一种海洋生物防污损试验台架装置及方法
阅读说明：本技术 一种海洋生物防污损试验台架装置及方法 (Marine organism anti-fouling test bed device and method ) 是由 邢晓峰 张正楼 汤建明 吴双 陶征 林宇清 郭天翔 罗奇蔚 于 2021-08-17 设计创作，主要内容包括：本发明属于海洋生物防污损技术领域,具体公开了一种海洋生物防污损试验台架装置及方法,包括进水箱,进水箱的一侧设有海水取水管道,进水箱的另一侧设有测试通道,测试通道包括空白试验管段和测试管段模块；进水箱的内底壁设有进水箱溢流堰板以及格栅,且格栅位于进水箱溢流堰板远离海水取水管道的一侧；空白试验管段和测试管段模块的一端均设置有混凝土流道,混凝土流道内设有试验挂板、流量堰以及滤网,且试验挂板位于滤网远离进水箱的一侧；所述混凝土流道远离进水箱的一侧通过连接管连通有尾水池,尾水池远离混凝土流道的一侧设有第一排水管；本发明结构简单,可靠性高,能够测试验证海洋生物防污损技术应用于海水系统的有效性。(The invention belongs to the technical field of marine organism antifouling damage, and particularly discloses a marine organism antifouling damage test bench device and a marine organism antifouling damage test bench method, wherein the marine organism antifouling damage test bench device comprises a water inlet tank, a seawater intake pipeline is arranged on one side of the water inlet tank, a test channel is arranged on the other side of the water inlet tank, and the test channel comprises a blank test pipe section and a test pipe section module; the inner bottom wall of the water inlet tank is provided with a water inlet tank overflow weir plate and a grating, and the grating is positioned on one side of the water inlet tank overflow weir plate, which is far away from the seawater intake pipeline; one ends of the blank test pipe section and the test pipe section module are respectively provided with a concrete flow channel, a test hanging plate, a flow weir and a filter screen are arranged in the concrete flow channel, and the test hanging plate is positioned on one side of the filter screen, which is far away from the water inlet tank; one side of the concrete flow channel, which is far away from the water inlet tank, is communicated with a tail water pool through a connecting pipe, and one side of the tail water pool, which is far away from the concrete flow channel, is provided with a first drainage pipe; the marine organism anti-fouling technology is simple in structure and high in reliability, and can test and verify the effectiveness of the marine organism anti-fouling technology applied to a seawater system.)
技术领域
本发明涉及海洋生物防污损技术领域，具体为一种海洋生物防污损试验台架装置及方法。
背景技术
海水系统运行实践表明，海洋生物在海水系统中大量附着生长繁殖，导致：海水管道直径缩小，流量不足；加速海水管道的劣化和腐蚀进程，降低设备可靠性；大面积脱落，导致系统堵塞。传统次氯酸钠消灭杀方法存在有效性问题，依然需要投入较大人力物力清理，同时存在环保性问题，余氯排放对周围海域海洋生物存在影响，基于此，相继出现多种新型防污损技术，然而缺乏有效的动态验证方法，新型防污损技术工程化应用存在障碍。
中国专利文献上：[1]，CN110726804A，一种仿生与低表面能海洋防污涂料涂层防污性能的快速评价方法。内容为人工培养藻类中静置培养，挂板涂层评价。[2]，CN201910222900.3,模拟海水抽蓄运行工况防污涂层性能评价装置及方法。内容：测试溶液循环系统和试验单元，用于过流部件的防污涂层性能评价。[3]，CN203824988U，海水直流冷却水杀贝剂效果检测装置。内容：给水泵、海生物监测箱，加药装置与给水泵系统通过管路联通，在监测箱中观察试验活体的杀灭效果。[4]，CN108344849A/B,一种长距离取水动态试验系统。内容：试验装置、检测系统和支撑结构，试验装置包括进水口、出水口和试验管，试验管串联设置若干个，模拟污损生物的不同生长阶段，研究污损变化机制。其中[1]仅适用于涂层防污涂料筛选开发阶段。[2]采用闭式回路循环，难以考虑真实海水水质工况。[3]主要观察杀灭效果。[4]仅用于评价系统海生物生长情况。上述方法均无法对新型防污损技术工程化应用提供有效支撑。
本发明专利介绍一种海洋生物防污损试验台架装置及方法，模拟海水系统特征，利用动态海水水流测试验证防污损技术的有效性，验证测试通过后的防污损技术方可工程化应用，降低工程风险，且结构简单，可靠性高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种海洋生物防污损试验台架装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种海洋生物防污损试验台架装置及方法，包括进水箱，所述进水箱的一侧设有海水取水管道，进水箱的另一侧设有测试通道，测试通道包括空白试验管段和测试管段模块；所述空白试验管段和测试管段模块均包括流量测量装置，所述进水箱的内底壁设有进水箱溢流堰板以及格栅，且格栅位于进水箱溢流堰板远离海水取水管道的一侧；所述空白试验管段和测试管段模块远离进水箱的一端均设置有混凝土流道，混凝土流道内设有试验挂板、流量堰以及滤网，所述试验挂板位于流量堰和滤网之间，且试验挂板位于滤网远离进水箱的一侧；所述混凝土流道远离进水箱的一侧通过连接管连通有尾水池，尾水池远离混凝土流道的一侧设有第一排水管。
作为本发明一种优选的技术方案，所述空白试验管段包括1组空白测试通道，所述测试管段模块包括3组平行测试通道，每组测试通道包括试验管段模块、阀门以及观测孔，且阀门靠近混凝土流道设置；3组平行测试通道靠近进水箱处设有药剂投加装置。
作为本发明一种优选的技术方案，所述进水箱溢流堰板以及格栅均插接在进水箱内底壁设置的预留槽内。
作为本发明一种优选的技术方案，所述试验挂板以及滤网均插接在混凝土流道内。
作为本发明一种优选的技术方案，所述进水箱的一侧偏下方设有第二排水管，用于排出进水箱溢流堰板溢出的海水。
本发明还提供了一种海洋生物防污损试验方法，包括以下步骤：
步骤1：试验准备，准备四组测试通道(可根据海洋生物防污损技术试验种类扩展)，其中1组为空白测试通道，3组为平行测试通道，混凝土流道内放置试验挂板及滤网，测试通道尺寸和过流材料根据应用场景设定，四组测试通道保持一致；
步骤2：开始试验，调节溢流堰板高度，从而调节进水箱的液位，用于保证试验挂板浸泡深度大于等于0.2m；通过海水取水管道持续取现场海域海水进入进水箱内，格栅用于拦截大的杂物，避免测试通道堵塞；测试海域海水最终通过尾水池及第一排水管排出整个测试装置；
步骤3：药剂投加，通过药剂投加装置向3组平行测试通道投加海洋生物防污损药剂；
步骤4：标定海水流量，通过阀门调节四组测试通道流量，四组测试通道流量根据流量堰堰上水头进行计算，并校验流量测量装置的数值，连续记录并储存流量测量装置的数值；
步骤5：过程记录，一定周期(如每周)观察四组测试通道内、试验挂板上以及滤网上海洋生物附着数量及其生长情况，四组通道对比记录；一定周期(如每月)停止供水，并将四组测试通道内的水排空，排空后，通过观察孔，查看空白试验管段和测试管段模块内海洋生物附着数量及其生长情况，四组通道对比记录；如果观察到3组平行测试通道任一试验管段模块、滤网、试验挂板、混凝土流道上的污损生物覆盖面积大于10％时，则试验终止，判定该海洋生物防污损技术不符合要求；备注：观察时应尽量缩短时间，以避免已附着海洋生物死亡；
步骤6：根据进水箱液位、流量堰堰前液位以及流量计数据，对比各测试通道阻力系数变化趋势，如果观察到3组平行测试通道任一通道阻力系数超出初始20％，则试验终止，判定该海洋生物防污损技术不符合要求；
步骤7：基于长时间(不少于6个月)动态水流测试，对比验证投加的海洋生物防污损药剂的有效性；最终测试完成后，当1组空白测试通道海洋生物污损严重，3组平行测试通道任一试验管段模块、滤网、试验挂板、混凝土流道上的污损生物覆盖面积显著低于空白测试通道，且覆盖面积小于等于总面积10％时，且三组平行测试通道任一通道阻力系数低于初始120％，判定该海洋生物防污损技术符合要求。
本发明提供的试验台架也适用于海洋生物防污损涂料的试验验证，防污损试验时，空白试验管段不涂抹防污涂层，在测试管段模块的管道试验段内壁、混凝土流道内壁、试验挂板以及滤网上涂抹防污涂层，并取消药剂投加装置，即可进行海洋生物防污损涂料的试验验证。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明提供的试验台架装置，通过持续取现场海域海水进入试验台架，经过长时间动态水流流动测试，定期检验测量海生物附着情况，能够测试验证海洋生物防污损技术应用于海水系统的有效性，验证测试通过后的防污损技术可工程化应用，降低工程风险，结构简单，可靠性高。
2.本发明中试验挂板、格栅、滤网均通过插接进行安装，操作简单，便于拆装，当需要测试多种药剂、涂层技术时，本台架可以相应增加相应试验模块，即增加平行对照组，可扩展性强，使用灵活、方便。
附图说明
图1为本发明海洋生物防污损试验台架装置的整体结构示意图；
图2为本发明海洋生物防污损试验台架装置的俯视结构示意图。
图中：1、海水取水管道；2、进水箱溢流堰板；3、进水箱；4、流量测量装置；5、空白试验管段；6、测试管段模块；7、阀门；8、试验挂板；9、混凝土流道；10、流量堰；11、尾水池；12、第一排水管；13、药剂投加装置；14、观测孔；15、滤网；16、格栅；17、第二排水管。
具体实施方式
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。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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种海洋生物防污损试验台架装置及方法，包括进水箱3，所述进水箱3的一侧设有海水取水管道1，进水箱3的另一侧设有测试通道，测试通道包括空白试验管段5和测试管段模块6；所述空白试验管段5和测试管段模块6均包括流量测量装置4，所述进水箱3的内底壁设有进水箱溢流堰板2以及格栅16，且格栅16位于进水箱溢流堰板2远离海水取水管道1的一侧；所述空白试验管段5和测试管段模块6远离进水箱3的一端均设置有混凝土流道9，混凝土流道9内设有试验挂板8、流量堰10以及滤网15，其中，流量堰测量流量，所述试验挂板8位于流量堰10和滤网15之间，且试验挂板8位于滤网15远离进水箱3的一侧，防污药剂测试时，模拟应用场景除管道外过流部件材料，数量及材料可根据应用场景扩展；防污涂层测试时，试验挂板涂抹防污涂层；所述混凝土流道9远离进水箱3的一侧通过连接管连通有尾水池11，尾水池11远离混凝土流道9的一侧设有第一排水管12。
作为本发明一种优选的技术方案，所述空白试验管段5包括1组空白测试通道，所述测试管段模块6包括3组平行测试通道，每组测试通道包括试验管段模块、阀门7以及观测孔14，且阀门7靠近混凝土流道9设置；3组平行测试通道靠近进水箱3处设有药剂投加装置13，其中试验管段模块用于模拟应用场景管道，试验管段模块内管道数量及材料可根据应用场景扩展。
进一步的，所述进水箱溢流堰板2以及格栅16均插接在进水箱3内底壁设置的预留槽内；便于对进水箱溢流堰板2以及格栅16进行拆装，进而方便对进水箱溢流堰板2进行更换，以便于对进水箱3的液位进行控制。
进一步的，所述试验挂板8以及滤网15均插接在混凝土流道9内。
本发明还提供了一种海洋生物防污损试验方法，包括以下步骤：
步骤1：试验准备，准备四组测试通道(可根据海洋生物防污损技术试验种类扩展)，其中1组为空白测试通道，3组为平行测试通道，混凝土流道9内放置试验挂板8及滤网15，测试通道尺寸和过流材料根据应用场景设定，四组测试通道保持一致；
步骤2：开始试验，调节溢流堰板2高度，从而调节进水箱3的液位，用于保证试验挂板8浸泡深度大于等于0.2m；通过海水取水管道1持续取现场海域海水进入进水箱3内，格栅16用于拦截大的杂物，避免测试通道堵塞；测试海域海水最终通过尾水池11及第一排水管12排出整个测试装置；
步骤3：药剂投加，通过药剂投加装置13向3组平行测试通道投加海洋生物防污损药剂；
步骤4：标定海水流量，通过阀门7调节四组测试通道流量，四组测试通道流量根据流量堰10堰上水头进行计算，并校验流量测量装置4的数值，连续记录并储存流量测量装置4的数值；
步骤5：过程记录，一定周期(如每周)观察四组测试通道内、试验挂板8上以及滤网15上海洋生物附着数量及其生长情况，四组通道对比记录；一定周期(如每月)停止供水，并将四组测试通道内的水排空，排空后，通过观察孔14，查看空白试验管段5和测试管段模块6内海洋生物附着数量及其生长情况，四组通道对比记录；如果观察到3组平行测试通道任一试验管段模块、滤网15、试验挂板8、混凝土流道9上的污损生物覆盖面积大于10％时，则试验终止，判定该海洋生物防污损技术不符合要求；备注：观察时应尽量缩短时间，以避免已附着海洋生物死亡；
步骤6：根据进水箱3液位、流量堰10堰前液位以及流量计数据，对比各测试通道阻力系数变化趋势，如果观察到3组平行测试通道任一通道阻力系数超出初始20％(清除滤网15上海洋生物附着以外的堵塞物)，则试验终止，判定该海洋生物防污损技术不符合要求；
步骤7：基于长时间不少于6个月动态水流测试，对比验证投加的海洋生物防污损药剂的有效性；最终测试完成后，当1组空白测试通道海洋生物污损严重，3组平行测试通道任一试验管段模块、滤网15、试验挂板8、混凝土流道9上的污损生物覆盖面积显著低于空白测试通道，且覆盖面积小于等于总面积10％时，且三组平行测试通道任一通道阻力系数低于初始120％(清除滤网15上海洋生物附着以外的堵塞物)，判定该海洋生物防污损技术符合要求。
本发明提供的试验台架也适用于海洋生物防污损涂料的试验验证，防污损试验时，空白试验管段5不涂抹防污涂层，在测试管段模块6的管道试验段内壁、混凝土流道9内壁、试验挂板8以及滤网15上涂抹防污涂层，并取消药剂投加装置，即可进行海洋生物防污损涂料的试验验证。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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