船舶压载水过滤系统及船舶的制作方法

本发明涉及船舶技术领域，尤其是涉及一种船舶压载水过滤系统及具有该系统的船舶。

背景技术：

imo(internationalmaritimeorganization,国际海事组织)于2004年颁布了《国际船舶压载水及沉淀物控制和管理公约》(以下简称公约)，公约明确提出了船舶压载水处理后的生物排放标准，截止到2016年9月8日，超过全球总吨位35％的imo成员国批准了该公约，这也意味着公约将在2017年9月8日正式生效。uscg(unitedstatescoastguard，美国海岸警卫队)在2013年正式颁布了“finalrule”，要求进入美国海域的远洋船舶在进行压载水排放前必须经过处理。基本上所有的压载水处理方法的第一步为过滤，为了保证压载的持续进行，需采用自动反冲洗过滤器，传统方式通过在过滤器出口安装调节阀控制主管路的流量，依靠设置在过滤器进出口两端的压差传感器触发过滤器反冲洗动作。

但是由于船舶运行区域的水质差别较大，比如舟山地区水质恶劣，以主管路流量为控制目标的传统控制方式，会导致过滤器反冲洗效果变差，此时过滤器进口压力升高、出口压力降低，过滤器进出口两端的压差持续升高，同时为了保证主管路流量不变，过滤器出口的调节阀门开度变大，过滤器出口压力进一步降低，过滤器的反冲洗效果更差，逐渐会触发过滤器压差高报警，甚至导致过滤器严重堵塞。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种船舶压载水过滤系统，旨在解决上述背景技术存在的不足，在工艺流程和控制逻辑上进行优化，兼顾船舶压载水的压载效率和过滤器的反冲洗效果，在满足压载效率的前提下，保证过滤器的反冲洗效果。

本发明提供一种船舶压载水过滤系统，包括海底门、压载泵、流量计、过滤器旁通阀、过滤器入口阀、过滤器出口调节阀、过滤器进出口压差传感器、自动反冲洗过滤器、过滤器排污口自动开关阀、排舷外口、压载舱、过滤器反冲洗马达、过滤器出口压力传感器和过滤器排污泵；

所述海底门的出口与所述压载泵的入口连通，所述流量计设置在所述压载泵之后的主管路上，所述压载泵的出口分为两路，一路通过所述过滤器旁通阀与所述压载舱连通，另一路通过所述过滤器入口阀与所述自动反冲洗过滤器的入口连通，所述过滤器反冲洗马达设置在所述自动反冲洗过滤器上，所述过滤器出口压力传感器和所述过滤器出口调节阀设置在所述自动反冲洗过滤器的出口管路上，所述自动反冲洗过滤器的出口通过所述过滤器出口压力传感器和所述过滤器出口调节阀与所述压载舱连通，所述过滤器排污口自动开关阀和所述过滤器排污泵设置在所述自动反冲洗过滤器的排污管路上，所述自动反冲洗过滤器的排污口通过所述过滤器排污口自动开关阀和所述过滤器排污泵与所述排舷外口连通，所述过滤器进出口压差传感器的两端分别与所述自动反冲洗过滤器的入口和所述自动反冲洗过滤器的出口连通。

进一步地，所述自动反冲洗过滤器的出口压力的设定值为pt，所述自动反冲洗过滤器的入口与出口之间的压差为dp，其中：pt＝固定值+dp。

进一步地，所述固定值为1.6bar。

进一步地，所述船舶压载水过滤系统还包括控制单元，所述控制单元同时与所述流量计、所述过滤器出口调节阀、所述过滤器进出口压差传感器和所述过滤器出口压力传感器相连接。

进一步地，所述控制单元用于：

当所述自动反冲洗过滤器正常运转时，所述控制单元根据所述流量计测得的水流量控制所述过滤器出口调节阀的开度，使主管道的流量控制在所述压载泵的额定流量；

当所述自动反冲洗过滤器进行反冲洗时，所述控制单元根据所述dp的压力值计算所述pt的压力值，并根据所述pt的压力值控制所述过滤器出口调节阀的开度。

进一步地，所述过滤器排污泵的进口管路上设有第一进口压力表，所述过滤器排污泵的出口管路上设有第一出口压力表，所述压载泵的进口管路上设有第二进口压力表，所述压载泵的出口管路上设有第二出口压力表。

进一步地，所述压载泵的出口管路上设有第一止回阀，所述过滤器排污泵的出口管路上设有第二止回阀。

进一步地，位于所述海底门的出口管路上设有海水截止阀。

进一步地，所述自动反冲洗过滤器的出口通过所述过滤器出口压力传感器和所述过滤器出口调节阀后先汇总至所述过滤器旁通阀与所述压载舱之间的管路上，再通过所述过滤器旁通阀与所述压载舱之间的管路与所述压载舱连通。

本发明还提供一种船舶，包括以上任一项所述的船舶压载水过滤系统。

传统的船舶压载水过滤方法只是以主管路的流量为控制目标，但在水质恶劣的水域中，自动反冲洗过滤器的反冲洗效果变差甚至造成自动反冲洗过滤器严重堵塞，本发明提供的船舶压载水过滤系统通过设置过滤器出口压力传感器和优化自动反冲洗过滤器的控制逻辑，将传统的船舶压载水过滤方法中自动反冲洗过滤器的控制方法由单一的流量控制方式优化成主管路流量和自动反冲洗过滤器出口压力相结合的方式，同时在排污管路上设有过滤器排污泵，进一步加强了自动反冲洗过滤器的反冲洗效果，兼顾了船舶的压载效率和自动反冲洗过滤器的反冲洗效果，提高了船舶压载水过滤系统运行的稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例中船舶压载水过滤系统的结构示意图。

图2为对比实施例中船舶压载水过滤系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

如图1所示，本发明实施例提供的船舶压载水过滤系统，包括海底门1、压载泵2、流量计3、过滤器旁通阀4、过滤器入口阀5、过滤器出口调节阀6、过滤器进出口压差传感器7、自动反冲洗过滤器8、过滤器排污口自动开关阀9、排舷外口10、压载舱11、过滤器反冲洗马达12、过滤器出口压力传感器13和过滤器排污泵14。

海底门1的出口与压载泵2的入口连通，流量计3设置在压载泵2之后的主管路上，压载泵2的出口分为两路，一路通过过滤器旁通阀4与压载舱11连通，另一路通过过滤器入口阀5与自动反冲洗过滤器8的入口连通，过滤器反冲洗马达12设置在自动反冲洗过滤器8上，过滤器出口压力传感器13和过滤器出口调节阀6设置在自动反冲洗过滤器8的出口管路上，自动反冲洗过滤器8的出口通过过滤器出口压力传感器13和过滤器出口调节阀6与压载舱11连通，过滤器排污口自动开关阀9和过滤器排污泵14设置在自动反冲洗过滤器8的排污管路上，自动反冲洗过滤器8的排污口通过过滤器排污口自动开关阀9和过滤器排污泵14与排舷外口10连通，过滤器进出口压差传感器7的两端分别与自动反冲洗过滤器8的入口和自动反冲洗过滤器8的出口连通。

一般地，所有的压载水在进入压载舱11之前都需要经过自动反冲洗过滤器8进行过滤处理，故过滤器旁通阀4处于常闭状态，在特殊情况下，比如船舶的船身发生倾斜，急需压载水稳定船身，但此时自动反冲洗过滤器8发生故障，故此时开启过滤器旁通阀4进行紧急的压载水压载。

具体地，本实施例中的自动反冲洗过滤器8，是一种利用滤网(图未示)直接拦截水中的杂质，去除水体悬浮物、颗粒物，降低浊度，净化水质，减少系统污垢、菌藻、锈蚀等的产生，以净化水质及保护系统其它设备正常工作的精密设备。自动反冲洗过滤器8可自动识别杂质沉积程度，同时给过滤器排污口自动开关阀9信号以自动排污。

理想情况下，当滤网没有堵塞时，自动反冲洗过滤器8的进出口压差很小或为零，当滤网堵塞时，自动反冲洗过滤器8的进出口之间存在压差，此压差通过同时与自动反冲洗过滤器8的进出口相连接的过滤器进出口压差传感器7测得，自动反冲洗过滤器8根据自动反冲洗过滤器8的进出口压差自动识别杂质沉积程度，若压差达到设定值，则控制过滤器排污口自动开关阀9打开，自动反冲洗过滤器8进行反冲洗。

自动反冲洗过滤器8进行反冲洗期间，自动反冲洗过滤器8内的海水不断流(即继续进行海水的过滤)，过滤后的大部分海水继续流向压载舱11，但有小部分海水会被吸走，从排舷外口10排出；自动反冲洗过滤器8内设有吸污管(图未示)和清洗室(图未示)，滤网位于清洗室内；吸污管与自动反冲洗过滤器8的排污口连通，故吸污管内与自动反冲洗过滤器8排污口的压力相同，清洗室与自动反冲洗过滤器8的出口连通，故清洗室内与自动反冲洗过滤器8的出口的压力相同；过滤器排污口自动开关阀9打开后，自动反冲洗过滤器8排污口的水压大幅度下降，故吸污管内的压力也大幅度下降，此时吸污管与清洗室之间存在压差，使得吸污管上的吸嘴(图未示)与清洗室之间产生吸力，通过吸力将滤网表面的杂物吸走，形成一个吸污的过程(同时也吸走部分海水)；同时，自动反冲洗过滤器8上的过滤器反冲洗马达12带动吸污管做螺旋运动，使得吸污管做轴向和旋转运动，从而将整个滤网表面清洁干净；整个反冲洗过程只需数十秒钟(不同型号的自动反冲洗过滤器8的反冲洗时间不同)，反冲洗完成后，过滤器排污口自动开关阀9自动关闭，自动反冲洗过滤器8的进出口压差降到设定值以下，自动反冲洗过滤器8开始准备进入下一个反冲洗周期。

自动反冲洗过滤器8的进出口压差的设定值一般为0.38bar或0.4bar(不同型号的自动反冲洗过滤器8的设定值不同)，此处不作限定。

进一步地，自动反冲洗过滤器8的出口压力的设定值为pt，自动反冲洗过滤器8的入口与出口之间的压差为dp，其中：pt＝固定值+dp。

优选地，所述的固定值为1.6bar，即pt＝1.6bar+dp。当然，此固定值需要根据实际需求进行设定，当固定值设定过高，则在反冲洗时，自动反冲洗过滤器8的出口压力与自动反冲洗过滤器8排污口压力之间的压差过大，导致更多水被吸走排出，影响压载效率；而当固定值设定过低，则自动反冲洗过滤器8的出口压力与自动反冲洗过滤器8排污口压力之间的压差过小，影响反冲洗效果。

进一步地，船舶压载水过滤系统还包括控制单元22，控制单元22同时与流量计3、过滤器出口调节阀6、过滤器进出口压差传感器7和过滤器出口压力传感器13相连接。其中，流量计3位于压载泵2与过滤器旁通阀4之间且流量计3位于压载泵2与过滤器入口阀5之间的主管路上。

控制单元22用于：

当自动反冲洗过滤器8正常运转时，控制单元22根据流量计3测得的水流量控制过滤器出口调节阀6的开度，使主管道的流量控制在压载泵2的额定流量；

当自动反冲洗过滤器8进行反冲洗时，控制单元22根据dp的压力值计算pt的压力值，并根据pt的压力值控制过滤器出口调节阀6的开度。

具体地，如图2所示的对比实施例，与本发明实施例的结构大致相同，不同点在于对比实施例中没有设置过滤器出口压力传感器13、过滤器排污泵14和控制单元22，同时控制方法也不同，传统的船舶压载水过滤方法中一般为控制主管路中压载水的流量不变。在此方法中，当滤网上不断吸附杂质时，自动反冲洗过滤器8的进口压力升高、出口压力降低，当自动反冲洗过滤器8进出口的压差达到设定值需要进行反冲洗时，为了保证主管道中压载水的流量不变，位于自动反冲洗过滤器8出口管路上的调节阀门6会自动调大开度(因为进行反冲洗时有部分水被吸走，通过排污口排出，同时滤网堵塞导致通过滤网的水流量减少，从而导致主管路中的压载水流量减少，此时需要通过调大调节阀门6的开度加大主管道中的水流量)，进一步降低了自动反冲洗过滤器8的出口压力，使得自动反冲洗过滤器8的出口与排污口之间的压差减小(而自动反冲洗过滤器8主要靠此压差提供吸力进行反冲洗)，影响反冲洗效果；同时，在水质较差的水域中，此方法由于反冲洗效果不佳，滤网上吸附越来越多的杂质，导致自动反冲洗过滤器8进出口两端的压差持续升高，同时为了保证主管路流量不变，自动反冲洗过滤器8出口的调节阀门6开度更大，自动反冲洗过滤器8出口压力进一步降低，其反冲洗效果更差，逐渐会触发自动反冲洗过滤器8压差高报警，甚至导致自动反冲洗过滤器8严重堵塞。以上所述的对比实施例是为了方便理解本发明实施例的技术方案，并不一定构成现有技术。

而本发明实施例提供的船舶压载水过滤系统，当自动反冲洗过滤器8正常运转时，以压载泵2的额定流量为控制目标，保证了船舶的压载速度；当自动反冲洗过滤器8进行反冲洗时，以自动反冲洗过滤器8的出口压力为控制目标，使得自动反冲洗过滤器8的出口压力维持在较高的水平，保证了自动反冲洗过滤器8良好的反冲洗效果；同时，自动反冲洗过滤器8的出口压力的设定值pt是一个变化值，控制单元22根据dp的值计算pt的值，并根据pt的值控制过滤器出口调节阀6的开度，从而使自动反冲洗过滤器8在反冲洗过程中，其出口压力维持在设定值pt，这样设定pt的目的在于：当船舶在水质较差的水域中，滤网上可能会持续附着有较多的杂质，导致自动反冲洗过滤器8的入口与出口之间的压差持续较高，通过该方式可自动提高出口压力，使自动反冲洗过滤器8具有良好的反冲洗效果。

同时，过滤器排污泵14具有良好的抽吸效果，进一步降低自动反冲洗过滤器8在反冲洗的过程中自动反冲洗过滤器8排污口的压力，使自动反冲洗过滤器8排污口压力与自动反冲洗过滤器8出口压力之间的压差增大，使自动反冲洗过滤器8具有良好的反冲洗效果；同时，由于船舶在不同的吃水状态下排污口的背压不同，吃水深度越高，背压越大，自动反冲洗过滤器8排污口压力与出口压力之间的压差减小，从而影响自动反冲洗过滤器8的反冲洗效果，而过滤器排污泵14保证了自动反冲洗过滤器8在反冲洗的过程中排污口压力的稳定，使滤网的内外压差能够持续满足反冲洗的要求。

进一步地，过滤器排污泵14的进口管路上设有第一进口压力表18，过滤器排污泵14的出口管路上设有第一出口压力表19，压载泵2的进口管路上设有第二进口压力表16，压载泵2的出口管路上设有第二出口压力表17。第一进口压力表18和第一出口压力表19用于监测过滤器排污泵14运行的稳定性，第二进口压力表16和第二出口压力表17用于监测压载泵2运行的稳定性。

优选地，第一进口压力表18和第二进口压力表16均为真空压力表。

进一步地，压载泵2的出口管路上设有第一止回阀20，过滤器排污泵14的出口管路上设有第二止回阀21，第一止回阀20和第二止回阀21起防止海水或排污废水倒灌的作用。

进一步地，位于海底门1的出口管路上设有海水截止阀15，海水截止阀15用于控制海水从海底门1进入船舶压载水过滤系统。

优选地，自动反冲洗过滤器8的出口通过过滤器出口压力传感器13和过滤器出口调节阀6后先汇总至过滤器旁通阀4与压载舱11之间的管路上，再通过过滤器旁通阀4与压载舱11之间的管路与压载舱11连通。

在另一实施例中，自动反冲洗过滤器8的出口通过过滤器出口压力传感器13和过滤器出口调节阀6后直接与压载舱11连通。

本发明实施例的主要工作流程为：

压载泵2从海底门1抽取的海水通过流量计3后进入自动反冲洗过滤器8，经过过滤的压载水通过过滤器出口调节阀6后直接进入压载舱11，此时过滤器旁通阀4关闭，过滤器出口调节阀6调节主管道流量稳定在压载泵2的额定流量，保证船舶正常的压载速度；当自动反冲洗过滤器8进出口的压差达到反冲洗的设定值时，过滤器排污口自动开关阀9自动打开，过滤器排污泵14和过滤器反冲洗马达12运转，开始进行自动反冲洗过滤器8的自动反冲洗，此时过滤器出口调节阀6将以自动反冲洗过滤器8出口的压力作为控制指标，保证自动反冲洗过滤器8良好的反冲洗效果。

本发明将传统的船舶压载水处理方法中的控制方法由单一的流量控制方式，优化成以主管路流量和自动反冲洗过滤器8出口压力相结合的方式，同时在排污管路中设有排污泵14，兼顾了船舶的压载效率和自动反冲洗过滤器8的反冲洗效果；本发明适用于所有水域，既可运用在水质状况良好的水域中，也可运用在水质状况较差的水域中，特别是大大降低了自动反冲洗过滤器8在水质较差的水域中的故障率，提高了压载水处理系统运行的稳定性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。