【船舶真空沸騰式造水機(jī)研究（論文）4200字】

PAGE8目錄TOC\o"1-2"\h\u589第一章船舶真空沸騰式造水機(jī)結(jié)構(gòu) 132261（1）蒸餾器 39830（2）海水系統(tǒng) 317424（3）加熱系統(tǒng) 310843（4）抽真空和排鹽水系統(tǒng) 328305（5）淡水系統(tǒng) 424028（6）海水投藥系統(tǒng) 414503第二章船舶真空沸騰式造水機(jī)工作原理 422772第三章船舶真空沸騰式造水機(jī)運(yùn)行管理 513700參考文獻(xiàn) 8第一章船舶真空沸騰式造水機(jī)結(jié)構(gòu)隨著世界航運(yùn)業(yè)的發(fā)展，越來(lái)越多的船舶從事遠(yuǎn)洋運(yùn)輸，相應(yīng)的對(duì)船舶的續(xù)航力的要求更高，而船舶造水機(jī)正是影響船舶續(xù)航力的一個(gè)重要因素。因?yàn)榇懊刻於家南喈?dāng)數(shù)量的淡水，盡管船舶可在靠岸時(shí)或通過(guò)加水船加水儲(chǔ)存在淡水艙。但儲(chǔ)存的淡水?dāng)?shù)量可能不足以適應(yīng)長(zhǎng)航線要求，或者水質(zhì)不能滿足使用要求，再加之遠(yuǎn)洋船舶為增加載貨噸位，不宜攜帶過(guò)多的淡水，所以遠(yuǎn)洋船上要設(shè)置造水機(jī)，用于將海水進(jìn)行淡化從而減少向港口購(gòu)買淡水的費(fèi)用，并增加船舶續(xù)航能力[1]。圖1.1船舶真空沸騰式造水機(jī)實(shí)物圖船舶上淡水(含鹽量<1000mg/L的水)主要用于：鍋爐補(bǔ)給水(含鹽量應(yīng)<10mg/L)；設(shè)備冷卻水(清潔淡水即可)，例如主機(jī)、輔機(jī)、空壓機(jī)和冰機(jī)等系統(tǒng)的高低溫冷卻水；生活用水，飲食、洗滌等；沖洗用水，沖洗甲板、設(shè)備用水等。本文重點(diǎn)研究船舶真空沸騰式造水機(jī)，主要由蒸發(fā)器、冷凝器、海水系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、抽真空和排鹽水系統(tǒng)、淡水系統(tǒng)和海水投藥系統(tǒng)等組成。表1.1船舶真空沸騰式造水機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)條件設(shè)計(jì)參數(shù)單位參數(shù)值產(chǎn)水量m/24h16缸套水進(jìn)口溫度℃80缸套水出口溫度℃68缸套水流量m/h34缸套水耗熱量kW481海水進(jìn)口溫度℃32海水出口溫度℃42海水流量m/h36真空度%93海水沸點(diǎn)℃40注：真空度=(大氣壓力-絕對(duì)壓力)/大氣壓力x100%（1）蒸餾器可以知道蒸餾器是整個(gè)船舶造水器的核心部件，其主要構(gòu)成部分由蒸發(fā)器和冷凝器組成。而通過(guò)圖1.1可以看到造水機(jī)的殼體主要由兩部分構(gòu)成，造水機(jī)的最前段附帶有整個(gè)工作系統(tǒng)的構(gòu)件和所有的附件接口，而本體內(nèi)部的最下面是鹽水儲(chǔ)備空間，本體后方是不銹鋼材料，二者之間由墊片隔開，用螺栓緊緊的栓在一起，在鹽水位附件設(shè)置有水位觀察鏡。鹽水空間的上方就是蒸發(fā)器了，在蒸發(fā)器的上方設(shè)置了一層隔板，隔板上方有冷凝器，在隔板的右邊和不銹鋼主殼體直接設(shè)置了汽水分離器。冷凝器和蒸發(fā)器都是鈦合金板式換熱器，就是制冷劑和在他容器表面上流過(guò)介質(zhì)的換熱裝備，不同的是，蒸發(fā)器中的制冷劑是一個(gè)蒸發(fā)吸熱的過(guò)程，也就是制冷劑會(huì)由業(yè)態(tài)變成氣態(tài)，它的容器內(nèi)壓一般都比較低；而冷凝器則是將蒸發(fā)器中的蒸汽再冷凝成業(yè)態(tài)，是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的冷凝放熱的過(guò)程，它的內(nèi)壓一般都比較高[2]。（2）海水系統(tǒng)船舶真空沸騰式造水器的海水系統(tǒng)一共分為兩部分：首先是通過(guò)海水磊將海水進(jìn)入冷凝器進(jìn)行冷卻，之后從蒸發(fā)器氣化形成的水蒸氣，經(jīng)過(guò)吸熱不斷升溫以后通過(guò)彈簧加載閥和節(jié)流孔板的作用進(jìn)入到蒸發(fā)器之中，經(jīng)過(guò)沸騰氣化以后形成蒸汽水，或者鹽水。另外一路則輸送到噴射泵中成為他的工作用水，使用后排到船外[3]。（3）加熱系統(tǒng)造水機(jī)的加熱系統(tǒng)主要通過(guò)兩個(gè)三通溫控閥來(lái)控制，三通溫控閥CFV19(設(shè)定溫度78℃)自動(dòng)調(diào)節(jié)主機(jī)缸套水進(jìn)入蒸發(fā)器，對(duì)海水放熱降溫后到達(dá)三通溫控閥CFV12(設(shè)定溫度80℃)。閥CFV12控制主機(jī)缸套水出口溫度穩(wěn)定在80℃。（4）抽真空和排鹽水系統(tǒng)船舶真空沸騰式造水機(jī)主要由噴射泵來(lái)實(shí)現(xiàn)功能。由于噴射泵既要用于抽真空，又要用于排鹽水，所以噴射泵設(shè)兩個(gè)吸入口。排鹽水吸入口將蒸發(fā)器中因海水蒸發(fā)而剩余的鹽水及時(shí)排走，防止鹽水水位過(guò)高，影響蒸發(fā)量，繼而影響產(chǎn)水量[4]。抽真空吸入口通過(guò)冷凝器將造水機(jī)殼體內(nèi)不能凝結(jié)的殘存空氣抽走，從而建立穩(wěn)定的真空度。在抽真空管路上設(shè)置液流觀察鏡，造水機(jī)正常工作期間觀察鏡內(nèi)應(yīng)無(wú)液體流動(dòng)。此外，噴射泵兩個(gè)吸入口管路上均設(shè)置止回閥，以防止噴射泵故障無(wú)法產(chǎn)生真空時(shí)海水倒灌進(jìn)入造水機(jī)殼體。（5）淡水系統(tǒng)船舶真空沸騰式造水機(jī)的淡水系統(tǒng)主要依靠的是回流電磁閥、凝水泵和鹽度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部核心控制的，可以看到冷凝器中所產(chǎn)生的淡水主要是由凝水磊排出的。并且由于產(chǎn)生的淡水中或多或少的會(huì)含有部分鹽分在內(nèi)，所以在凝水泵的出口設(shè)置了鹽度傳感器專門用來(lái)檢測(cè)所產(chǎn)淡水的含鹽量，并將所檢測(cè)的信號(hào)傳送給鹽度檢測(cè)計(jì)。如果淡水的鹽度超出了警戒限度，鹽度檢測(cè)計(jì)就會(huì)發(fā)出警報(bào)信號(hào)，同步發(fā)出信號(hào)控制上方的電磁閥開啟，將不符合標(biāo)準(zhǔn)的淡水重新輸送回蒸發(fā)器進(jìn)行氣化，而如果淡水的含鹽度代表那么信號(hào)則會(huì)提示流電磁閥關(guān)閉，淡水經(jīng)過(guò)流量計(jì)后頂開彈簧的加載閥，此時(shí)打開截止閥就可以將含鹽水度合格的淡水輸送到淡水艙中。（6）海水投藥系統(tǒng)船舶真空沸騰式造水機(jī)的海水投藥系統(tǒng)主要是由加藥桶和流量指示劑構(gòu)建而成，海水投藥系統(tǒng)的主要目的是排除蒸發(fā)器表面附帶的結(jié)構(gòu)，延長(zhǎng)沸騰式造水機(jī)的清洗周期。第二章船舶真空沸騰式造水機(jī)工作原理常見的海水淡化方法有蒸餾法、反滲透法、電滲析法和冷凍法等等，蒸餾法是目前船舶海水淡化裝置所采用的主要方法，文中所研究的真空沸騰式造水機(jī)也是采用蒸餾法從海水中生產(chǎn)淡水[5]。蒸餾法即在蒸發(fā)器中對(duì)海水加熱沸騰使之汽化而形成水蒸汽，在此期間海水所含鹽分很少進(jìn)入蒸汽，之后水蒸氣進(jìn)入冷凝器，在冷凝器中冷凝后即可得到含有很少鹽分的淡水。海水的汽化過(guò)程和水蒸氣的冷凝必須建立在高真空度狀態(tài)下完成，主要因?yàn)椋浩湟唬婵障潞Ｋ悬c(diǎn)降低，利用60-80℃主機(jī)缸套冷卻水作為熱源加熱海水使之汽化，可以充分利用船舶余熱，起到良好的節(jié)能效果；其二，海水沸點(diǎn)降低了，而低溫下沸騰可以抑制水垢的生成特別是硬質(zhì)水垢的生成，從而增加裝置的使用壽命。圖2.1真空沸騰式造水機(jī)原理圖圖2.1詳細(xì)展示了真空沸騰式造水機(jī)系統(tǒng)的原理圖。裝置工作時(shí)，造水機(jī)殼體內(nèi)保持較高的真空度，供入蒸發(fā)器的海水受缸套水的加熱而沸騰汽化。因沸騰過(guò)程進(jìn)行得比較劇烈，所以水蒸汽中會(huì)含有一定量的細(xì)小水滴。汽水混合物在流經(jīng)汽水分離器時(shí)，細(xì)小水滴被分離出而滴落到造水機(jī)殼體底部，水蒸汽則進(jìn)入冷凝器，被海水所冷卻、冷凝成為造水機(jī)的產(chǎn)物一淡水，通過(guò)鹽度傳感器來(lái)檢測(cè)所產(chǎn)淡水的含鹽量，符合標(biāo)準(zhǔn)則將所產(chǎn)淡水輸送到淡水艙供船舶使用[6]。造水機(jī)蒸發(fā)器和冷凝器均使用板式熱交換器，蒸發(fā)器與冷凝器之間有帶部分濾網(wǎng)的分隔板，防止海水在蒸發(fā)過(guò)程中飛濺，導(dǎo)致所造淡水鹽度過(guò)高。蒸發(fā)腔室底部設(shè)有鹽水水位報(bào)警功能，監(jiān)控給水量大小和真空噴射泵的鹽水抽吸能力。船舶沸騰式造水機(jī)的蒸發(fā)器加熱管進(jìn)口回路安裝1臺(tái)蒸汽噴射泵，蒸汽流量為1688kg/h，可以在不使用主機(jī)缸套水作為熱源的情況下，用7bar的蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸發(fā)器內(nèi)的水循環(huán)并提供熱源，循環(huán)內(nèi)多余的水則溢流回鍋爐熱水井。因此，船舶沸騰式造水機(jī)具備船舶長(zhǎng)時(shí)間錨泊時(shí)應(yīng)急造水的能力。第三章船舶真空沸騰式造水機(jī)運(yùn)行管理造水機(jī)作為船舶淡水的生產(chǎn)裝置，對(duì)船舶工作和船員生活起到至關(guān)重要的作用。船舶主機(jī)、副機(jī)冷卻水需要淡水作為冷卻介質(zhì)，運(yùn)行中的分油機(jī)需要淡水作為工作水源。一旦船舶淡水不充足，就會(huì)對(duì)船舶安全構(gòu)成嚴(yán)重威肋、，同時(shí)也給船員生活帶來(lái)極大的不便[7]。在執(zhí)行遠(yuǎn)洋航線任務(wù)時(shí)，一旦造水機(jī)產(chǎn)生故障，輪機(jī)管理人員就要認(rèn)真分析設(shè)備的工作原理，詳細(xì)剖析各部件的功能，通過(guò)外部?jī)x表讀數(shù)的變化準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)，及時(shí)排除故障，保障船舶航行安全。具體運(yùn)行管理工作體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：（1）船舶真空沸騰式造水機(jī)的海水泵排量和總排出壓力較小，幾乎無(wú)富余量，管理中須密切留意海水泵的工作狀況：船舶空載時(shí)海水泵出口壓力不低于6.5bar船舶重載時(shí)海水泵出口壓力不低于7.5bar。建議該類型船舶利用修船期間，從主海水泵出口管引1條支管到造水機(jī)海水泵的進(jìn)口管路上，增大造水機(jī)海水泵出口壓力的富余量[8]。（2）經(jīng)常留意造水機(jī)冷凝器的進(jìn)出口壓力：船舶空載時(shí)進(jìn)口壓力不低于3.8bar，出口壓力不低于3.5bar；船舶重載時(shí)進(jìn)口壓力不低于4.1bar，出口壓力不低于3.8bar。如果壓差過(guò)大，那么需要清洗冷凝器散熱板。（3）嚴(yán)格控制造水機(jī)蒸發(fā)腔室的溫度，以不超過(guò)50℃為宜，以免蒸發(fā)溫度過(guò)高，蒸發(fā)器散熱板結(jié)垢嚴(yán)重[9]。（4）目前船舶普遍使用優(yōu)利多(VAPTREAT)造水機(jī)處理劑，其是1種水稀釋性生物制劑，按照造水量計(jì)算每噸淡水投15~30mL為宜。造水機(jī)停用后，需要繼續(xù)投入稀釋后的藥水30L左右，以置換蒸發(fā)器內(nèi)的海水并泡軟鹽垢；待下次啟動(dòng)造水機(jī)初期全開海水給水閥，沖洗掉被泡軟的鹽垢，以減少蒸發(fā)器的人工清洗次數(shù)[10]。（5）清洗造水機(jī)蒸發(fā)器冷凝器時(shí)，拆檢前應(yīng)先測(cè)量好原來(lái)的厚度，安裝時(shí)需要逐片檢查密封膠圈以及密封面的狀況，并用壓縮空氣吹凈；按照散熱PHE板和WDU板的順序編號(hào)安裝，擰緊螺栓時(shí)要對(duì)角均勻擰緊，防止膠圈滑出槽外；脫落的膠條須用專用膠水粘接，杜絕使用普通膠水；若有變形的PHE板和WDU板，可允許輕微校正，但不能試圖沖壓密封圈槽(背面也是密封面)。（6）關(guān)于噴射磊的維護(hù)船舶沸騰式造水機(jī)的真空噴射泵為二級(jí)噴射泵，第一級(jí)噴嘴抽吸海水蒸發(fā)后的蒸汽，并使蒸汽在冷凝器內(nèi)流動(dòng)，第二級(jí)混合噴嘴抽吸蒸發(fā)腔室內(nèi)蒸餾后多余的高濃度鹽水。噴射泵的結(jié)構(gòu)見圖3.1，工作原理為：海水經(jīng)冷凝器后進(jìn)入一級(jí)噴嘴4(尼龍材料，頭部帶有螺旋導(dǎo)流葉片)，流速急劇升高并噴入二級(jí)混合噴嘴5；在一、二級(jí)噴嘴間產(chǎn)生足夠強(qiáng)的真空度，抽吸流經(jīng)冷凝器的蒸汽，使得蒸汽在冷凝器中快速流動(dòng)并冷凝成淡水。工作海水繼續(xù)通過(guò)混合噴嘴5時(shí)，流速再次提高，在混合噴嘴5周圍腔室形成較強(qiáng)的真空度，抽吸蒸餾后的多余鹽水；鹽水與工作海水混合后排入混合管2和擴(kuò)壓管3，再經(jīng)海水管系排放入海[11]。1-噴射泵頭部，2-混合管，3一擴(kuò)壓管，4-噴嘴，5-混合噴嘴6一法蘭襯套，7吸入口法蘭，8一排出口法蘭，9一膠圈套裝圖3.1噴射泵結(jié)構(gòu)當(dāng)混合噴嘴5內(nèi)壁嚴(yán)重腐蝕凹坑后，流經(jīng)該混合噴嘴5的海水必然會(huì)形成較大的水流擾動(dòng)和水流阻力，導(dǎo)致工作海水在流經(jīng)噴嘴4后因水流不暢而無(wú)法在一、二級(jí)噴嘴間形成較強(qiáng)的真空度，蒸發(fā)后的蒸汽在冷凝器里的流動(dòng)速度也會(huì)減慢，大大降低冷凝器的冷卻效率，使得造水機(jī)造水量降低，同時(shí)，蒸發(fā)腔室里過(guò)多的蒸汽無(wú)法凝結(jié)成淡水，也會(huì)大大降低造水機(jī)蒸發(fā)腔室的真空度，使得造水機(jī)造水量降低。所以為了保證造水機(jī)正常工作，需要在噴嘴4與混合噴嘴5之間產(chǎn)生較強(qiáng)的真空抽吸能力，除需要噴嘴4正常工作外，還需要混合噴嘴5暢通無(wú)阻。參考文獻(xiàn)[1]龐志龍.造水機(jī)故障排除實(shí)例[J].航海技術(shù)，2017(05)：66-67.[2]葛志祥.淺談船舶造水機(jī)管理[J].現(xiàn)代職業(yè)教育，2017(22).[3]于明坤.某輪造水機(jī)無(wú)法造水的故障分析與排除[J].南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，15(1)：31-33.[4]馮東東，岳鵬飛，張鳳鳴，etal.船用蒸餾造水機(jī)設(shè)計(jì)分析[J].化工進(jìn)展，2016，35(4).[5]崔向東，王立成.隨負(fù)荷調(diào)節(jié)的主機(jī)氣缸套冷卻水系統(tǒng)及其運(yùn)行分析[J].航海技術(shù)，2016(1)：54-56.[6]鄭仲金，黃政.H輪造水機(jī)產(chǎn)水量的分析[J].中國(guó)修船，2016，29(2)：7-9.[7]張世鴻.柴油機(jī)冷卻水套炸裂故障實(shí)例[J].航海技術(shù)，2017