港内溢油油膜加厚技术研究

论文摘要

随着海上石油开采和运输的发展，各种溢油事故频繁发生，大量的原油或成品油泄漏于海洋环境中，给当地生态环境带来了灾难性的破坏。因此，在溢油事故发生后，及时采取有效措施来清除海上溢油对保护海洋环境是十分必要的。 目前，针对海上溢油的处理措施主要有物理方法、生物方法和化学方法。在这些方法中，机械回收由于既实现了保护海洋环境又回收了宝贵的石油资源，因而，是目前应用最为广泛的溢油处理技术。然而，机械回收也有其局限性，其一是受环境及海况的影响较大，另一方面就是针对薄油膜存在回收效率低下的问题。 本文主要是针对机械回收在进行港内溢油回收时对于港内薄油膜存在回收效率低下的问题，提出了一种港内溢油油膜加厚处理技术，以便于撇油器能够进行高效回收水面溢油。具体主要完成了如下工作： 一是围绕所提出的油膜加厚理念设计了一套围油栏卷绕回收装置；二是针对现有充气式围油栏充气阀存在需人工排气的不足，对其充气阀进行了改进，使其具有定压排气的功能，并进行了卷绕试验，试验结果表明：改进后卷绕回收围油栏的速度大为提高；三是应用功率键合图理论对所设计的围油栏卷绕回收装置的液压系统进行了建模仿真分析，以验证选型的正确性，并为后续的控制提供先验基础；四是为了实现能快速卷绕回收围油栏来缩小围控面积，同时保证在加厚水面油膜时围油栏不发生失效，本文对围油栏回收装置的卷绕线速度利用模糊PID算法进行了控制，并进行了仿真研究，结果表明所选用的控制算法能很好地实现相应的控制要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的来源和提出
• 1.2 溢油治理技术综述
• 1.2.1 生物方法
• 1.2.2 化学方法
• 1.2.3 物理方法
• 1.3 论文研究的主要内容
• 第2章 港内溢油油膜加厚的技术实现
• 2.1 港内溢油封闭围控和油膜可控加厚技术介绍
• 2.1.1 溢油油膜加厚技术的提出
• 2.1.2 溢油油膜加厚技术的原理
• 2.2 围油栏的改造
• 2.2.1 围油栏的简介
• 2.2.2 围油栏的基本结构
• 2.2.3 围油栏的作用
• 2.2.4 围油栏的布放形式
• 2.2.5 围油栏的滞油机理
• 2.2.6 围油栏的失效形式
• 2.2.7 充气式围油栏充气阀的改造
• 2.3 围油栏卷绕回收装置水底密封结构设计
• 2.4 相关技术问题的解决
• 2.5 本章小结
• 第3章 围油栏卷绕回收装置液压系统设计与仿真
• 3.1 卷绕装置负荷的计算
• 3.1.1 围油栏在卷绕过程中的受力分析
• 3.1.2 总扭矩的计算
• 3.2 卷绕装置液压系统的设计及选型
• 3.2.1 液压系统的设计
• 3.2.2 液压系统的选型计算方法
• 3.3 卷绕装置液压系统模型的建立
• 3.3.1 液压系统建模方法
• 3.3.2 功率键合图
• 3.3.3 液压系统模型的建立
• 3.4 卷绕装置液压系统的仿真研究
• 3.4.1 SIMULINK简介
• 3.4.2 模型在Matlab/Simulink中的仿真框图
• 3.4.3 系统的仿真
• 3.4.4 仿真结果分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 围油栏卷绕装置速度控制策略的研究
• 4.1 PID控制
• 4.2 模糊控制
• 4.2.1 模糊控制的基本原理
• 4.2.2 模糊控制器
• 4.3 模糊自适应整定PID控制
• 4.3.1 自适应模糊PID基本原理
• 4.3.2 参数自整定规则
• 4.4 卷绕装置线速度的模糊PID控制
• 4.4.1 阀控马达系统的模型
• 4.4.2 围油栏卷绕装置控制原理图
• 4.4.3 自整定模糊PID控制器的设计
• 4.5 卷绕装置控制的仿真研究
• 4.5.1 仿真框图的搭建
• 4.5.2 仿真结果及分析
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 围油栏卷绕回收海上试验过程附图
• 攻读学位期间公开发表论文
• 攻读学位期间参加科研项目
• 致谢
• 研究生履历