超声波防海生物技术在FPSO上的应用研究

　　0 引言

　　海生物的侵入一直以来是FPSO比较棘手的问题，它们可以造成海水管线与滤器的堵塞，引起腐蚀。在防海生物方面，FPSO一般采取的措施是在海水门内表面涂敷有毒防腐油漆防止海生物的附着，以及设置防海生物装置，通过将含有铜铝离子的电解液注入海水门杀死海生物幼虫。但从实际应用来看，效果不太理想。海洋生物的生命力极强，形体非常小的幼虫进入海水系统以后迅速长大然后死去，堵塞并腐蚀管路。超声波空化效应可以成为解决这一难题的有效手段。

　　1 超声波空化效应的原理

　　超声波信号发生器产生高频振荡信号，通过换能器转换成每秒几万次的高频机械振荡，再由声头将这种机械高频振荡传递到液体中形成超声波，以正压和负压高频交替变化的方式疏密相间地向前辐射传播，使液体不断产生无数直径为50～500μm的微小气泡并不断破裂，这种现象称为“空化效应”。超声波产生的交变声压在液体中传播时会出现稀疏密集2 种状态。在密集状态时液体受到正压力(约几个大气压)，而在稀疏状态时液体受到拉力即负压力。一般液体中都含有一定的气体，在稀疏状态时气泡增长，并吸收更多液体中分解出来的气体;而当再压缩时，气泡不断缩小，在此过程中液体质点的运动速度与逐渐减小的气泡半径成反比，因此当半径趋于零时，质量运动速度在理论上趋于无穷大。如果这一快速运动在气泡闭合时突然停止，则集中在微小容积内的动能就被释放出来，此时就会从闭合泡的中心向外传播一个球形冲击波，在这一点将会产生数千个大气压的瞬间高压，形成一连串的爆炸，释放出巨大能量，对周围形成巨大冲击，从而对物件表面不断进行冲击，使工作表面及缝隙中的污垢迅速剥落，同时也能击碎生物表皮细胞将其杀死。

　　2 超声波空化效应的应用

　　超声波空化效应的应用范围非常广泛，主要应用于机械、电子、光学、医药、电镀、涂装、真空镀膜前处理以及石油石化等行业。在清洗方面适用于表面形状复杂的零件，如对精密工件上的狭缝、凹槽、深孔、肓孔的清洗，同时能够清洗掉零件表面油污、锈蚀及氧化皮，超声波清洗在处理膜污染方面更是具有无可比拟的优势。在制药行业可以用来萃取，或者用于对各种玻璃制器及内外科器械的清洗，效果非常理想，不仅能达到清洗的目的，还能对玻璃器皿内外壁附着的各种微生物、病菌起到粉碎作用，达到清洗消毒灭菌的作用。在石油石化行业可以应用于乳化、破乳以及提高采收率等方面。

　　3 超声波空化效应在FPSO防海生物中的应用设计