船运易流态货物防流态化充气减饱和装置及方法与流程

本发明涉及一种船运易流态货物防流态化充气减饱和装置及方法，属于海上运输技术领域。

背景技术：

《国际海运固体散装货物规则》(imsbc规则)目前已经强制实施，该规则对船运固体散装货物按照a、b和c三组进行管理。其中，a组货物即易流态货物。其由一定比例的细微颗粒和一定水分组成，海上装运时如其含水量超过一定水平，就可能发生流态化进而形成流态。该类货物流态化后粘性和密度均较大，其在货舱内的横向移动会削弱船舶稳性，造成船舶横倾，严重情况下可导致船舶倾覆。

易流态货物海运过程中，由于船舶振动和摇摆，货物之间空隙减少，货物表面逐渐渗出水分形成自由液面，同时货物内部孔隙水压力上升而导致货物抗剪强度丧失，即引起货物流动造成船舶横倾。该类货物流态化的发生和货物内部水分的渗透迁移密切相关，即货物内部孔隙水压力的上升会导致货物流态化的发生，而降低货物饱和度可使货物抗流态化强度得到提高。因此，为提高易流态货物海运安全，可通过降低货物饱和度的方法来实现。

易流态货物是由水、气和固体颗粒三相组成的。可通过增加气相体积的方法来降低货物的饱和度，避免货物内部孔隙水压力的集聚。因此，通过充气减饱和技术的海运易流态货物防流态化装置和方法亟待开发。

技术实现要素：

为弥补现有技术的不足，本发明提供了一种船运易流态货物防流态化充气减饱和装置及方法，本发明通过合理的结构设计，通过在货物内部对应区域布设充气装置，采用对货物内部区域充气的方式减小货物饱和度，可有效预防货物流态化的发生。

本发明的具体技术方案如下：

船运易流态货物防流态化充气减饱和装置，包括货舱，其特征在于，所述货舱内通过从上到下均布安装有孔隙水压力传感器，所述孔隙水压力传感器的两侧安装有布气管，布气管的壁面上设有多个透气孔，所述布气管上包裹有土工布；

所述布气管通过充气软管与压缩空气瓶连接，压缩空气瓶上安装有压力表，所述充气软管上安装有电磁阀，所述孔隙水压力传感器通过数据线连接有无线路由、数据发送装置，所述无线路由、数据发送装置将孔隙水压力数据通过信号发送到船舶控制台，所述船舶控制台与电磁阀之间连接有数据控制线。

基于上述装置，本发明还提出一种船运易流态货物防流态化充气减饱和方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将布气管布设在货物易率先发生流态化的位置，即货舱的中下部，保证透气孔位于易发生流态化货物内部。

2)将透气孔由土工布包裹，防止透气孔被货物颗粒堵塞，同时使得空气能够透过。

3)将压缩空气瓶、充气软管，布气管依次连接，将电磁阀安装在充气软管上；孔隙水压力传感器通过数据线和无线路由、数据发送装置连接，数据发送装置通过无线方式和具有数据收集和集中控制器的船舶控制台连接。

4)通过孔隙水压力传感器监测的实时孔隙水压力值，判断该值大于设定阈值时，则通过数据线传输到无线路由、数据发送装置上，之后船舶控制台通过得到的信息启动电磁阀开启，开始充气操作，直至实时监测的孔隙水压力值低于设定阈值，则关闭电磁阀，完成一次充气减饱和作业；

5)重复步骤4)，进行实时监测，可保持易流态货物海运过程中长期处于减饱和状态。

本发明的有益效果：

1、本发明利用充气作为减饱和方法，不会对货物本身造成其他的损害；

2、本发明利用船上已有的压缩空气瓶，作为气体来源，管路安装设置便捷，便于推广应用；

3、本发明采用的压缩空气瓶，可通过管路与船上已有的空气压缩机连接，可方便地对空气瓶进行加压操作；

4、本发明采用孔隙水压力传感器对货物内部孔隙水压力进行实时传送和监测，可以准确地掌握货物状态，对充气减饱和作业的作业质量实时进行控制，减饱和效果较好；

5、本发明装置成本低廉，设备简单，方便操作，可较好地适用易流态货物船运过程中流态化的预防；

6、通过货物孔隙水压力的实时监测和充气作业的闭环实时控制，可实现易流态货物内部的低饱和状态，达到抗流态化的目的。

附图说明

图1为本发明船运易流态货物防流态化充气减饱和装置示意图。

具体实施方式

实施例1

如图所示，船运易流态货物防流态化充气减饱和装置，包括货舱1，所述货舱1内通过从上到下均布安装有孔隙水压力传感器9，所述孔隙水压力传感器9的两侧安装有布气管6，布气管6的壁面上设有多个透气孔7，所述布气管6上包裹有土工布8；优选地，布气管的数量可设置为2个或以上。布气管为pvc塑料材质，管径为5～10cm，壁厚为5～10mm。布气管上的透气孔直径3～8mm，透气孔间距5～10cm。

所述布气管6通过充气软管5与压缩空气瓶2连接，压缩空气瓶2上安装有压力表3，所述充气软管5上安装有电磁阀4，电磁阀可选用两位三通阀或两位四通阀，根据布气管数量而定，所述孔隙水压力传感器9通过数据线连接有无线路由、数据发送装置10，所述无线路由、数据发送装置10将孔隙水压力数据通过信号发送到船舶控制台11，所述船舶控制台11与电磁阀4之间连接有数据控制线。

基于上述装置，本发明还提出一种船运易流态货物防流态化充气减饱和方法，包括如下步骤：

1)将布气管6布设在货物易率先发生流态化的位置，即货舱1的中下部，保证透气孔(7)位于易发生流态化货物内部。

2)将透气孔7由土工布8包裹，防止透气孔7被货物颗粒堵塞，同时使得空气能够透过。

3)将压缩空气瓶2、充气软管5，布气管6依次连接，将电磁阀4安装在充气软管5上；孔隙水压力传感器9通过数据线和无线路由、数据发送装置连接，数据发送装置通过无线方式和具有数据收集和集中控制器的船舶控制台11连接。

4)通过孔隙水压力传感器9监测的实时孔隙水压力值，判断该值大于设定阈值时，则通过数据线传输到无线路由、数据发送装置10上，之后船舶控制台11通过得到的信息启动电磁阀4开启，开始充气操作，直至实时监测的孔隙水压力值低于设定阈值，则关闭电磁阀4，完成一次充气减饱和作业；

5)重复步骤4)，进行实时监测，可保持易流态货物海运过程中长期处于减饱和状态。

上述关于公开的实施例的说明使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明，对这些实施例的多角度修改改进对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中得到实现。因此，本发明将不会被限制于上述说明中的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特点相一致的最宽的范围。

技术特征：

技术总结
船运易流态货物防流态化充气减饱和装置，包括货舱，其特征在于，所述货舱内通过从上到下均布安装有孔隙水压力传感器，所述孔隙水压力传感器的两侧安装有布气管，布气管的壁面上设有多个透气孔，所述布气管上包裹有土工布；本发明的有益效果：1、本发明利用充气作为减饱和方法，不会对货物本身造成其他的损害；2、本发明利用船上已有的压缩空气瓶，作为气体来源，管路安装设置便捷，便于推广应用；3、本发明采用的压缩空气瓶，可通过管路与船上已有的空气压缩机连接，可方便地对空气瓶进行加压操作。

技术研发人员：张建伟
受保护的技术使用者：浙江海洋大学
技术研发日：2018.07.24
技术公布日：2019.01.04