【船舶真空沸腾式造水机研究（论文）4200字】

PAGE8目录TOC\o"1-2"\h\u589第一章船舶真空沸腾式造水机结构 132261（1）蒸馏器 39830（2）海水系统 317424（3）加热系统 310843（4）抽真空和排盐水系统 328305（5）淡水系统 424028（6）海水投药系统 414503第二章船舶真空沸腾式造水机工作原理 422772第三章船舶真空沸腾式造水机运行管理 513700参考文献 8第一章船舶真空沸腾式造水机结构随着世界航运业的发展，越来越多的船舶从事远洋运输，相应的对船舶的续航力的要求更高，而船舶造水机正是影响船舶续航力的一个重要因素。因为船舶每天都要消耗相当数量的淡水，尽管船舶可在靠岸时或通过加水船加水储存在淡水舱。但储存的淡水数量可能不足以适应长航线要求，或者水质不能满足使用要求，再加之远洋船舶为增加载货吨位，不宜携带过多的淡水，所以远洋船上要设置造水机，用于将海水进行淡化从而减少向港口购买淡水的费用，并增加船舶续航能力[1]。图1.1船舶真空沸腾式造水机实物图船舶上淡水(含盐量<1000mg/L的水)主要用于：锅炉补给水(含盐量应<10mg/L)；设备冷却水(清洁淡水即可)，例如主机、辅机、空压机和冰机等系统的高低温冷却水；生活用水，饮食、洗涤等；冲洗用水，冲洗甲板、设备用水等。本文重点研究船舶真空沸腾式造水机，主要由蒸发器、冷凝器、海水系统、加热系统、抽真空和排盐水系统、淡水系统和海水投药系统等组成。表1.1船舶真空沸腾式造水机设计技术条件设计参数单位参数值产水量m/24h16缸套水进口温度℃80缸套水出口温度℃68缸套水流量m/h34缸套水耗热量kW481海水进口温度℃32海水出口温度℃42海水流量m/h36真空度%93海水沸点℃40注：真空度=(大气压力-绝对压力)/大气压力x100%（1）蒸馏器可以知道蒸馏器是整个船舶造水器的核心部件，其主要构成部分由蒸发器和冷凝器组成。而通过图1.1可以看到造水机的壳体主要由两部分构成，造水机的最前段附带有整个工作系统的构件和所有的附件接口，而本体内部的最下面是盐水储备空间，本体后方是不锈钢材料，二者之间由垫片隔开，用螺栓紧紧的栓在一起，在盐水位附件设置有水位观察镜。盐水空间的上方就是蒸发器了，在蒸发器的上方设置了一层隔板，隔板上方有冷凝器，在隔板的右边和不锈钢主壳体直接设置了汽水分离器。冷凝器和蒸发器都是钛合金板式换热器，就是制冷剂和在他容器表面上流过介质的换热装备，不同的是，蒸发器中的制冷剂是一个蒸发吸热的过程，也就是制冷剂会由业态变成气态，它的容器内压一般都比较低；而冷凝器则是将蒸发器中的蒸汽再冷凝成业态，是一个标准的冷凝放热的过程，它的内压一般都比较高[2]。（2）海水系统船舶真空沸腾式造水器的海水系统一共分为两部分：首先是通过海水磊将海水进入冷凝器进行冷却，之后从蒸发器气化形成的水蒸气，经过吸热不断升温以后通过弹簧加载阀和节流孔板的作用进入到蒸发器之中，经过沸腾气化以后形成蒸汽水，或者盐水。另外一路则输送到喷射泵中成为他的工作用水，使用后排到船外[3]。（3）加热系统造水机的加热系统主要通过两个三通温控阀来控制，三通温控阀CFV19(设定温度78℃)自动调节主机缸套水进入蒸发器，对海水放热降温后到达三通温控阀CFV12(设定温度80℃)。阀CFV12控制主机缸套水出口温度稳定在80℃。（4）抽真空和排盐水系统船舶真空沸腾式造水机主要由喷射泵来实现功能。由于喷射泵既要用于抽真空，又要用于排盐水，所以喷射泵设两个吸入口。排盐水吸入口将蒸发器中因海水蒸发而剩余的盐水及时排走，防止盐水水位过高，影响蒸发量，继而影响产水量[4]。抽真空吸入口通过冷凝器将造水机壳体内不能凝结的残存空气抽走，从而建立稳定的真空度。在抽真空管路上设置液流观察镜，造水机正常工作期间观察镜内应无液体流动。此外，喷射泵两个吸入口管路上均设置止回阀，以防止喷射泵故障无法产生真空时海水倒灌进入造水机壳体。（5）淡水系统船舶真空沸腾式造水机的淡水系统主要依靠的是回流电磁阀、凝水泵和盐度传感器来实现内部核心控制的，可以看到冷凝器中所产生的淡水主要是由凝水磊排出的。并且由于产生的淡水中或多或少的会含有部分盐分在内，所以在凝水泵的出口设置了盐度传感器专门用来检测所产淡水的含盐量，并将所检测的信号传送给盐度检测计。如果淡水的盐度超出了警戒限度，盐度检测计就会发出警报信号，同步发出信号控制上方的电磁阀开启，将不符合标准的淡水重新输送回蒸发器进行气化，而如果淡水的含盐度代表那么信号则会提示流电磁阀关闭，淡水经过流量计后顶开弹簧的加载阀，此时打开截止阀就可以将含盐水度合格的淡水输送到淡水舱中。（6）海水投药系统船舶真空沸腾式造水机的海水投药系统主要是由加药桶和流量指示剂构建而成，海水投药系统的主要目的是排除蒸发器表面附带的结构，延长沸腾式造水机的清洗周期。第二章船舶真空沸腾式造水机工作原理常见的海水淡化方法有蒸馏法、反渗透法、电渗析法和冷冻法等等，蒸馏法是目前船舶海水淡化装置所采用的主要方法，文中所研究的真空沸腾式造水机也是采用蒸馏法从海水中生产淡水[5]。蒸馏法即在蒸发器中对海水加热沸腾使之汽化而形成水蒸汽，在此期间海水所含盐分很少进入蒸汽，之后水蒸气进入冷凝器，在冷凝器中冷凝后即可得到含有很少盐分的淡水。海水的汽化过程和水蒸气的冷凝必须建立在高真空度状态下完成，主要因为：其一，真空下海水沸点降低，利用60-80℃主机缸套冷却水作为热源加热海水使之汽化，可以充分利用船舶余热，起到良好的节能效果；其二，海水沸点降低了，而低温下沸腾可以抑制水垢的生成特别是硬质水垢的生成，从而增加装置的使用寿命。图2.1真空沸腾式造水机原理图图2.1详细展示了真空沸腾式造水机系统的原理图。装置工作时，造水机壳体内保持较高的真空度，供入蒸发器的海水受缸套水的加热而沸腾汽化。因沸腾过程进行得比较剧烈，所以水蒸汽中会含有一定量的细小水滴。汽水混合物在流经汽水分离器时，细小水滴被分离出而滴落到造水机壳体底部，水蒸汽则进入冷凝器，被海水所冷却、冷凝成为造水机的产物一淡水，通过盐度传感器来检测所产淡水的含盐量，符合标准则将所产淡水输送到淡水舱供船舶使用[6]。造水机蒸发器和冷凝器均使用板式热交换器，蒸发器与冷凝器之间有带部分滤网的分隔板，防止海水在蒸发过程中飞溅，导致所造淡水盐度过高。蒸发腔室底部设有盐水水位报警功能，监控给水量大小和真空喷射泵的盐水抽吸能力。船舶沸腾式造水机的蒸发器加热管进口回路安装1台蒸汽喷射泵，蒸汽流量为1688kg/h，可以在不使用主机缸套水作为热源的情况下，用7bar的蒸汽驱动蒸发器内的水循环并提供热源，循环内多余的水则溢流回锅炉热水井。因此，船舶沸腾式造水机具备船舶长时间锚泊时应急造水的能力。第三章船舶真空沸腾式造水机运行管理造水机作为船舶淡水的生产装置，对船舶工作和船员生活起到至关重要的作用。船舶主机、副机冷却水需要淡水作为冷却介质，运行中的分油机需要淡水作为工作水源。一旦船舶淡水不充足，就会对船舶安全构成严重威肋、，同时也给船员生活带来极大的不便[7]。在执行远洋航线任务时，一旦造水机产生故障，轮机管理人员就要认真分析设备的工作原理，详细剖析各部件的功能，通过外部仪表读数的变化准确定位故障点，及时排除故障，保障船舶航行安全。具体运行管理工作体现在以下几点：（1）船舶真空沸腾式造水机的海水泵排量和总排出压力较小，几乎无富余量，管理中须密切留意海水泵的工作状况：船舶空载时海水泵出口压力不低于6.5bar船舶重载时海水泵出口压力不低于7.5bar。建议该类型船舶利用修船期间，从主海水泵出口管引1条支管到造水机海水泵的进口管路上，增大造水机海水泵出口压力的富余量[8]。（2）经常留意造水机冷凝器的进出口压力：船舶空载时进口压力不低于3.8bar，出口压力不低于3.5bar；船舶重载时进口压力不低于4.1bar，出口压力不低于3.8bar。如果压差过大，那么需要清洗冷凝器散热板。（3）严格控制造水机蒸发腔室的温度，以不超过50℃为宜，以免蒸发温度过高，蒸发器散热板结垢严重[9]。（4）目前船舶普遍使用优利多(VAPTREAT)造水机处理剂，其是1种水稀释性生物制剂，按照造水量计算每吨淡水投15~30mL为宜。造水机停用后，需要继续投入稀释后的药水30L左右，以置换蒸发器内的海水并泡软盐垢；待下次启动造水机初期全开海水给水阀，冲洗掉被泡软的盐垢，以减少蒸发器的人工清洗次数[10]。（5）清洗造水机蒸发器冷凝器时，拆检前应先测量好原来的厚度，安装时需要逐片检查密封胶圈以及密封面的状况，并用压缩空气吹净；按照散热PHE板和WDU板的顺序编号安装，拧紧螺栓时要对角均匀拧紧，防止胶圈滑出槽外；脱落的胶条须用专用胶水粘接，杜绝使用普通胶水；若有变形的PHE板和WDU板，可允许轻微校正，但不能试图冲压密封圈槽(背面也是密封面)。（6）关于喷射磊的维护船舶沸腾式造水机的真空喷射泵为二级喷射泵，第一级喷嘴抽吸海水蒸发后的蒸汽，并使蒸汽在冷凝器内流动，第二级混合喷嘴抽吸蒸发腔室内蒸馏后多余的高浓度盐水。喷射泵的结构见图3.1，工作原理为：海水经冷凝器后进入一级喷嘴4(尼龙材料，头部带有螺旋导流叶片)，流速急剧升高并喷入二级混合喷嘴5；在一、二级喷嘴间产生足够强的真空度，抽吸流经冷凝器的蒸汽，使得蒸汽在冷凝器中快速流动并冷凝成淡水。工作海水继续通过混合喷嘴5时，流速再次提高，在混合喷嘴5周围腔室形成较强的真空度，抽吸蒸馏后的多余盐水；盐水与工作海水混合后排入混合管2和扩压管3，再经海水管系排放入海[11]。1-喷射泵头部，2-混合管，3一扩压管，4-喷嘴，5-混合喷嘴6一法兰衬套，7吸入口法兰，8一排出口法兰，9一胶圈套装图3.1喷射泵结构当混合喷嘴5内壁严重腐蚀凹坑后，流经该混合喷嘴5的海水必然会形成较大的水流扰动和水流阻力，导致工作海水在流经喷嘴4后因水流不畅而无法在一、二级喷嘴间形成较强的真空度，蒸发后的蒸汽在冷凝器里的流动速度也会减慢，大大降低冷凝器的冷却效率，使得造水机造水量降低，同时，蒸发腔室里过多的蒸汽无法凝结成淡水，也会大大降低造水机蒸发腔室的真空度，使得造水机造水量降低。所以为了保证造水机正常工作，需要在喷嘴4与混合喷嘴5之间产生较强的真空抽吸能力，除需要喷嘴4正常工作外，还需要混合喷嘴5畅通无阻。参考文献[1]庞志龙.造水机故障排除实例[J].航海技术，2017(05)：66-67.[2]葛志祥.浅谈船舶造水机管理[J].现代职业教育，2017(22).[3]于明坤.某轮造水机无法造水的故障分析与排除[J].南通航运职业技术学院学报，2016，15(1)：31-33.[4]冯东东，岳鹏飞，张凤鸣，etal.船用蒸馏造水机设计分析[J].化工进展，2016，35(4).[5]崔向东，王立成.随负荷调节的主机气缸套冷却水系统及其运行分析[J].航海技术，2016(1)：54-56.[6]郑仲金，黄政.H轮造水机产水量的分析[J].中国修船，2016，29(2)：7-9.[7]张世鸿.柴油机冷却水套炸裂故障实例[J].航海技术，2017