1.本发明涉及化学品船技术领域，具体而言，尤其涉及一种化学品船智能洗舱效果与安全模拟实验系统。


背景技术：

2.在化学品船上的散装液态化学品运输中，化学品种类繁多，理化性质不尽相同，所以洗舱流程也不相同。ibc规则由国际海事组织(international maritime organization，imo)颁布，最初版本于1988年10月30日生效，《国际海上人命安全公约》(international convention for safety of life at sea，solas)及《国际防止船舶造成污染公约》(marpol)公约对其进行强制性要求。ibc规则前身是《散装运输危险化学品船舶构造和设备规则》(bch规则)。化学品船洗舱操作繁琐且充满风险。探究化学品船洗舱的影响因素并对化学品船洗舱安全进行评估，以防范化学品船洗舱时的风险，提高化学品船智能化管理水平，确保洗舱时的人身财产安全，该项研究工作意义重大。
3.目前已知的大多数射流清洗计算模型都是基于可调操作参数与清洗结果的经验相关性，洗舱过程有气体、洗舱水和化学品的共同参与，属多相流过程。建立好模型导入fluent软件，选定自变量参数并进行有限元计算，获取舱壁区域经过挂壁过程和冲洗过程后的化学品清除率以探究洗舱效果与洗舱安全，结合实验结果校验多相流溶解计算模型的正确性与准确性；获取舱室内气态化学品体积分数，与气体爆炸下限进行比较，确保洗舱过程的安全性。相关文章包括：张智林.液货船洗舱机试验平台设计制作。上海船舶运输科学研究所学报，2020年，程大千等.一种船舶洗舱水产生量估算方法[j].相关专利文件包括：申请号为202010560831.x，发明名称为一种船舶用洗舱系统的发明专利；申请号为202010130972.8，发明名称为船舶洗舱系统及使用方法的发明专利。
[0004]
这些专利和论文的研究主要集中在使用一种方法或系统对一些舱室内残留的化学品进行冲洗处理，可以较好的观察到冲洗后的情况。但对于不同种类的化学品，由于清洗机理尚不明确，其洗舱机转动位置和速度的不确定性，当且仅当船舶货舱的各项条件均符合装载下一品类化学品的要求时，洗舱作业即视为完成。在实际情况中并未有对于洗舱、验舱的标准和规定。但仅仅依靠经验和实践证明可行的方法进行检验和交付，会留下诸多安全隐患。同时，考虑到化学品的诸多不安全性，以及考虑到实验平台可提供实验条件的多样性，都需要对系统进行相关特殊考虑与设计。目前，现有的研究洗舱的实验平台，主要通过隔离阀实现不同舱室的冲洗，尚未发现有针对不同化学品的智能洗舱和安全模拟可视化研究。如使用现有的研究平台进行化学品洗舱实验，会出现以下几点问题：1)无法通过实验系统改变洗舱机转动位置，喷射压力等条件；2)无法通过实验系统实现可视化模拟液货舱；3)系统无法使用在具有特殊性质的化学品舱室中。4)系统无法观测洗舱过后的化学品残余量来评价洗舱效果。


技术实现要素：

[0005]
根据上述提出的技术问题，提供一种化学品船智能洗舱效果与安全模拟实验系统。本发明技术方案解决了现有技术中难以满足洗舱效果要求较为严格的船舶，且大部分需要手动操作来完成洗舱过程，造成洗舱时间较长，洗舱效果不佳的问题。
[0006]
本发明采用的技术手段如下：
[0007]
一种化学品船智能洗舱效果与安全模拟实验系统，包括电性连接的洗舱机控制器、洗舱机喷淋装置、可视化模拟液货舱、监测装置、检测装置、配套装置、污水收集柜以及去污水处理装置；
[0008]
所述洗舱机控制器连接所述洗舱机喷淋装置，用于控制洗舱机喷淋装置的转动位置、转动速度、喷洒角度，喷洒流量，喷洒压力；
[0009]
所述洗舱机喷淋装置包括旋转喷嘴，通过洗舱机控制器实现对旋转喷嘴的实时跟踪，旋转喷嘴的位置和旋转角度根据检测到的化学品量的变化而变化；
[0010]
所述可视化模拟液货舱采用与实验介质相容的透明材质制成，同时，采用高速动态记录仪记录洗舱全过程视频图像；
[0011]
所述监测装置包括流量计、压力传感器、温度传感器、高速动态记录仪、角度传感器、转速传感器；
[0012]
所述配套装置包括洗舱水水箱、化学品储罐、化学品输运泵、洗舱水输运泵、阀控装置、取样阀、透气/安全阀；
[0013]
所述污水收集柜通过管路连接可视化模拟液货舱，用于收集洗舱产生的污水；
[0014]
所述污水处理装置通过管路连接污水收集柜，用于对污水收集柜收集的污水进行处理。
[0015]
进一步地，所述化学品船智能洗舱效果与安全模拟实验系统还包括检测装置，检测装置包括液相色谱仪、气质联用仪、气相色谱仪、紫外分光光度计、气体成分在线检测仪；用于检测清洗后的水中化学品含量和产生的蒸发气成分浓度，标定清洗效果和影响清洗安全的气体成分指标。
[0016]
进一步地，所述洗舱水水箱和所述化学品储罐均通过管路连接洗舱机喷淋装置，所述化学品储罐连接化学品输运泵，管路中设置单向阀和流量计；在化学品储罐和单向阀的作用下，洗舱水水箱中的液体通过管路进入洗舱机喷淋装置，化学品通过管路进入可视化模拟液货舱。
[0017]
进一步地，所述压力传感器和温度传感器设置在连通所述洗舱机喷淋装置的管路出口处，用于测量液体温度及出口压力。
[0018]
进一步地，所述高速动态记录仪设置在所述可视化模拟液货舱内，用于记录洗舱全过程视频图像。
[0019]
进一步地，所述角度传感器和转速传感器连接所述洗舱机喷淋装置，用于分别测量洗舱机转动的位置角度和速度。
[0020]
进一步地，在所述洗舱机喷淋装置、污水收集柜以及污水处理装置之间的管路中均设置有单向阀和取样阀。
[0021]
进一步地，所述洗舱机喷淋装置连接柱塞泵，柱塞泵的工作压力范围为0
‑
8mpa，柱塞泵的工作压力范围与实际洗舱工作压力区间相同。
[0022]
进一步地，所述洗舱机喷淋装置中的喷口与钢板的距离由螺钉控制，布液槽宽和高的尺寸比钢板的长宽尺寸大。
[0023]
进一步地，所述钢板的材质为不锈钢2205，成分包括22％的铬、3％的钼及0.18％的氮。
[0024]
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0025]
本发明提供的化学品船智能洗舱效果与安全模拟实验系统，解决了现有技术中难以满足洗舱效果要求较为严格的船舶，且大部分需要手动操作来完成洗舱过程，造成洗舱时间较长，洗舱效果不佳的问题。
[0026]
基于上述理由本发明可在化学品船等领域广泛推广。
附图说明
[0027]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]
图1为本发明化学品船智能洗舱效果与安全模拟实验系统结构示意图。
[0029]
图2为本发明实施例提供的洗舱机喷淋装置中的旋转喷嘴示意图。
[0030]
图3为本发明实施例提供的可视化模拟液货舱的结构示意图。
具体实施方式
[0031]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0032]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0034]
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附
图中不需要对其进行进一步讨论。
[0035]
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
[0036]
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0037]
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
[0038]
如图1所示，本发明提供了一种化学品船智能洗舱效果与安全模拟实验系统，包括电性连接的洗舱机控制器、洗舱机喷淋装置、可视化模拟液货舱、监测装置、检测装置、配套装置、污水收集柜以及去污水处理装置；
[0039]
所述洗舱机控制器连接所述洗舱机喷淋装置，用于控制洗舱机喷淋装置的转动位置、转动速度、喷洒角度，喷洒流量，喷洒压力；所述洗舱机控制器的控制面板可智能控制相应的洗舱参数，进行安全模拟的精确控制。
[0040]
如图2所示，所述洗舱机喷淋装置包括旋转喷嘴，通过洗舱机控制器实现对旋转喷嘴的实时跟踪，旋转喷嘴的位置和旋转角度根据检测到的化学品量的变化而变化；
[0041]
如图3所示，所述可视化模拟液货舱采用与实验介质相容的透明材质制成，同时，采用高速动态记录仪记录洗舱全过程视频图像；直观分析洗舱机喷射角度、流量、压力等条件对洗舱效果的影响；具体实施时，可视化模拟液货舱设置有安全阀，用于控制舱内的气体排放，保证实验系统的安全性。
[0042]
所述监测装置包括流量计、压力传感器、温度传感器、高速动态记录仪、角度传感器、转速传感器；
[0043]
所述配套装置包括洗舱水水箱、化学品储罐、化学品输运泵、洗舱水输运泵、阀控装置、取样阀、透气/安全阀；
[0044]
所述污水收集柜通过管路连接可视化模拟液货舱，用于收集洗舱产生的污水；污水收集柜的洗舱液收集对环境具有很好的保护作用，也是洗舱效果评价的指标。
[0045]
所述污水处理装置通过管路连接污水收集柜，用于对污水收集柜收集的污水进行处理。
[0046]
具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述化学品船智能洗舱效果与安全模拟实验系统还包括检测装置，检测装置包括液相色谱仪、气质联用仪、气相色谱仪、紫外分
光光度计、气体成分在线检测仪；用于检测清洗后的水中化学品含量和产生的蒸发气成分浓度，标定清洗效果和影响清洗安全的气体成分指标。
[0047]
具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述洗舱水水箱和所述化学品储罐均通过管路连接洗舱机喷淋装置，所述化学品储罐连接化学品输运泵，管路中设置单向阀和流量计；在化学品储罐和单向阀的作用下，洗舱水水箱中的液体通过管路进入洗舱机喷淋装置，化学品通过管路进入可视化模拟液货舱。阀门和泵的使用让洗舱液在一定流量和压力下沿着管路以一定的速度冲洗液货舱。通过检测装置检测出蒸发的气体浓度等指标，综合评价洗舱效果，最后将洗舱液回收至污水收集柜里。洗舱水水箱可精准控制冲洗液的温度，对模拟的结果更加精确。流量计量表的使用控制洗舱液的量，对洗舱效果的评估起到关键作用，通过控制液体的流量来控制洗舱效果。
[0048]
具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述压力传感器和温度传感器设置在连通所述洗舱机喷淋装置的管路出口处，用于测量液体温度及出口压力。洗舱水水箱的液体进入洗舱机喷淋装置之前可通过管路中的压力传感器、温度传感器测量出液体温度及出口压力。
[0049]
具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述高速动态记录仪设置在所述可视化模拟液货舱内，用于记录洗舱全过程视频图像。
[0050]
具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述角度传感器和转速传感器连接所述洗舱机喷淋装置，用于分别测量洗舱机转动的位置角度和速度。通过化学品的种类及残留量的多少，洗舱机可智能控制喷射转速，角度等，将化学品储罐中的化学品喷射入可视化模拟液货舱中，模拟不同液货舱受污条件。
[0051]
具体实施时，作为本发明优选的实施方式，在所述洗舱机喷淋装置、污水收集柜以及污水处理装置之间的管路中均设置有单向阀和取样阀。管路采用单向流动，避免回流造成的洗舱效果不佳以及安全模拟不够精确。经过冲洗后残留在液货舱的残留液通过单向阀进入污水收集柜，期间可通过打开取样阀，取出适量的残留液进行洗舱效果的判定。
[0052]
具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述洗舱机喷淋装置连接柱塞泵，柱塞泵的工作压力范围为0
‑
8mpa，柱塞泵的工作压力范围与实际洗舱工作压力区间相同。
[0053]
具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述洗舱机喷淋装置中的喷口与钢板的距离由螺钉控制，布液槽宽和高的尺寸比钢板的长宽尺寸大(实验用钢板尺寸为：长220mm、宽200mm、厚度7mm)；在盛满化学品的情况下，通过吊环悬挂钢板刚好浸没钢板模拟化学品装载的过程。利用横杠挂钩等装置将待冲洗钢板悬挂浸没至布液槽模拟化学品装载输运过程。
[0054]
具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述钢板的材质为不锈钢2205，成分包括22％的铬、3％的钼及0.18％的氮，优点为该类钢材的强度高，冲击韧性强，抗腐蚀能力强。
[0055]
本发明的另一实施例还提供了一种化学品船智能洗舱效果与安全模拟实验系统的具体实验流程，如下：
[0056]
s1、改变洗舱机喷射压力、流量、转速、角度等条件，将化学品储罐中的化学品喷射入可视化模拟液货舱中，模拟不同液货舱受污条件。
[0057]
s2、调节洗舱水水箱的洗舱水温度、成分，改变洗舱机喷射压力、流量、转速、角度
等条件，将洗舱水水箱中的洗舱水喷射入可视化模拟液货舱中，模拟洗舱作业过程。
[0058]
s3、在线检测洗舱排出水的组分，标定洗舱效果。
[0059]
s4、在线检测洗舱过程中蒸发气体的组分，标定洗舱安全指标。
[0060]
s5、收集洗舱污水，粗处理后运送到相关化学品洗舱水处理厂进行精细处理。
[0061]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。