【船舶真空沸騰式造水機研究（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工作原理 422772第三章船舶真空沸騰式造水機運行管理 513700參考文獻 8第一章船舶真空沸騰式造水機結(jié)構(gòu)隨著世界航運業(yè)的發(fā)展，越來越多的船舶從事遠洋運輸，相應(yīng)的對船舶的續(xù)航力的要求更高，而船舶造水機正是影響船舶續(xù)航力的一個重要因素。因為船舶每天都要消耗相當數(shù)量的淡水，盡管船舶可在靠岸時或通過加水船加水儲存在淡水艙。但儲存的淡水數(shù)量可能不足以適應(yīng)長航線要求，或者水質(zhì)不能滿足使用要求，再加之遠洋船舶為增加載貨噸位，不宜攜帶過多的淡水，所以遠洋船上要設(shè)置造水機，用于將海水進行淡化從而減少向港口購買淡水的費用，并增加船舶續(xù)航能力[1]。圖1.1船舶真空沸騰式造水機實物圖船舶上淡水(含鹽量<1000mg/L的水)主要用于：鍋爐補給水(含鹽量應(yīng)<10mg/L)；設(shè)備冷卻水(清潔淡水即可)，例如主機、輔機、空壓機和冰機等系統(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。本文重點研究船舶真空沸騰式造水機，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設(shè)計技術(shù)條件設(shè)計參數(shù)單位參數(shù)值產(chǎn)水量m/24h16缸套水進口溫度℃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℃40注：真空度=(大氣壓力-絕對壓力)/大氣壓力x100%（1）蒸餾器可以知道蒸餾器是整個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。而通過圖1.1可以看到造水機的殼體主要由兩部分構(gòu)成，造水機的最前段附帶有整個工作系統(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介質(zhì)的換熱裝備，不同的是，蒸發(fā)器中的制冷劑是一個蒸發(fā)吸熱的過程，也就是制冷劑會由業(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)，是一個標準的冷凝放熱的過程，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：首先是通過海水磊將海水進入冷凝器進行冷卻，之后從蒸發(fā)器氣化形成的水蒸氣，經(jīng)過吸熱不斷升溫以后通過彈簧加載閥和節(jié)流孔板的作用進入到蒸發(fā)器之中，經(jīng)過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)造水機的加熱系統(tǒng)主要通過兩個三通溫控閥來控制，三通溫控閥CFV19(設(shè)定溫度78℃)自動調(diào)節(jié)主機缸套水進入蒸發(fā)器，對海水放熱降溫后到達三通溫控閥CFV12(設(shè)定溫度80℃)。閥CFV12控制主機缸套水出口溫度穩(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主要由噴射泵來實現(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)而剩余的鹽水及時排走，防止鹽水水位過高，影響蒸發(fā)量，繼而影響產(chǎn)水量[4]。抽真空吸入口通過冷凝器將造水機殼體內(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，造水機正常工作期間觀察鏡內(nèi)應(yīng)無液體流動。此外，噴射泵兩個吸入口管路上均設(shè)置止回閥，以防止噴射泵故障無法產(chǎn)生真空時海水倒灌進入造水機殼體。（5）淡水系統(tǒng)船舶真空沸騰式造水機的淡水系統(tǒng)主要依靠的是回流電磁閥、凝水泵和鹽度傳感器來實現(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檢測所產(chǎn)淡水的含鹽量，并將所檢測的信號傳送給鹽度檢測計。如果淡水的鹽度超出了警戒限度，鹽度檢測計就會發(fā)出警報信號，同步發(fā)出信號控制上方的電磁閥開啟，將不符合標準的淡水重新輸送回蒸發(fā)器進行氣化，而如果淡水的含鹽度代表那么信號則會提示流電磁閥關(guān)閉，淡水經(jīng)過流量計后頂開彈簧的加載閥，此時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)，延長沸騰式造水機的清洗周期。第二章船舶真空沸騰式造水機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入蒸汽，之后水蒸氣進入冷凝器，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，主要因為：其一，真空下海水沸點降低，利用60-80℃主機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真空沸騰式造水機原理圖圖2.1詳細展示了真空沸騰式造水機系統(tǒng)的原理圖。裝置工作時，造水機殼體內(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。因沸騰過程進行得比較劇烈，所以水蒸汽中會含有一定量的細小水滴。汽水混合物在流經(jīng)汽水分離器時，細小水滴被分離出而滴落到造水機殼體底部，水蒸汽則進入冷凝器，被海水所冷卻、冷凝成為造水機的產(chǎn)物一淡水，通過鹽度傳感器來檢測所產(chǎn)淡水的含鹽量，符合標準則將所產(chǎn)淡水輸送到淡水艙供船舶使用[6]。造水機蒸發(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)過程中飛濺，導致所造淡水鹽度過高。蒸發(fā)腔室底部設(shè)有鹽水水位報警功能，監(jiān)控給水量大小和真空噴射泵的鹽水抽吸能力。船舶沸騰式造水機的蒸發(fā)器加熱管進口回路安裝1臺蒸汽噴射泵，蒸汽流量為1688kg/h，可以在不使用主機缸套水作為熱源的情況下，用7bar的蒸汽驅(qū)動蒸發(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，船舶沸騰式造水機具備船舶長時間錨泊時應(yīng)急造水的能力。第三章船舶真空沸騰式造水機運行管理造水機作為船舶淡水的生產(chǎn)裝置，對船舶工作和船員生活起到至關(guān)重要的作用。船舶主機、副機冷卻水需要淡水作為冷卻介質(zhì)，運行中的分油機需要淡水作為工作水源。一旦船舶淡水不充足，就會對船舶安全構(gòu)成嚴重威肋、，同時也給船員生活帶來極大的不便[7]。在執(zhí)行遠洋航線任務(wù)時，一旦造水機產(chǎn)生故障，輪機管理人員就要認真分析設(shè)備的工作原理，詳細剖析各部件的功能，通過外部儀表讀數(shù)的變化準確定位故障點，及時排除故障，保障船舶航行安全。具體運行管理工作體現(xiàn)在以下幾點：（1）船舶真空沸騰式造水機的海水泵排量和總排出壓力較小，幾乎無富余量，管理中須密切留意海水泵的工作狀況：船舶空載時海水泵出口壓力不低于6.5bar船舶重載時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條支管到造水機海水泵的進口管路上，增大造水機海水泵出口壓力的富余量[8]。（2）經(jīng)常留意造水機冷凝器的進出口壓力：船舶空載時進口壓力不低于3.8bar，出口壓力不低于3.5bar；船舶重載時進口壓力不低于4.1bar，出口壓力不低于3.8bar。如果壓差過大，那么需要清洗冷凝器散熱板。（3）嚴格控制造水機蒸發(fā)腔室的溫度，以不超過50℃為宜，以免蒸發(fā)溫度過高，蒸發(fā)器散熱板結(jié)垢嚴重[9]。（4）目前船舶普遍使用優(yōu)利多(VAPTREAT)造水機處理劑，其是1種水稀釋性生物制劑，按照造水量計算每噸淡水投15~30mL為宜。造水機停用后，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；待下次啟動造水機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）清洗造水機蒸發(fā)器冷凝器時，拆檢前應(yīng)先測量好原來的厚度，安裝時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板的順序編號安裝，擰緊螺栓時要對角均勻擰緊，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)于噴射磊的維護船舶沸騰式造水機的真空噴射泵為二級噴射泵，第一級噴嘴抽吸海水蒸發(fā)后的蒸汽，并使蒸汽在冷凝器內(nèi)流動，第二級混合噴嘴抽吸蒸發(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)冷凝器后進入一級噴嘴4(尼龍材料，頭部帶有螺旋導流葉片)，流速急劇升高并噴入二級混合噴嘴5；在一、二級噴嘴間產(chǎn)生足夠強的真空度，抽吸流經(jīng)冷凝器的蒸汽，使得蒸汽在冷凝器中快速流動并冷凝成淡水。工作海水繼續(xù)通過混合噴嘴5時，流速再次提高，在混合噴嘴5周圍腔室形成較強的真空度，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)當混合噴嘴5內(nèi)壁嚴重腐蝕凹坑后，流經(jīng)該混合噴嘴5的海水必然會形成較大的水流擾動和水流阻力，導致工作海水在流經(jīng)噴嘴4后因水流不暢而無法在一、二級噴嘴間形成較強的真空度，蒸發(fā)后的蒸汽在冷凝器里的流動速度也會減慢，大大降低冷凝器的冷卻效率，使得造水機造水量降低，同時，蒸發(fā)腔室里過多的蒸汽無法凝結(jié)成淡水，也會大大降低造水機蒸發(fā)腔室的真空度，使得造水機造水量降低。所以為了保證造水機正常工作，需要在噴嘴4與混合噴嘴5之間產(chǎn)生較強的真空抽吸能力，除需要噴嘴4正常工作外，還需要混合噴嘴5暢通無阻。參考文獻[1]龐志龍.造水機故障排除實例[J].航海技術(s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