[发明专利]测量装置、相关船及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对水和所收集的物料的混合物执行测量的测量装置。本发明进一步涉及一种运输水和所收集的物料的混合物的方法。

背景技术

用于从水底收集物料的船是已知的。

这种船的实例是疏浚船，例如耙吸挖泥船、绞吸挖泥船。疏浚船用来保持航道的深度或使航道变深，以疏浚新的航道，并用于砂石提取，例如用于基础设施项目和土地开垦。

另一实例是采矿船，其用来从水底收集采矿物料。开采的物料可包括矿石、水合物、钻石、金、铜、锰、镍、锌。

因此，在本文中使用的术语“所收集的物料”指的是疏浚的物料和开采的物料。所收集的物料包含多个颗粒。

可将所收集的物料装入装料空间(料斗)，或可经由排放管线排放至远处的位置。

在泥舱式挖泥船上，将疏浚的物料(也叫做泥土)泵入疏浚船的装料空间。为了做到这一点，将疏浚的物料与水混合，产生可泵出的泥浆。当泥浆处于装料空间中时，疏浚的物料将沉淀。

疏浚的物料在疏浚船的装料空间中的沉淀速度的确定是用于确保疏浚尽可能有效的重要参数。这也适用于储存在装料空间中或由选矿厂处理的开采的物料。

根据工作类型的不同，疏浚或开采很多种不同的物料，其可能具有不同的典型尺寸：泥浆、粘土、细砂、粗砂、砂砾、岩石、矿石、水合物及通常其组合物。该物料的沉淀速度取决于所收集的物料的粒度。

装填装料空间的速度以及泥浆中的水和疏浚的物料的量之间的比例优选地与所收集的物料的沉淀速度匹配，以使疏浚或开采过程尽可能有效。

如果过快地装填装料空间，那么一部分所收集的物料将没有足够的时间沉淀并将经由溢流而再一次离开船。从成本角度看，过慢的填充并不具有吸引力。因此，知道所收集的物料多快地沉淀非常重要。

为了允许装载过程尽可能有效地运行，必须知道沉淀速度：泥浆不沉淀，细砂沉淀得非常慢，粗砂沉淀地较快，而砂砾和岩石立即落下。根据此沉淀速度和沉淀床高度上升时的相关速度的不同，可基于泥浆的装载速度和密度来以不同方式设计疏浚或开采过程，使得沉淀过程将更有效地运行。

其他类型的操作(例如采油操作)使用多种方法来分析流体流中的悬浮细颗粒。例如，在WO2011/080216中，使用一种测量单元，该测量单元使用具有光源的照相机来对烃类流体流的图像进行采样。将图像发送至电子单元，以分别地分析并测量非常小的悬浮颗粒(例如油滴和固体颗粒)的浓度，从而判断该流体是否会由于过度的油滴或固体颗粒含量而造成损坏。然而，对于开采或疏浚操作，这种颗粒通常较大，这意味着其在处理过程中将沉淀并将影响流动。

已知不同的方法来优化疏浚或开采过程。例如，可经由放射性装置在疏浚过程中监测沉淀床的高度，或间接地通过压力测量来计算该高度。可用与沉淀床的所确定的高度和所确定的高度的增加相关的信息来控制疏浚或开采过程。而且，可得到与所收集的物料的平均粒度相关的信息。在论文“通过全自动在线粒度分析来优化挖泥船上的砂石和砂砾提取(Optimization of Sand and Gravel Extraction on a Dredger with Fully Automatic Online Particle Size Analysis)”中，公开了一个如此获取该信息的方式。为此，从挖泥船获得样本，使来自该样本的颗粒干燥，放在皮带上，然后从皮带落下。在颗粒自由沉降的同时，拍照，然后进行分析。

然而，这种方法需要相对复杂且易受损的传感器设备，并需要从泥浆分离处颗粒和/或使其变干。而且，这种方法仅提供与平均粒度相关的信息。此外，由于沉淀床的增加是相对缓慢的过程且其他用于分析的过程需要取出样本、干燥，然后分析；所以，与平均粒度相关的信息仅可通过一定延迟而获得，该延迟通常在5-10分钟的量级。因此，调节疏浚或开采过程仅能延迟地进行。

如果要将水和所收集的物料的混合物经由排放管线排放，例如从装料空间排放或在已收集之后直接排放，那么与所收集的物料的粒度相关的详细信息也是有利的，因为此信息可用来确定合适的排放流速，其中，防止或至少最小化所收集的物料在排放管线内的沉淀。此方面在疏浚和开采中都是重要的。

发明内容

一个目的是提供一种用于获得更详细的与所收集的物料(即，从水底收集的物料，例如疏浚的物料或开采的物料)的粒度相关的信息的方法和装置。另一目的是提供一种用于更快地获得与所收集的物料的粒度相关的信息的方法和装置。