浅谈船舶防海生物装置MGPS的原理与选择
MGPS & ICAF
电解海水防海生物装置的基本原理
海水中含有大量的氯化钠为主的盐类，其中氯化钠含量最高位 2.7%左右， 占总盐度的 10.9%。 在海水的组成中， 氯离子含量最高， 氯浓度达 19%左右，占离子总含量的 55%。 电解海水防海生物装置，用镀铂钛电极或特制的电极将海水电 解，以产生 NaClO、HClO 和 Cl2，这些有效氯是强氧化剂，能杀死 或击晕海生物的幼虫和孢子，达到防污染的目的。根据实验室研究结 果表明，有效氯为 20mg/L 的处理海水，能杀死海水中几乎所有的 细菌和海生物。
电解铜、铝(软铁、熟铁)防海生物装置的基本原理
铜阳极(copper anode)在海水中电解，产生微量铜离子(cupric ion)， 铝阳极(aluminum anode)或铁阳极(ferric anode)电解后生成 少量氢氧化铝絮状物(aluminum hydroxide floccule)或氢氧化铁 絮状物(ferric hydroxide floccule)，海水带着这种具有很高黏性的 絮状物从管道中流过时，絮状物就散布开来，粘附在海生物幼虫可能 栖生的海水流得较缓慢的区域，并且随着电解时间的增长，这些絮状 物就附着在海水管系的内壁上， 在整个海水管系中形成一层很薄的保 护层，进而达到防止海生物吸附及防止海水腐蚀的双重作用。 实验研究结果表明， 当海水中的铜离子含量达到 2μg/l(2mg/m3) 时，铜离子能有效地抑制海生物在海水管系中生长。 根据海水管系的材质的不同，须正确选择使用阳极： 如果海水管系的材质是钢，需选用铝阳极。 如果海水管系的材质是铝或铜，需选用铁阳极。
防海生物装置(MGPS)和阴极保护(ICCP)的区别
防海生物装置(MGPS)和阴极保护(ICCP)的区别
1.常用防海生物装置(MGPS---MARINE GROWTH PREVENTION SYSTEM)，分为两类：
1）电解铜和铝/铁电极，利用电解出的铜离子杀灭海生物，借助电解出的铝离子防止腐蚀。
2）直接电解海水产生次氯酸钠，利用次氯酸钠防腐蚀防堵塞。
2.阴极保护（ICCP---IMPRESSED CURRENT CATHODE PROTECTION)8
ICCP设备通过安装在船体上的参考电极连续监测船体电压, 如果船体电位超出正常值 (通常为220V)电控箱将向钛电极输出一定量的补偿电流(直流电DC).
这样船体电位将始终保持在正常值范围内, 腐蚀现象就不会发生.。
mgps防海生物工作原理
mgps防海生物工作原理全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：MGPS防海生物工作原理海洋是人类的重要资源之一，但同时也存在着各种危险和挑战，其中海洋生物对于海洋设施和装备构成危害是一个常见的问题。
为了应对这一问题，人们研发出了各种防海生物设备，其中MGPS （Marine Growth Prevention System）是一种常用的防海生物技术。
本文将介绍MGPS防海生物的工作原理及其应用。
MGPS防海生物是一种利用电化学原理对海洋生物进行预防和控制的技术。
其基本原理是在被保护的海洋设施表面安装一套电极系统，然后通过外部电源施加电流，使得海水中的氧化还原反应发生变化，进而改变表面的电位和PH值，从而抑制海洋生物的附着和生长。
具体来说，当电流通过海水中的电极系统时，会导致水中的氧气和氯离子发生氧化还原反应，释放出氯气和次氯酸等物质，这些物质对海洋生物具有一定的杀菌和防止附着的作用，从而达到防海生物的效果。
1. 改变表面电位：通过施加电流，可以改变海洋设施表面的电位，从而减少海洋生物的附着和生长。
电位的改变会影响海水中的离子浓度和PH值，对于某些海洋生物来说，这种环境变化是不适宜它们生长的，因此可以有效地预防海洋生物的侵蚀。
2. 释放抗生物物质：在电解过程中，会释放出一些具有杀菌和抑制海洋生物生长的物质，如氯气和次氯酸等。
这些物质可以直接对海洋生物进行杀灭，同时对已经附着的海洋生物也有一定的清除效果，从而提高防海生物的效果。
3. 破坏海洋生物细胞：由于电流的作用，会对海洋生物的细胞结构造成一定的破坏，影响其正常的代谢和生长过程，从而达到防止海洋生物附着的效果。
MGPS防海生物技术有着广泛的应用领域，主要包括海洋平台、海底管道、船体及海洋工程设施等。
通过安装MGPS设备，可以有效地减少海洋生物对这些设施的侵蚀，延长设备的使用寿命，降低维护成本。
目前，许多海洋石油钻井平台、船舶和海洋工程设施都使用了MGPS防海生物技术，取得了良好的防护效果。
海上石油平台次氯酸钠防海生物装置研究
- 87 -第5期1-海水；2-过滤器；3-电解槽；4-次氯酸钠溶液储罐；5-鼓风机；6-自流或泵输至用户；7-控制器图1 次氯酸钠生产原理流程图海上石油平台次氯酸钠防海生物装置研究张斌，陈文峰，孙为志，蔡广远，周晓艳（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300452）[摘 要] 分析了次氯酸钠防海生物装置的工作原理，对其优缺点进行了对比，对连续加药工况与冲击加药工况的计算方法进行了说明。
可为在不同海域、不同海生物分布的条件下，选择较为适宜的次氯酸钠加药浓度与折减当量系数提供参考。
[关键词] 海上石油平台；防海生物装置；次氯酸钠；连续加药；冲击加药作者简介：张斌（1988—），男，河北人，中国石油大学（北京）化学工程专业毕业，硕士研究生，中级工程师。
在海洋石油工程股份有限公司从事海上石油平台工艺设计工作。
海上石油平台海水提升泵通常设置在海平面以下，处在海水环境中的海水提升泵非常容易附着海生物，海生物的存在一方面会腐蚀海水提升泵；另一方面海生物还会被海水提升泵抽吸进入海上石油平台系统，对管道、阀门、过滤器、冷却器及其他设备造成腐蚀、堵塞等危害，降低设备寿命，进而影响整个海洋石油平台系统的工作效率。
海水提升泵加装防海生物装置意义重大。
本文重点介绍海上石油平台常用的一种防海生物装置—次氯酸钠系统。
1 次氯酸钠防海生物装置次氯酸钠防海生物装置主要利用次氯酸钠的强氧化性。
首先，海水电解生成NaOCl （次氯酸钠），NaOCl 再离解为OCl -（次氯酸根）和Na+（钠离子），然后OCl -水解生成HOCl （次氯酸）。
HOCl 通过扩散附着在海水中微生物的表面，进而穿透进入海生物体内，在HOCl 氧化作用的影响下，促使海生物死亡。
具体的反应原理如下所示。
NaCI+H 2O+2e →NaOCI+H 2↑NaOCI Na ++OCI-OCI -+H 2O HOCI+OH -↑1.1 次氯酸钠生产原理流程次氯酸钠生产原理流程如图1所示[1]。
海洋平台防海生物装置选型设计
（１）原 理 海 上 平 台 利 用 海 水 电 解 产 生 次 氯 酸 钠 （ＮａＯＣ１），其 反应 式如 下 ：
ＮａＣｌ＋Ｈ２０ ＋ ２ｅ— ＮａＯＣｌ＋Ｈ２ ｆ
次 氯 酸钠 是 一 种 强氧 化 剂 ，在 水 中离 解 成 次 氯酸 根（ＯＣ１‘）和 钠离 子（Ｎａ＋），次氯 酸 根水解 产 生次 氯酸（ＨＯＧ１）。
１防止 海生 物 附着 的方法 原理 及特 点
１．１概述 防止 海 生 物 附着 的方 法 很 多 。 如 ：涂 刷 防污
漆 、 向海 水 中添 加 毒 料 、 电解 防 污 以及 过 滤 、 灼 热 等 物 理 方 法 。防 污 方 法 不 同 ，其 防污 效 果和 经 济 性 等 方 面 也 不 同 。防 污 涂 料 的 防 污 期 效 短 ， 小 口径 管 道 施 工 困 难 ，对 环 境 有 污 染 ；施 工 液 氯运 行 费用 高 ，对 人 体 有 毒 害 ， 操 作 不 安全 。 电解 防 污 技 术 是 一 种 重 要 的防 污 与 防 腐 技 术 。 电解 防污 是 通 过 电化 学 的 方 法 ，通 过 所 产 生 的离 子 杀死 海 生 物 。 目前 常 用 的 电解 防污 方 法有 ： 电解 海 水 制 氯 法 （次 氯 酸 钠装 置 ）、 电解 铜 一铝 阳极 法 、 电解 氯 一铜 联 合 法 等 。在 海 上石 油 平 台 中， 目前 电解 防 污 技 术 主 要 应 用 于 海 水 处 理 系 统 、 消 防水 系统 、 海 水冷 却系 统 、 电缆 防护 管线 等 。
１．２常 用 电解 防污技术 的综合 比较
结 合海 洋 石 油 平 台海 水提 升 泵 的 电解 防 海 生 物 装 置 选 型 设 计 ，从 各 装 置 的 工 作 原 理 、控 制 、 安 装 方 式及 优 缺 点 介 绍 这 几 种 常 用 电解 防 污 方 法 的原 理及特 点 。
船舶污底与处理措施
预防船舶污底的措施一、使用含有防污剂的涂料最早的防污剂是通过释放诸如三丁基锡、含有砷之类的有毒化合物来杀死附着的生物，但2008年起国际上已经全面禁用有机锡类防污涂层的使用，后期开发了氧化亚铜、氧化汞、酚醛等无锡防污剂，可以有效抑制甚至杀死海洋生物。
但随着这些毒素的缓慢渗出,也同样会对海洋生态环境产生污染。
目前防止船舶污底的发展趋势是开发低表面能的防污涂料以及仿生防污涂料，其中有机硅树脂低表面能防污涂料的应用相对成熟，其能有效的降低海洋生物在船体上的附着率，但存在使用成本高的问题。
二、采用船舶防海生物系统(Marine Growth Preventing System, MGPS)MGPS 的用途是预防海洋生物吸附在船底、海底门、海水管道、海水冷却器等狭窄通道以及在这些地方滋生繁殖并产生腐蚀。
常用的系统主要有电解海水MGPS、电解铜铝（铁）MGPS和超声波MGPS，或者是联合使用。
清除船舶污底的方法虽然人们采用了各种各样的方法来抑制船舶污底的形成，但并不能完全阻止海洋生物的附着，所以定期的船底清洗还是在所难免。
船底清洗有三种方法，一种是进入船坞采用高压水枪、喷砂等方式清理（俗称刮船底），这种清理方式在时间、人力、物力、财力上耗费巨大，但可以彻底清理干净。
第二种方法是雇用接受过腐蚀控制和问题识别方面培训，并能对船底状况做专业评估的潜水员，采用高压水枪对船体进行清洗或采用专用设备对船体进行刮擦。
这种清理方式存在着作业难度高、安全风险大、清洗效率低、作业覆盖范围小、可能损伤船体漆面、对于深吃水的船舶底部无法清洗等问题。
第三种方法是采用水下清洁机器人，通过无线遥控方式让机器人在水下对船底进行清洁。
尤其在疫情防控的特殊时期，采用远程控制技术，清洗作业不需要跟港口及船上人员接触，疫情安全可控，不会影响港口的正常作业。
但水下清洁机器人对海底门格栅、螺旋桨、舵、侧推器、海水出口管等部位清洁效果不是很理想，需要专业潜水员下水配合清洁。
防海生物装置的性能比较和实船选用
防海生物装置的性能比较和实船选用防海生物装置的性能比较和实船选用随着航海运输及海洋资源的开发不断扩大,渤海的海生资源和生态环境同时受到较大的破坏。
渤海环境质量严重恶化,表现于海岸带污染明显、污染范围扩大、生态系统弱化、生态环境退化、赤潮、富营养化等。
近10年来,渤海水质的富营养化特征日趋显著,氮磷营养盐浓度在不同海区和年际中变化,并且连续超过海洋水质标准。
水质的富营养化引起藻类及其他浮游生物、贝类等迅速繁殖。
海洋环境中存在的小型污染物(粘土、微生物等)以及大型污染物(藻类、贝类、螅类等)在船上冷却系统中有极为理想的生长环境,那些低等生物粘附在海底格栅附近及海底阀箱、海水总管等内部,随着温度的提升、水流的改变,以及盐分及充足的氧气的存在,加剧这些低等海生物的快速生长繁衍。
特别是那些贝壳类海生物的抱团快速繁衍,对船舶的营运危害相当明显,具体表现在:1. 海生物堵塞海底格栅网、海水滤器、海水管道、海水泵及冷却器,极大地降低热交换率,使燃料成本加大(空调、发动机等)。
2. 海生物会对管道造成严重的生物腐蚀。
3. 主海底阀门因为海生物过量生长而不能关严,影响船舶航行安全。
4. 没有防海生物装置的船舶,定期不定期地清除海生物要投入巨大的财力人力。
5. 冷却循环系统和发动机必须经常维修或大修,浪费时间及金钱。
近几年来,我司在渤海湾工作的船舶,如华龙、华跃轮等都等不到两年半一个进坞检修周期,就分别发生海水总管大部分污堵造成主副机海水冷却量不够,海水泵吸不上水等现象,而不得不申请停航拆检总管部分,疏通清洁后维持使用;甚至于我司华信轮刚投产使用一年就发生海水总管海生物严重污堵现象。
针对在渤海水域营运作业的船舶所面临的共同问题,我们积极探讨研究,从污堵海生物根据清除出的贝类海生物的形状大小分析,应该主要为微小生物粘附在海的种类及成因着手,水管线内部因生长条件的改变而快速繁衍所致。
我们同时对国内外多种防海生物装置的设计原理、购置改装及日常使用维护成本、管理使用的方便可靠性,以及实际使用的效果情况,都做了大量的收集研究和咨询比较工作。
海上作业逃生救援装置的避障和自动导航技术研究
海上作业逃生救援装置的避障和自动导航技术研究引言随着全球海上石油开采和海洋工程作业的不断发展，海上作业逃生救援装置的安全性和有效性成为关注的焦点。
海上作业环境的复杂性和危险性使得作业人员在紧急情况下的逃生救援面临很大的挑战。
因此，研发具有避障和自动导航技术的海上作业逃生救援装置对于提高安全性和救援效率至关重要。
一、避障技术1. 传感器技术为了提高海上作业逃生救援装置的避障能力，传感器技术起到了关键作用。
通过搭载视觉传感器、声纳传感器和激光雷达等设备，可以实时探测周围环境，准确感知障碍物的位置和形状。
视觉传感器可以利用摄像机记录周围的环境并进行图像处理，提供高清晰度的实时视频。
声纳传感器可以通过声波的反射来检测障碍物的距离和形状。
而激光雷达则可以利用激光束来测量周围物体的精确距离和形态。
通过综合利用不同类型的传感器，可以实现对于多种类型障碍物的准确识别和避让。
2. 算法控制避障算法是海上作业逃生救援装置的核心技术之一。
基于传感器获取到的数据，算法可以实时判断障碍物的威胁程度和逃避路径。
在这方面，常用的算法包括基于规则的算法、基于路径规划的算法和基于机器学习的算法。
基于规则的算法是根据预设的规则和条件进行判断和决策。
例如，当传感器检测到障碍物距离过近时，装置会自动转向或刹车以避免碰撞。
基于路径规划的算法则是通过先前建立好的地图和路径规划算法，计算出最优的逃离路径，并实时更新路径以应对障碍物的变化。
基于机器学习的算法则是通过训练算法使其能够自动学习并优化决策，提高装置的避障能力。
二、自动导航技术1. GPS导航系统全球定位系统（GPS）是一种卫星导航系统，可以提供准确的时间、位置和速度信息。
GPS导航系统可以用于海上作业逃生救援装置的自动导航，以确保其能够按照预定的逃生路径和位置到达目的地。
GPS导航系统的工作原理是通过接收来自卫星的信号，并计算装置与卫星之间的距离以确定装置的位置。
利用多个卫星的信号，可以进行三角定位，并实现高精度的位置定位。
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浅谈船舶防海生物装置MGPS的原理与选择
【摘要】舰船的海水管系和海上平台以及港口的海水系统都会受到海洋附着生物的严重污染。
在海水系统中附着的海洋生物，会严重腐蚀管道，并且由于海生物堵塞海水进入口、管道、滤器、冷却器，会使海水管道的有效直径缩小，影响海水流量和降低热交换率，导致成本加大和能源浪费，并影响有关设备的正常运行。
近年来，船舶的防海生物装置已经在新造船中普遍使用，对船舶防海生物起到了至关重要的作用。
本人在参照学习了诸多论文的基础上，结合自身的体会，谈谈如何管理和是使用，以期对同行有一定的借鉴作用。
【关键词】船舶；防海生物装置；原理；特点
船底防腐生物系统通常称为MGPS系统（marine growth preventing system）。
海洋微生物在船舶外壳、海底阀箱、管路系统、热交换器等系统大量附着，会使这些系统的有关设施加速腐蚀，减少寿命，增加了船舶管理的成本。
一、腐蚀的原因
海洋生物极易容易附着在海水系统，海生物本身并不直接腐蚀船舶设施，而是间接地造成了腐蚀。
主要因为他的附着，一是通过它的新陈代谢产生了无机酸、有机酸、硫化物以及氢等酸性腐蚀源，二是促进金属的阴极化过程，三是改变了金属周围环境氧浓度、含盐量、酸度，形成了氧浓度差等局部腐蚀电池。
当金属材料浸于海水之中，有一些溶解态的无机物和有机物就被吸附到材料的表面，紧接着来之水体中的浮游细菌开始积聚到了材料表面，并且分泌了大量的胞外分泌物或猫膜。
随着异养细菌的繁殖和进一步分泌胞外薪性物质，材料表面膜厚度不断增加。
数周之后微生物膜变成一个非常复杂的群落，然后逐渐死亡，并裸露出金属基体，开始形成新的微生物膜。
随着材料浸泡的时间的延长，微生物膜的组织和组成都在不断地发生变化。
微生物的吸附生长增加了海水流动的阻力和热传导阻力，并加速对金属材料的腐蚀作用。
在这种自然形成的由不同种类的微生物及其排泄的聚合物组织膜结构并不均匀，局部堆积的排泄物会导致氧浓度差电池的产生，形成富氧区和贫氧区作为阳极被加速腐蚀，造成空蚀和缝隙腐蚀损坏设备。
由于菌类海生物的附着，大量的浮游生物、贝壳类生物也加速聚集，从而形成了更大规模的破坏。
贝壳类生物受温度变化，水质的变化会造成不定期死亡，死亡的贝壳类从脱落的吸附面离开随水流流动，极易积聚到阀门、热交换器等狭窄通道，堵塞系统甚至造成事故。
因此，防止系统内海生物的存活附着是最为关键。
二、防止腐蚀的措施
早期的防海生物有投药的方式，涂敷防腐涂料的方式等。
这些方式由于成本高和环境污染问题现在已不再采用。
目前船舶防海生物主要采用MGPS方式，也就是通过电解金属铜、铝和铁的方式，或者直接电解海水的方式，或者采用前述几种的复合方法产生对于海生物的有毒物质来杀死海生物，从而去除或者缓解对于船舶设备的腐蚀。
三、不同的MGPS装置
1、电解海水防污装置：海水中含有大量的氯化钠为主的盐类，其中氯化钠含量最高约2.7%左右，占总盐度的10.9%。
在海水的组成中，氯离子含量最高，氯浓度达19%左右，占离子总含量的55%。
电解海水防海生物装置，它用镀铂钛电极或特制的电极将海水电解，以产生NaClO、HClO和Cl2，这些有效氯是强氧化剂，能杀死海生物的幼虫和孢子，达到防污染的目的。
根据实验室研究结果表明，有效氯为20mg/L的处理海水，能杀死海水中几乎所有的细菌和海生物。
电解海水制氯防污是20世纪60年代后期随着析氯电催化活性阳极即DSA 技术的发展而走向工业化，这种技术在海上船舶、海上平台、海中设施等领域中得到了广泛应用，而且在环保行业也得到了成功的应用。
电解海水制氯主要技术特点有3点：①有效氯防污效果好，各种海生物都能有效地得到防治；②操作较其它方法麻烦，需定期对电极维护。
在直流电的作用下，海水有如下反应：
电离反应：
Na======Na+ +Cl-
H2O======H+ +OH-
电化学反应：
阳极2Cl -2e—→Cl2↑
阴极2H+ + 2e—→H2 ↑
溶液中化学反应：
Na+ +OH ——→NaOH
2NaOH+Cl2 ——→NaClO+NaCl+H2O
总反应：
NaCl+H2O电解NaClO+H2↑
可见，电解海水的过程中，产生了大量的氯，这些氯就可以杀死海洋生物和微生物，我公司的德泮轮的防海生物装置，就是采用了电解水的方法。
一个绝缘于船体的钛合金金属板，作为电流的阳极，船体作为阴极，工作电流接几十A，甚至接近100A，电压并不高。
这种装置的含氯电解水，分管系打入各个系统，起到防护作用。
这种装置需要定期检查极板的腐蚀状况和清洗电解过程所产生的絮状物，以防堵塞和降低防腐效果。
2、电解铜、铝、铁的防海生物装置：
电解铜、铝防海生物污损装置由控制电源、DSA阳极、防污铜合金阳极、防腐铝合金阳极和阴极接地座等组成。
利用低压直流电对防污铜合金阳极和防腐铝合金阳极进行电解产生CuO和AI（OH）3，利用铜、铝的离子这两种毒物来防治海生物。
其技术特点如下：
①操作维护非常方便，电流较小，一般在1.2A以下；
②基本可以满足防海生物的需要，但大型船舶，海水量在1000M?/H以上，效果不如直接电解水装置。
③在运行过程中，对铜和铝资源是不可再生地消耗，因此也是一些发达国家不推荐使用的原因之一。
因此控制铜离子的浓度对电解氯、铜—铝装置的运行至关重要，同时加大铜离子的浓度也意味着阳极消耗的增速，增加运行维护费用。
因此，在选择防海生物装置时应综合考虑各方面因素，选择最适合的防海生物装置。