易于堰唇漂浮在水面，并保证了良好的随波性能；表面喷涂防油防腐聚氨酯涂料并做抛光处理，以达到较高的表面光洁度，方便水面油污的流入和工作后的清洁工作，围堰的体积设计很重要，要保证围堰在水中漂浮时，可以带动下部波纹管浮动伸展75%左右，泵开始工作后，围堰在波纹管的带动下在水面上下浮动，浮油可以流进集油井内。
（2）橡胶波纹管设计。波纹管选用双层氯丁橡胶材料制成，该材料具有良好的防油防腐防化学和抗磨损性，采用波纹设计，中间加不锈钢钢圈，保证了良好的随波性能和弹性，不锈钢耐腐蚀性较好；可折叠波纹管设计，在水中工作时堰唇在水的浮力作用下将波纹管展开，增加集油井体积，更有利于油品的聚积和回收速率的提高，波纹管上部要与围堰连接，下部与集油井连接，波纹管的伸展长度非常重要，要保证在泵振动下，波纹管可以带动围堰在水面位置上下浮动。
（3）集油槽设计。集油槽选用不锈钢材料焊接制成，采用锥台圆盘型设计，便于油品的聚积，底部焊接法兰与抽油泵进油口采用螺栓连接，法兰下面使用密封垫，保证法兰与抽油泵的密封。
2.3.4抽油泵设计
抽油泵使用的是TDS200卸载泵，将卸载泵设计成竖直放置，进油口向上排油口向下，上部通过法兰与集油井螺栓连接，下部与卸载泵底座螺栓连接，立式固定泵的长进给螺杆可切透油层并进行泵抽，抽油泵上部中间设有吊环，方便收油机的整体吊装。
2.3.5连接框架设计
连接支撑框架选用不锈钢材质，具有良好的强度和防腐性。连接支撑框架采用对称的正三角形设计，具有更高的强度和稳定性。连接支撑框架由三根不锈钢弯管与卸载泵底座通过螺栓连接，上部与三根横轴螺栓固定，且顶部三个固定点配有吊环，方便吊装及收油時的定位控制。三根不锈钢弯管设计有三组插销定位孔，用于三个浮体的定位。
2.3.6浮体设计
浮体选用防油防腐聚氨酯材料制成，该材料制成的浮体有良好的强度和防油防腐性能。三个浮体采用类圆柱型设计，中间有圆孔，不锈钢立柱可以方便地穿过，并用上、下插销固定。插销孔位置有三组，位于不同高度，有利于在不同水域工作环境下对浮筒的调节。确定收油机重心与浮心，计算连接支撑框架上浮体定位销的位置，计算收油机所需浮力。
2.3.7设计排放部分
排放部分由抽油泵底座和排放接头组成。抽油泵底座采用类半球形设计，上部与抽油泵排放口利用法兰用螺栓连接，侧面开口焊有排放短管并配有快速接头。此设计利于油品的排放，使抽油泵和排放短管内无油污残留；排放接头选用标准4寸快速接头，方便与排放管的连接。
将制作好的各组件连接起来，TDS200应急卸载泵改造为收油头，将组装好的收油头配合动力系统和管线就变成了一台堰式收油机。
3总结
本文详细介绍了将大连航标处原有的功能单一的TDS200应急卸载泵设备经技术改造为多功能收油机的过程，应急卸载泵多功能改造不仅使设备具备了堰式收油机的性能，也保持了原有卸载泵的功能，实现了卸载泵与堰式收油机之间的快速转换，缓解重新购置堰式收油机的资金压力，并且减小了设备增加带来的管理和维护压力，充分发挥了原有应急资源的利用率，从而达到提高海上溢油应急处置能力，保证航运经济可持续发展的最终目标。TDS200堰式收油机适用于内河和沿海港口的水面，可配备海事局应急设备库、油品码头及油品化工企业等。通过组件的安装，免去购置新收油机的费用，提高设备的使用率，减少设备总数，从而降低总的维护保养及储存费用，对一些具有此类溢油应急卸载泵，而缺少资金进行收油机购置的单位具有积极意义。
参考文献：
[1]邹云飞，丁敏，张鹏.收油机回收速率与回收效率性能检测方法研究[J].环境工程，2014，32S1：920-921+927.
[2]邹云飞，张德文，甘澍霆.海上重大溢油回收、油水分离与储运集成工艺[J].中国航海，2017，4001：110-113.
[3]孙伟博，张彦明，蒲子芳，熊广伟，尹冬冬，郑国栋.港口溢油应急处置技术探讨[J].环境工程，2015，33S1：971-974+984.
