船用活塞式空壓機泄放系統(tǒng)改進

空氣壓縮機是現(xiàn)代船舶機械設備中非常重要的輔助機械之一，在船舶上所起的作用至關重要，空氣壓縮機一旦不能正常工作，將會給船舶帶來極大的危害，嚴重的可能造成船舶主機無法正常運轉和啟動[1]。目前，大型船舶上使用的多為活塞式空壓機，單臺的負荷能夠達到60kW以上，如果全負荷啟動會對電網(wǎng)造成很大的沖擊，影響船舶的其他設備安全[2]。另外，因為船舶的航線不固定，經常會航行一些熱帶地區(qū)，空氣中的含水量也特別大，在空壓機工作時超高的壓力會使空氣中的水汽凝結，如果不能及時進行有效的泄放會導致空壓機的閥片發(fā)生故障;由于活塞式空壓機在運轉中需要對活塞環(huán)和缸套進行潤滑，就會有部分滑油進入到工作腔室，伴隨著壓縮空氣進入系統(tǒng)，使得排出的空氣中含有大量的污油和污水。為了使空壓機能夠進行卸荷啟動并在運行過程中及時地將工作腔室內的油水混合物排出，在進行安裝時都會在每一級的出口安裝一個泄放管路，并且在管路上安裝一個泄放電磁閥，空壓機啟動時電磁閥打開，泄放壓力10s，之后關閉，此為卸荷啟動。正常運轉中，每隔5min電磁閥打開進行一次泄放,打開時間為5s，目的是及時地將工作腔室內的油水混合物排出。正常有效的泄放是空壓機能夠正常運轉的前提條件之一[3~5]。一、系統(tǒng)改進前設備運行情況和改進的目的目前，隨機配備的空壓機泄放系統(tǒng)并沒有專用的設備，沒有統(tǒng)一的規(guī)格，多數(shù)為船廠在安裝時根據(jù)經驗布置，實際使用效果不好。每次泄放，會有大量的油水混合物伴隨著泄放的空氣流出，導致空壓機泄放管路出口一片狼藉，特別是在溫度高、濕度大的地區(qū)，問題更加明顯。有個別船舶將泄放管路直接與污油艙相連，雖然解決了空壓機出口的臟污問題，卻因為大量的高壓氣體直接進入油艙,使得油艙內的油水混合物劇烈擾動,并且由于空氣中的水分大量凝結，導致污油艙污油量增加，又進一步加大了船舶污油處理的工作量和工作難度。改裝的目的是在不影響設備的正常使用的前提下，對設備放殘管路進行改進，改進后的系統(tǒng)不能額外增加空壓機的運行負擔，要兼顧設備的維護和保養(yǎng)需求，必須要簡單，容易維修，使用的材料環(huán)保，不會對空氣和泄放的油水混合物產生二次污染。二、設備改進和原理及改進效果新的設備原理是利用底部出口泄放油水混合物，上部出口為空氣的正常排出，當進行空氣泄放時,底部出口的非金屬球形物體利用上部空氣的壓力和底部合適形狀的出口進行密封，將下部出口封死,使空氣和油水混合物無法排出，此時空氣和小顆粒油水混合物會隨著空氣壓力向上部排出，部分大顆粒油水混合物因為重力原因流向下部，并積存在底部出口附近。含有小顆粒油水混合物的氣體上升后首先接觸多層金屬濾網(wǎng)，使得小顆粒油水混合物能夠在濾網(wǎng)處聚合成大顆粒，在重力作用下流向下部出口附近，經過金屬濾網(wǎng)后還有部分小顆粒油水混合物伴隨著空氣上行，此時最上部分非金屬細濾網(wǎng)發(fā)生作用，阻隔了99%以上的油水混合物，使得最終排出凈化空氣，當泄放停止后，高壓氣體消失，由于浮力，下部聚集的油水混合物將起密封作用的球狀物浮起，從而打開下部泄放口，此時經過聚集的油水混合物最終排出，整個泄放過程完成[6~9]。設備改進原理見圖1，完工圖見圖2～圖4。圖1改進系統(tǒng)設計原理圖圖2設備完工整體圖圖3底部混合物出口完工圖圖4上部空氣出口示意圖此次改進使用的空壓機品牌為J.P.SAUER&SOHNWP400，排量為292m3/h、卸載啟動時間10s、工作中泄放時間5s、正常工作中每次啟動泄放空氣量0.8m3、工作中泄放量0.4m3。使用新設備之前，空壓機啟動時的電流為50A，泄放時一二級出口壓力為0.3MPa，使用新設備后，空壓機的啟動電流和一二級出口壓力與改裝前比較，均沒有變化，說明新的泄放系統(tǒng)對設備的正常運行并沒有負面的影響。因為設備上部的非金屬濾網(wǎng)過濾性能非常好，在長時間使用之后會因為部分油水混合物的聚集而臟污，此時只需要將該部分的濾網(wǎng)整體進行更換即可，下部的金屬濾網(wǎng)使用的是銅制材料，而且泄放的空氣中有滑油的存在，所以幾乎不會產生腐蝕，只要在更換上部濾網(wǎng)時進行檢查即可，必要時進行更換。三、結束語由于船舶物料方面的缺失，本次改進還有提高的空間，理論上可以使用不銹鋼材質的管材進行改進，并且增加整個泄放裝置的直徑，使得泄放的空氣有更多的膨脹空間，這樣上部的過濾材料可以使用的時間更長，過濾效果會更明顯，氣體的排放也會更加的平穩(wěn)。經過長時間的實際運行，改進后的系統(tǒng)對設備的正常運行沒有不良影響。在泄放的過程中，上部出氣口空氣清潔無污染物，底部油水混合物出口密封良好，當泄放結束時，油水混合物能夠及時從底部出口流出，整個過程更加的平穩(wěn)。在必要