一种油水隔离置换的油舱油水动态进出系统及控制方法

1.本发明涉及液体动态平衡技术领域，具体为一种油水隔离置换的油舱油水动态进出系统及控制方法。


背景技术：

2.近年来随着我国制造水平不断提升，生产了越来越多的大型船舶，如何提高大型船舶在航行过程中的燃油储存量来提升船舶的运营效率愈发重要。尤其是对于舰船而言，提高燃油储存量可以增加其作战范围并减少补给，有极强的军事战略价值。
3.目前船舶通常利用压载水舱来调节船舶的重心、浮态和稳定性，并解决船舶在航行过程中因为油水消耗、重心升高导致的稳性不足或吃水不当的问题。
4.水下储油主要有重力式平台水下储油和油水置换两种方式。重力式平台规模大、投资高，且储油量变化引起地基受力变化大。常规油水置换储油技术是基于油水不相容且油密度低于水的原理而自然形成明显的油水分离界面，但是这种置换储油会导致少量油水互溶，并随着海水排放至海洋中，造成环境污染。同时油中也会混有少量水，造成燃油不纯，燃烧效率低下并会造成安全问题。
5.同时，为了保证船体在行驶过程中的稳定性，需要保持油舱内的液体总体积维持在一个预设的水平，这就需要对油舱内的油和水的进出进行动态控制。


技术实现要素：

6.为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种油水隔离置换的油舱油水动态进出系统及控制方法，用以解决上述技术问题中的至少一种。
7.基于本发明的一方面，提供一种油水隔离置换的油舱油水动态进出系统，包括：
8.油舱和油囊，所述油囊设置有开口，油囊的开口与油舱顶部连接；所述油舱底部内侧设置有若干压力传感器，所述油舱顶部内侧设置有若干超声波传感器，且若干所述超声波传感器均位于油囊开口内；所述油舱顶部设置有进油管道和吸油管道，所述进油管道和吸油管道均与油囊内部连通；所述油舱底部连通有进水管道和出水管道，所述进油管道、吸油管道、进水管道和出水管道上均连接有泵体和流量传感器；所述系统还包括数据处理模块，若干所述压力传感器和若干所述超声波传感器均与数据处理模块连接，所述数据处理模块用于根据压力传感器和超声波传感器的数据计算油舱内的油的液位高度和体积、水的液位高度和体积；所述数据处理模块连接有控制模块，所述控制模块与泵体连接，控制模块根据油的体积和水的体积控制泵体工作。
9.在上述技术方案中，数据处理模块根据压力传感器和超声波传感器感应到的数据计算得到油舱内水的液位高度和体积、油囊内油的液位高度和体积，控制模块根据计算得到的油的体积和水的体积控制泵体工作，从而实现油舱内液体总体积的动态平衡。
10.进一步地，所述油舱顶部开设有通气孔，所述通气孔与油囊内部连通。
11.设置与油囊连通的通气孔，可以缓解油囊内因油性气体挥发而引起的气压上升。
12.进一步地，所述油囊上设置有温度传感器，所述温度传感器与控制模块连接。
13.在油囊上设置温度传感器，用于测量油舱内温度，防止原油因温度下降而发生凝结和带来安全隐患。
14.进一步地，所述进水管道、出水管道、进油管道和吸油管道上均连接有过滤器。
15.在进水管道、出水管道、进油管道和吸油管道上设置过滤器可去除水和油中的杂质。
16.进一步地，所述吸油管道靠近油囊的一端端口连接有六爪环底吸油装置，所述六爪环底吸油装置包括管道连接头，六爪环底吸油装置通过管道连接头与吸油管道连接，且管道连接头中心形成有通孔；所述管道连接头远离吸油管道的一端侧面均匀设置有六个弧形杆，所述弧形杆向远离吸油管道的方向弯曲，六个弧形杆远离吸油管道的一端均连接于一个环形盘上。
17.六爪环底吸油装置置于油囊内，四周的六爪环底设计防止在吸油时柔性隔膜被一起吸入，避免造成吸油口的堵塞，底部光滑的环底设计用于防止在油囊左右晃动时柔性隔膜壁被刮破。
18.进一步地，所述系统还包括报警模块，所述报警模块与控制模块连接，当控制模块接收到的温度数据、水的液位高度数据或油的液位高度数据异常时，控制模块控制报警模块报警。
19.报警模块在监测到液位过高以及舱体温度异常时进行报警以避免出现安全事故。
20.进一步地，所述吸油管道、吸油管道、进水管道和出水管道上均连接有电控阀，所述电控阀与控制器连接。
21.电控阀可以防止液体回流以及油舱内超压或失压。
22.基于本发明的另一方面，提供一种油水隔离置换的油舱油水动态进出控制方法，包括以下步骤：
23.s1：判断油舱是否正在进行装卸油，若否，则进入步骤s2，若是，则进入步骤s3；
24.s2：比较油舱内液体总体积与设定的体积阈值，若油舱内液体总体积小于体积阈值，则控制进水管道进水，直至油舱内液体总体积等于体积阈值，此时控制过程结束；若油舱内液体总体积大于体积阈值，则控制出水管道出水，直至油舱内液体总体积等于体积阈值，此时控制过程结束；
25.s3：判断油舱此时是进油出水状态还是出油进水状态，若是进油出水状态，则进入步骤s4，若是出油进水状态，则进入步骤s8；
26.s4：获取进油流量q1和出水流量q2，并比较q1和q2的大小关系，若|1—q1/q2|≥0.05％且q1＞q2，则进入步骤s5；若|1—q1/q2|≥0.05％且q1＜q2，则进入步骤s6；若|1—q1/q2|＜0.05％，则进入s7；
27.s5：降低进油管道上的泵体的进油速率并增加出水管道上的泵体的出水速率，直至满足|1—q1/q2|＜0.05％，进入步骤s7；
28.s6：增加进油管道上的泵体的进油速率并降低出水管道上的泵体的出水速率，直至满足|1—q1/q2|＜0.05％，进入步骤s7；
29.s7：比较油舱内液体总体积与体积阈值，若油舱内液体总体积小于体积阈值，则降低出水管道上的泵体的出水速率，直至油舱内总液体体积等于体积阈值，则结束；若油舱内
液体总体积大于体积阈值，则增加出水管道上的泵体的出水速率，直至油舱内总液体体积等于体积阈值，则结束；
30.s8：获取出油流量q3和进水流量q4，并比较q3和q4的大小关系，若|1—q3/q4|≥0.05％且q3＞q4，则进入步骤s9；若|1—q3/q4|≥0.05％且q3＜q4，则进入步骤s10；若|1—q3/q4|＜0.05％，则进入s11；
31.s9：降低吸油管道上的泵体的出油速率并增加进水管道上的泵体的进水速率，直至满足|1—q3/q4|＜0.05％，进入步骤s11；
32.s10：增加吸油管道上的泵体的出油速率并降低进水管道上的泵体的进水速率，直至满足|1—q3/q4|＜0.05％，进入步骤s11；
33.s11：比较油舱内液体总体积与体积阈值，若油舱内液体总体积小于体积阈值，则增加进水管道上的泵体的进水速率，直至油舱内总液体体积等于体积阈值，则结束；若油舱内液体总体积大于体积阈值，则降低出水管道上的泵体的进水速率，直至油舱内总液体体积等于体积阈值，则结束。
34.在上述技术方案中，在油舱未进行装卸油时，通过控制进水管道进水或出水管道出水，使油舱内的液体总体积等于体积阈值；当油舱内进行进油出水或进水出油时，通过控制进油出水速率或进水出油速率，使油舱内的液体总体积向体积阈值靠近，从而在多种情况下实现油舱内液体体积的动态平衡。
35.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
36.(1)本发明提供的一种油水隔离置换的油舱油水动态进出系统，使用物理隔离的方法将油水隔离开使得不会相互影响，避免油水互溶后排放至海洋中造成环境污染，同时也防止出现因油料不纯导致燃烧效率低下的问题；同时，通过数据处理模块根据压力传感器和超声波传感器感应到的数据计算得到油舱内水的液位高度和体积、油囊内油的液位高度和体积，控制模块根据计算得到的油的体积和水的体积控制泵体工作，从而实现油舱内液体总体积的动态平衡，达到维持船舶航行过程中的重心、浮态和稳性的效果。
37.(2)本发明提供的六爪环底吸油管道，其四周的六爪环底设计可以对油囊起到支撑稳定作用，并且防止在吸油时油囊被一起吸入从而造成吸油口被堵、油无法被吸入的情况，同时，光滑的环底设计可以避免在油囊左右晃动时油囊壁被刮破的情况。
38.(3)本发明提供的一种油水隔离置换的油舱油水动态进出控制方法，在油舱未进行装卸油时，通过控制进水管道进水或出水管道出水，使油舱内的液体总体积等于体积阈值；当油舱内进行进油出水或进水出油时，通过控制进油出水速率或进水出油速率，使油舱内的液体总体积向体积阈值靠近，从而在多种情况下实现油舱内液体体积的动态平衡。
附图说明
39.图1为根据本发明实施例的油舱结构示意图；
40.图2为根据本发明实施例的油舱油水动态进出系统结构示意图；
41.图3为根据本发明实施例的油舱油水动态进出控制方法流程图；
42.图4为根据本发明实施例的未装卸油时油水动态进出控制方法流程图；
43.图5为根据本发明实施例的出油进水时油水动态进出控制方法流程图；
44.图6为根据本发明实施例的进油出水时油水动态进出控制方法流程图；
45.图7为根据本发明实施例的六爪环底吸油装置结构示意图；
46.图8为根据本发明实施例的六爪环底吸油装置仰视图；
47.图9为根据本发明实施例的油舱油水动态进出系统组装图。
48.图中：1、油舱；101、通气孔；102、进水管道；103、出水管道；104、油舱进出口；2、油囊；201、进油管道；202、吸油管道；3、超声波传感器；4、压力传感器；5、泵体；6、流量传感器；7、六爪环底吸油装置；701、管道连接头；702、弧形杆；703、环形盘；8、电控阀；9、过滤器；10、止回阀。
具体实施方式
49.以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述发实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
50.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
51.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，也可以是电连接或可以相互通讯；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或两个元件的相互作用关系。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。
52.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
53.实施例1
54.如图1、图2和图9所示，本实施例提供一种油水隔离置换的油舱油水动态进出系统，包括油舱1和油囊2(本实施例中油囊2由柔性油膜制作而成，所述柔性油膜具有隔离油水的性能)，所述油囊2内部形成有储油腔，油囊2与油舱1之间形成有储水腔。所述油囊2设置有开口，油囊2的开口与油舱1顶部通过密封件和紧固件连接；所述油舱1底部内侧设置有若干压力传感器4(40pc100g2a压力传感器4)，所述油舱1顶部内侧设置有若干超声波传感器3(本实施例中为超声波液位仪)，且若干所述超声波传感器3均位于油囊2开口内(即超声
波传感器3位于储油腔上方)。
55.所述油舱1顶部设置有进油管道201和吸油管道202，所述进油管道201和吸油管道202均与油囊2内部连通；本实施例中进油管道201连接有若干进油支管，吸油管道202连接有若干吸油支管。
56.所述油舱1底部连通有进水管道102和出水管道103，本实施例中进水管道102连接有若干进水支管，出水管道103连接有若干出水支管。
57.所述进油管道201、吸油管道202、进水管道102和出水管道103上均连接有流量传感器6；每一所述进油支管上均连接有泵体5(即进油泵体)，每一所述吸油支管上均连接有泵体5(即吸油泵体)，每一所述进水支管上均连接有泵体5(即进水泵体)，每一所述出水支管上均连接有泵体5(即出水泵体)。
58.所述系统还包括数据处理模块，若干所述压力传感器4和若干所述超声波传感器3均与数据处理模块连接，所述数据处理模块用于根据压力传感器4和超声波传感器3的数据计算油舱1内的油的液位高度和体积、水的液位高度和体积；所述数据处理模块连接有控制模块，所述控制模块与泵体5连接，控制模块根据油的体积和水的体积控制泵体5工作。
59.数据处理模块根据超声波传感器和压力传感器计算液位高度的方法如下：
60.步骤1：获取当前时刻压力传感器4测定的水压p、超声波传感器3测定的油液面到油舱顶部的距离h和油囊底部到油舱顶部的高度h；
61.步骤2：基于水压p，采用水的压强公式计算得到水的液位高度h1；采用h-h计算得到单点处油的液位高度h2；判断当前时刻下油囊内是否在注排油，若是，则进入步骤步骤3；否则，进入步骤5；
62.步骤3：获取从开始注排油到当前时刻注油总体积或排油总体积，并根据油囊的舱容曲线和注油总体积或排油总体积计算油液位高度变化δh；
63.步骤4：获取本次注排油开始时油的液位高度d1，通过d1-δh计算得到高度值d2，取h2和d2的平均值作为当前时刻油囊内单点处油的液位高度优化值，则结束。
64.步骤5：向前推进时间t，t为最近一次停止注排油到当前时刻的时间，将t时段平均分成n个时间点t1,t2,t3...tn，并获得单点处每个时间点对应的油的液位高度a1,a2,a3...an；
65.步骤6：计算并获得最小时对应的an和a
n-1
，将an和a
n-1
的平均值作为当前时刻单点处油的液位高度优化值。
66.单个油舱的水和油的体积的计算方法如下：
67.步骤7：获取各压力传感器和超声波传感器的位置信息、油舱形状特征和油舱姿态特征，并将测得的各点位的水的液位高度h1和油的液位高度优化值转化成点坐标；
68.步骤8：根据各点位的点坐标数据进行三阶样条插值，将插值得到的插值点和各点位进行曲面拟合，得到水-气曲面、油-水曲面、油-气曲面和油-油囊曲面，同时得到水-气曲面方程、油-水曲面方程、油-气曲面方程和油-油囊曲面方程；所述水-气曲面、油-水曲面及舱体内壁合围形成水的三维形状，所述油-气曲面和油-油囊曲面合围形成油的三维形状；
69.步骤9：对油的三维形状进行三维积分得到单个油舱内油的体积；对水的三维形状进行三维积分得到单个油舱内水的体积。
70.作为一种优选的实施方案，所述油舱1顶部开设有通气孔101，所述通气孔101与油囊2内部连通。
71.设置与油囊2连通的通气孔101，可以缓解油囊2内因油性气体挥发而引起的气压上升。
72.作为一种优选的实施方案，所述油囊2上设置有温度传感器，所述温度传感器与控制模块连接。
73.在油囊2上设置温度传感器，用于测量油舱1内温度，防止原油因温度下降而发生凝结和带来安全隐患。
74.作为一种优选的实施方案，所述进水管道102、出水管道103、进油管道201和吸油管道202上均连接有过滤器9。
75.在进水管道102、出水管道103、进油管道201和吸油管道202上设置过滤器9可去除油和水中的杂质。
76.作为一种优选的实施方案，所述吸油管道202靠近油囊2的一端端口连接有六爪环底吸油装置7，如图7和图8所示，所述六爪环底吸油装置7包括管道连接头701，六爪环底吸油装置7通过管道连接头701与吸油管道202连接，且管道连接头701中心形成有通孔；所述管道连接头701远离吸油管道202的一端侧面均匀设置有六个弧形杆702，所述弧形杆702向背离吸油管道202的方向弯曲，六个弧形杆702远离吸油管道202的一端均连接于一个环形盘703上。
77.六爪环底吸油管道202置于油囊2内，四周的六爪环底设计对油囊2起到稳定支撑作用，同时防止在吸油时柔性隔膜被一起吸入，避免造成吸油口的堵塞，底部光滑的环底设计用于防止在油囊2左右晃动时柔性隔膜壁被刮破。
78.作为一种优选的实施方案，所述系统还包括报警模块，所述报警模块与控制模块连接，当控制模块接收到的温度数据、水的液位高度数据或油的液位高度数据异常时，控制模块控制报警模块报警。
79.报警模块在监测到液位过高以及舱体温度异常时进行报警以避免出现安全事故。
80.作为一种优选的实施方案，所述吸油管道202、吸油管道202、进水管道102和出水管道103上均连接有电控阀8，所述电控阀8与控制器连接。
81.电控阀8可以防止液体回流以及油舱1内超压或失压。
82.作为一种优选的实施方案，所述吸油管道202、吸油管道202、进水管道102和出水管道103上设置有止回阀10。
83.实施例2
84.如图3所示，本实施例提供一种油水隔离置换的油舱油水动态进出控制方法，包括以下步骤：
85.s1：判断油舱是否正在进行装卸油，若否，则进入步骤s2，若是，则进入步骤s3；
86.s2：将油囊特性、船舶摇晃状态和油舱特性输入至数据处理模块，数据处理模块基于上述输入的参数和压力传感器以及超声波传感器的感应数据计算当前油舱内油的体积和水的体积，并将油的体积和水的体积进行加和得到油舱内液体总体积；如图4所示，比较油舱内液体总体积与设定的体积阈值(本实施例中油舱总体积的80％)，若油舱内液体总体积小于体积阈值，则控制进水管道进水，直至油舱内液体总体积等于体积阈值，此时控制过
程结束；若油舱内液体总体积大于体积阈值，则控制出水管道出水，直至油舱内液体总体积等于体积阈值，此时控制过程结束；
87.s3：判断油舱此时是进油出水状态还是出油进水状态，若是进油出水状态，则进入步骤s4，若是出油进水状态，则进入步骤s8；
88.s4：如图5所示，获取进油流量q1和出水流量q2，并比较q1和q2的大小关系，若|1—q1/q2|≥0.05％且q1＞q2，则进入步骤s5；若|1—q1/q2|≥0.05％且q1＜q2，则进入步骤s6；若|1—q1/q2|＜0.05％，则进入s7；
89.s5：降低进油管道上的泵体的进油速率并增加出水管道上的泵体的出水速率，本实施例中采用调控出水泵体的开启数量和工作功率实现对出水速率的控制，直至满足|1—q1/q2|＜0.05％，进入步骤s7；
90.s6：增加进油管道上的泵体的进油速率并降低出水管道上的泵体的出水速率，直至满足|1—q1/q2|＜0.05％，进入步骤s7；
91.s7：比较油舱内液体总体积与体积阈值，若油舱内液体总体积小于体积阈值，则降低出水管道上的泵体的出水速率，直至油舱内总液体体积等于体积阈值，则结束；若油舱内液体总体积大于体积阈值，则增加出水管道上的泵体的出水速率，直至油舱内总液体体积等于体积阈值，则结束；
92.s8：如图6所示，获取出油流量q3和进水流量q4，并比较q3和q4的大小关系，若|1—q3/q4|≥0.05％且q3＞q4，则进入步骤s9；若|1—q3/q4|≥0.05％且q3＜q4，则进入步骤s10；若|1—q3/q4|＜0.05％，则进入s11；
93.s9：降低吸油管道上的泵体的出油速率并增加进水管道上的泵体的进水速率，本实施例中采用调控进水泵体的开启数量和工作功率实现对进水速率的控制，直至满足|1—q3/q4|＜0.05％，进入步骤s11；
94.s10：增加吸油管道上的泵体的出油速率并降低进水管道上的泵体的进水速率，直至满足|1—q3/q4|＜0.05％，进入步骤s11；
95.s11：比较油舱内液体总体积与体积阈值，若油舱内液体总体积小于体积阈值，则增加进水管道上的泵体的进水速率，直至油舱内总液体体积等于体积阈值，则结束；若油舱内液体总体积大于体积阈值，则降低出水管道上的泵体的进水速率，直至油舱内总液体体积等于体积阈值，则结束。
96.最后应说明的是：以上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实施例技术方案。

技术特征：
1.一种油水隔离置换的油舱油水动态进出系统，其特征在于，包括油舱和油囊，所述油囊设置有开口，油囊的开口与油舱顶部连接；所述油舱底部内侧设置有若干压力传感器，所述油舱顶部内侧设置有若干超声波传感器，且若干所述超声波传感器均位于油囊开口内；所述油舱顶部设置有进油管道和吸油管道，所述进油管道和吸油管道均与油囊内部连通；所述油舱底部连通有进水管道和出水管道，所述进油管道、吸油管道、进水管道和出水管道上均连接有泵体和流量传感器；所述系统还包括数据处理模块，若干所述压力传感器和若干所述超声波传感器均与数据处理模块连接，所述数据处理模块用于根据压力传感器和超声波传感器的数据计算油舱内的油的液位高度和体积、水的液位高度和体积；所述数据处理模块连接有控制模块，所述控制模块与泵体连接，控制模块根据油的体积和水的体积控制泵体工作。2.根据权利要求1所述的一种油水隔离置换的油舱油水动态进出系统，其特征在于，所述油舱顶部开设有通气孔，所述通气孔与油囊内部连通。3.根据权利要求1所述的一种油水隔离置换的油舱油水动态进出系统，其特征在于，所述油囊上设置有温度传感器，所述温度传感器与控制模块连接。4.根据权利要求1所述的一种油水隔离置换的油舱油水动态进出系统，其特征在于，所述进水管道、出水管道、进油管道和吸油管道上均连接有过滤器。5.根据权利要求1所述的一种油水隔离置换的油舱油水动态进出系统，其特征在于，所述吸油管道靠近油囊的一端端口连接有六爪环底吸油装置，所述六爪环底吸油装置包括管道连接头，六爪环底吸油装置通过管道连接头与吸油管道连接，且管道连接头中心形成有通孔；所述管道连接头远离吸油管道一端的侧面均匀设置有六个弧形杆，所述弧形杆向远离吸油管道的方向弯曲，六个弧形杆远离吸油管道的一端均连接于一个环形盘上。6.根据权利要求3所述的一种油水隔离置换的油舱油水动态进出系统，其特征在于，所述系统还包括报警模块，所述报警模块与控制模块连接，当控制模块接收到的温度数据、水的液位高度数据或油的液位高度数据异常时，控制模块控制报警模块报警。7.根据权利要求1所述的一种油水隔离置换的油舱油水动态进出系统，其特征在于，所述吸油管道、吸油管道、进水管道和出水管道上均连接有电控阀，所述电控阀与控制器连接。8.一种油水隔离置换的油舱油水动态进出控制方法，基于如权利要求1-7任一项所述的油水隔离置换的油舱油水动态进出系统实现油舱油水动态进出控制，其特征在于，包括以下步骤：s1：判断油舱是否正在进行装卸油，若否，则进入步骤s2，若是，则进入步骤s3；s2：比较油舱内液体总体积与设定的体积阈值，若油舱内液体总体积小于体积阈值，则控制进水管道进水，直至油舱内液体总体积等于体积阈值，此时控制过程结束；若油舱内液体总体积大于体积阈值，则控制出水管道出水，直至油舱内液体总体积等于体积阈值，此时控制过程结束；s3：判断油舱此时是进油出水状态还是出油进水状态，若是进油出水状态，则进入步骤s4，若是出油进水状态，则进入步骤s8；s4：获取进油流量q1和出水流量q2，并比较q1和q2的大小关系，若|1—q1/q2|≥0.05％且q1＞q2，则进入步骤s5；若|1—q1/q2|≥0.05％且q1＜q2，则进入步骤s6；若|1—q1/q2|
＜0.05％，则进入s7；s5：降低进油管道上的泵体的进油速率并增加出水管道上的泵体的出水速率，直至满足|1—q1/q2|＜0.05％，进入步骤s7；s6：增加进油管道上的泵体的进油速率并降低出水管道上的泵体的出水速率，直至满足|1—q1/q2|＜0.05％，进入步骤s7；s7：比较油舱内液体总体积与体积阈值，若油舱内液体总体积小于体积阈值，则降低出水管道上的泵体的出水速率，直至油舱内总液体体积等于体积阈值，则结束；若油舱内液体总体积大于体积阈值，则增加出水管道上的泵体的出水速率，直至油舱内总液体体积等于体积阈值，则结束；s8：获取出油流量q3和进水流量q4，并比较q3和q4的大小关系，若|1—q3/q4|≥0.05％且q3＞q4，则进入步骤s9；若|1—q3/q4|≥0.05％且q3＜q4，则进入步骤s10；若|1—q3/q4|＜0.05％，则进入s11；s9：降低吸油管道上的泵体的出油速率并增加进水管道上的泵体的进水速率，直至满足|1—q3/q4|＜0.05％，进入步骤s11；s10：增加吸油管道上的泵体的出油速率并降低进水管道上的泵体的进水速率，直至满足|1—q3/q4|＜0.05％，进入步骤s11；s11：比较油舱内液体总体积与体积阈值，若油舱内液体总体积小于体积阈值，则增加进水管道上的泵体的进水速率，直至油舱内总液体体积等于体积阈值，则结束；若油舱内液体总体积大于体积阈值，则降低出水管道上的泵体的进水速率，直至油舱内总液体体积等于体积阈值，则结束。

技术总结
本发明公开一种油水隔离置换的油舱油水动态进出系统及控制方法，所述系统包括油舱和油囊；所述油舱底部内侧设置有若干压力传感器，所述油舱顶部内侧设置有若干超声波传感器；所述油舱顶部设置有进油管道和吸油管道，所述油舱底部连通有进水管道和出水管道，所述进油管道、吸油管道、进水管道和出水管道上均连接有泵体和流量传感器；所述系统还包括数据处理模块，若干所述压力传感器和若干所述超声波传感器均与数据处理模块连接；所述数据处理模块连接有控制模块，所述控制模块与泵体连接，控制模块根据油的体积和水的体积控制泵体工作。本发明实现了油舱内液体总体积的动态平衡，达到维持船舶航行过程中的重心、浮态和稳性的效果。性的效果。性的效果。


技术研发人员：李春梅 明星月 周上钦 曾祉祺 何缘缘 周胜男 王如意 兰卫红
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：2023.01.17
技术公布日：2023/4/20