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超声波海上平台微生物杀菌技术实现及应用

摘要:在我国从事海事活动和开发利用海洋资源的发展中,存在海洋污损生物对海洋设施的安全及其使用寿命难以预防,且造成的经济损失难以估算等一系列问题,对海洋石油开采生产造成不利的影响。本方案通过对海洋污损生物结构和生长的了解,使用超声波防爆控制系统设备,寻求了超声波杀死海生物的最佳功率,提高了超声波对海生物的杀死率,进而在海上石油平台进行推广,实现最佳的经济效益。

关键词:污损生物,海洋石油,超声波设备,控制系统

一、项目简介

       海洋污损生物是指栖息、附着及生长在船底、码头、浮标和各类人工设施上,对人类经济活动产生不利影响的动物、植物、微生物的总称。在海上平台,这些污损生物破坏金属结构表层,进而产生局部腐蚀,而较大型的污损生物会堵塞给排水管道等,严重影响了海洋设施的安全及使用寿命。图1为海洋污损生物堵塞管道现状。

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图1  海洋污损生物堵塞管道

       为了解决这一难题,中海油能源发展股份有限公司采油服务分公司选购了我们公司生产的超声波防爆自动控制设备,该设备可以消除海生物在海水管线内壁和滤网上的附着形成堵塞,还可以杀死海生物幼体,防止其透过滤网进入海水系统成长,在海水门远端造成污染堵塞。因此,运用该技术开展海洋污损生物防除实验研究具有重要的意义和美好的发展前景。图2为本控制系统的设备。

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图2  超声波防海生物设备


二、项目控制系统要求

       根据BZ28-2S海上平台提出的要求,超声波控制柜具有防爆功能,两个过滤器罐都安装4台超声波换能器,并且两者之间能互相切换,另外每个过滤器罐内的4台换能器还可以两者之间相互切换。另外,管道上面还要安装6台换能器,并且要求三三之间相互切换,这样两套超声波设备同时工作,可以发出6.5KW的功率,如果设备运行在最佳工作状态,对海生物的杀死可以起到良好的效果。


三、项目运行实施

       该项目已于2013年3月份在渤海28-2S平台正式投入运行,至目前为正,运行一切正常。通过设定超声波设备的最佳功率及现场设备运行的要求,对杀死海生物起到了很好的效果。


四、项目设备检测结果

       通过对现场工况的了解,我们做以下三种方案来检测运用超声波设备后对海生物的杀死率

          (1)超声波设备(2套)正常运行(设定功率70%)

          (2)超声波设备工作在最大功率

          (3)现场修改控制系统,让一个过滤器罐中的4台换能器同时工作;

       可以得出的结论如下:

          (1)超声波设备正常运行后,可以杀死海生物,超声波设备对海生物的杀死率为89.09%;

          (2)超声波设备增加功率到最大时(99%),对海生物杀死效果最好,超声波设备对海生物的杀死率为94.70%,杀死率提高5.61%;

          (3)修改后的控制系统,超声波设备对海生物的杀死率为96.02%,4台超声波设备同时工作时,杀死率提高了6.93%。

        现场检测结果表明:增大超声波设备功率后,海生物破损碎片粒径明显变小,表明增加功率后确实对生物产生了更大的损害。个体较大的海生物几乎没有活体,或者生命力较弱,但粒径较小的担轮幼虫、无节幼体等个体,还有活体且生命力较强,对于如何杀死个体极其微小的个体,我们的设备还待于进一步改善。

        经过9个月的超声波设备正常运行,现场发回了一些实际效果的照片如下图所示。从下图可以看到,超声波设备起到了良好的效果,运行9个月海水滤器罐管道几乎没有被污损生物残留物堵塞,说明了超声波设备对海生物的杀死效果较好,同时,也找到了适合杀死海生物的最佳功率,达到了防除污损生物的效果,进而可以在海上石油平台进行推广,实现最佳的经济效益。

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五、项目应用体会

       本设备采用杭州国彪超声设备有限公司(旗下杭州成功超声电源技术有限公司)生产的超声波数控V6.0设备,通过系统集成设计达到用户要求。此系统具有自动开机频率搜索,运行过程中自动跟踪频率,功率可调整等,如果设备出现问题可以及时断电,避免对整体控制系统造成影响。整个设备操作方面,无需设备开机前进行设置,全自动实现控制要求,系统稳定、可靠。