论文部分内容阅读
【摘 要】远洋船舶上一般都配有制淡水设备（俗称造水机），其生产的淡水主要用作柴油机冷却水和锅炉补给水等，在应急的情况下还可以作为饮用水使用。（因造水机生产的蒸馏水所含的矿物质少，且未杀菌，故作为饮用水时需要经过矿化和杀菌处理）。由于船用锅炉工作环境的复杂性，对锅炉水的盐份含量有严格的控制，因此，造水机生产的淡水含盐量是以锅炉补给水标准为依据的，由此可见，造水机对远洋船舶，尤其油轮是必不可少的设备之一。下面根据大连海事大学实习船育鲲轮介绍真空沸腾式造水机工作原理，造水机装置的管理和常见故障的排除，装置的组成和工作，装置的启用和停止，真空沸腾式造水机的日常保养与故障维修。
【关键词】造水机；工作原理；组成和工作；启用和停止
一、船用造水机简介
远洋船舶上一般都配有制淡水设备（俗称造水机），其生产的淡水主要用作柴油机冷却水和锅炉补给水等，在应急的情况下还可以作为饮用水使用。（因造水机生产的蒸馏水所含的矿物质少，且未杀菌，故作为饮用水时需要经过矿化和杀菌处理）。由于船用锅炉工作环境的复杂性，对锅炉水的盐份含量有严格的控制，因此，造水机生产的淡水含盐量是以锅炉补给水标准为依据的，由此可见，造水机对远洋船舶，尤其油轮是必不可少的设备之一。
二、船用造水机的结构和工作原理
用来制淡水的海水通过专用海水泵 （有的船舶通过辅海水泵旁通供水）来供给，真空泵和
排盐泵的工作水也由它来提供。海水经过截止止回阀进入竖管，竖管外壁充满温度较高的主机冷却水，海水在此加温，当达到沸点后即开始汽化，（在真空泵的作用下，造水机内部空间压强降低，海水在较低的温度下就会汽化。）流出竖管后蒸汽从水中逸出，绕过横置的蒸馏器上方的管壳式冷凝器两侧的汽水分离器，从冷凝器壳体上部开口进入。冷却用的海水在冷凝器管内流过，管外的蒸汽被冷凝为淡水，凝水聚集在冷凝器底部，由凝水泵抽出送往至淡水柜。蒸发后剩下的高盐度海水由排盐泵排出，以保持造水机内部海水液位的平衡。
所示为带竖管真空沸腾式海水淡化装置原理图。蒸馏器的下部是竖管式蒸发器。造水机海水泵所排海水的一小部分，经给水调节阀供入，在竖管内向上流过。加热介质（缸套水）从竖管外流过对海水加热。竖管内的海水达到沸点后即开始汽化，流出竖管后蒸汽从水中溢出（称为二次蒸汽，以区别于某些造水机用来加热的蒸汽），绕过横置在蒸馏器上方管壳式冷凝器两侧的汽水分离器，从冷凝器壳体上部的开口进入。供冷却用的海水在冷凝器管内流过，管外的蒸汽被冷却为淡水。凝水聚集在冷凝器的底部，由凝水泵抽出送往淡水柜。在蒸发器内，因部分汽化而浓缩了的海水成为盐水，盐水含盐过高，会使二次蒸汽携带的水珠含盐量增加影响所产淡水的质量，故盐水应由排盐泵不断排出舷外（称为棑盐）。当给水量W0等于产水量W和排水量WB之和时，蒸馏器器内的水位就能够维持稳定。给水量W0与产水量W之比成为给水倍率。
蒸馏器中海水的蒸发和二次蒸汽的冷凝都是在真空状态下进行的。真空度的建立和维持有赖于真空泵。真空泵和排排盐泵一般采用水喷射式泵，其工作水由造水机海水泵提供。
真空度的建立和维持：
船用真空蒸馏式海水淡化装置大都将真空度维持在90%～94%（91.7～95.7kpa），相应蒸发温度为60～45℃。若真空度太低，则沸点增高，产水量就会减少，甚至停产；而真空度过高，则沸点过低，又会导致沸腾过于剧烈，使二次蒸汽携带水珠量增加，以致所产淡水的含盐量增加。
在日常管理中，造水机能否生产量的多少，影响最大的是能否建立和保持合适的真空度；
而造水机使用日久后产水量会逐渐减少，则往往是加热面脏污和结垢所致。
使蒸馏器内保持足够真空度的条件：
（1）有足以与蒸发量相适应的冷凝能力，如果冷凝器换热能力下降（冷却水温度是升高或流量不足，冷却水侧“气塞”，冷凝器换热面脏污或凝水水位过高使冷凝换热面面积减小等），则会使真空度降低；此外，若因加热介质流量过大或温度过高，以致使蒸发量过大也会使真空度降低。在各种影响因素中最主要的是扰动海水的温度。
（2）真空泵应该具有足够的抽气能力。水射真空泵的工作压力过低或工作水温过高、喷咀磨损、堵塞、安装不当、吸入止回阀卡死等都能使真空泵抽气能力下降。
（3）蒸馏装置要由良好的气密性。
在装置启用通入给水后，首先用真空泵将蒸馏器中的空气排除，以建立起工作所需要的真空度.然后通入加热介质，当海水开始汽化时，冷凝器就必须投入工作，以使所产生的二次蒸汽能过及时冷凝，并用凝水泵将凝结的淡水不断抽出。这时真空泵仍应有效地工作，才能维持稳定的真空度海水中溶解的不凝性的气体，当海水蒸发时会释放出来；同时，经装置的不严密处也会漏入空气，故只有靠真空泵不断地抽吸才能维持已经建立的真空度。
蒸馏装置加热面水垢生成的速度和成分取决以下几个方面：
（1）海水的沸点。装置的真空度越低，海水的沸点就越高，则难熔盐的溶解度下降越多，水垢生成的速度越快。
（2）盐水的浓度大还表明给水倍率小，盐水流经加热器的时间也较长，盐类也就更容易在加热器表面形成结垢。蒸发器中盐水含盐量一般不允许超过海水的1.5倍。盐水含盐量是由给水倍率控制的。
三、船用造水机的数学模型
（一）喷射泵的数学模型
船用造水机常常采用的是水喷射泵，下面我们就先研究下喷射泵的数学模型。
（二）造水机蒸发器热稳态换热模型
造水机蒸发器热稳态换热模型 ：
原理：用高温淡水加热造水机（高温淡水加热蒸发器失去的热量=造水机蒸发器吸收的热量）=>高温淡水加热蒸发器失去的热量= 造水机蒸发器吸收的热量=
（三）造水机维护管理中用到的模型 可见给水倍率μ越大，海水的浓缩率ξ就越小，所以要使ξ<1.5，给水倍率即大于3.
应该指出增大给水倍率μ虽可减少盐水含盐量，减轻结构程度，但同时也会因排盐泵和海水泵流量的增加，使装置的如损失和耗电量的增加，导致产水量的降低。一般认为船用真空沸腾式淡化装置的适宜给水倍率μ=3～4，此时的海水浓缩率ξ=1.5～1.3，不会生成CaSO4水垢。
四、船用造水机的使用
（一）启用
① 启用前的准备 检查蒸馏器真空破坏阀、底部泄水阀及凝水泵出口阀、给水调节阀和给水流量计旁通阀是否已关闭。开启冷凝器冷却海水进、出阀，将海水引入冷凝器，再开启蒸发器加热淡水进、出阀，将主机缸套冷却水引入蒸发器；然后开启冷凝器、蒸发器的放气孔，直至流出整股水流后关闭。
② 抽空和给水 开启海水泵=的吸入阀、喷射泵的舷外排出阀等启动海水泵，将工作海水供入两个喷射泵，于是整流器中开始出现真空。为保证喷射泵正常工作，工作水压力应不低于0.35～0.4Mpa。当达到所要求的工作真空度时，开启给水调节阀，并根据给水流量计所指示的流量，调节阀的开度，以保持适当的给水量。不设给水流量计的装置，调节给水管路节流孔板前压力至规定值，即可保证给水量合适。
③ 供入热水整流器中的真空度达到要求时，将通向主机的淡水冷却器旁通阀关小，使主机冷却水在蒸发器中通过。这时由于主机缸套水冷却系统中增加了一个“冷却器”，水温就会降低，如注胶机冷却水系统未设自动调温三通阀，则应适当开大主机缸套冷却器的旁通阀，以保持主机缸套冷却水适宜的温度。
④ 供入冷却水 当开始产气后，关小冷却海水旁通阀，增加冷凝器的冷却水流量，以保持合适的真空度。并注意通过阀=调节加热水的流量，保持适当的蒸发量，防止海水沸腾过于剧烈而使淡水含盐量过高。
⑤ 排除凝气 当凝水水位达到冷凝器水位计达到半高时，即可启动凝水泵，打开其出口阀，向淡水舱供水，同时接通盐度计的电源。
（二）停用
当船舶驶进港口、河口或离岸部超过20 n mile时，即应使海水淡化装置停止工作。因为这些地方的海水容易受到油和细菌的污染，使所产淡水不和卫生要求，并容易污染造水机。
装置停用的一般步骤如下：
① 停止加热。为此，应先开大加热水调节阀（参看图育鲲轮造水机实例），然后关闭蒸发器的热水进、出口阀。当主机缸套水冷却器没有自动调温装置时，应同时关小其淡水旁通阀，以免进入缸套的冷却水温升高。
② 关闭凝水排出阀，停止凝水泵的工作。
③ 关闭给水截止阀，停止海水泵
④ 停止冷凝器的海水供应。
⑤ 打开真空破坏阀。如果停用时间较长，则还应将蒸馏器中的盐水经泄水阀放空。
蒸馏器停止工作后，应注意防止加热水和海水漏入，以免引起结垢和锈蚀，甚至使蒸发器的竖管被盐垢堵塞。
参考文献：
[1]费千.船舶辅机.大连：大连海事大学出版社 1998.6
【关键词】造水机；工作原理；组成和工作；启用和停止
一、船用造水机简介
远洋船舶上一般都配有制淡水设备（俗称造水机），其生产的淡水主要用作柴油机冷却水和锅炉补给水等，在应急的情况下还可以作为饮用水使用。（因造水机生产的蒸馏水所含的矿物质少，且未杀菌，故作为饮用水时需要经过矿化和杀菌处理）。由于船用锅炉工作环境的复杂性，对锅炉水的盐份含量有严格的控制，因此，造水机生产的淡水含盐量是以锅炉补给水标准为依据的，由此可见，造水机对远洋船舶，尤其油轮是必不可少的设备之一。
二、船用造水机的结构和工作原理
用来制淡水的海水通过专用海水泵 （有的船舶通过辅海水泵旁通供水）来供给，真空泵和
排盐泵的工作水也由它来提供。海水经过截止止回阀进入竖管，竖管外壁充满温度较高的主机冷却水，海水在此加温，当达到沸点后即开始汽化，（在真空泵的作用下，造水机内部空间压强降低，海水在较低的温度下就会汽化。）流出竖管后蒸汽从水中逸出，绕过横置的蒸馏器上方的管壳式冷凝器两侧的汽水分离器，从冷凝器壳体上部开口进入。冷却用的海水在冷凝器管内流过，管外的蒸汽被冷凝为淡水，凝水聚集在冷凝器底部，由凝水泵抽出送往至淡水柜。蒸发后剩下的高盐度海水由排盐泵排出，以保持造水机内部海水液位的平衡。
所示为带竖管真空沸腾式海水淡化装置原理图。蒸馏器的下部是竖管式蒸发器。造水机海水泵所排海水的一小部分，经给水调节阀供入，在竖管内向上流过。加热介质（缸套水）从竖管外流过对海水加热。竖管内的海水达到沸点后即开始汽化，流出竖管后蒸汽从水中溢出（称为二次蒸汽，以区别于某些造水机用来加热的蒸汽），绕过横置在蒸馏器上方管壳式冷凝器两侧的汽水分离器，从冷凝器壳体上部的开口进入。供冷却用的海水在冷凝器管内流过，管外的蒸汽被冷却为淡水。凝水聚集在冷凝器的底部，由凝水泵抽出送往淡水柜。在蒸发器内，因部分汽化而浓缩了的海水成为盐水，盐水含盐过高，会使二次蒸汽携带的水珠含盐量增加影响所产淡水的质量，故盐水应由排盐泵不断排出舷外（称为棑盐）。当给水量W0等于产水量W和排水量WB之和时，蒸馏器器内的水位就能够维持稳定。给水量W0与产水量W之比成为给水倍率。
蒸馏器中海水的蒸发和二次蒸汽的冷凝都是在真空状态下进行的。真空度的建立和维持有赖于真空泵。真空泵和排排盐泵一般采用水喷射式泵，其工作水由造水机海水泵提供。
真空度的建立和维持：
船用真空蒸馏式海水淡化装置大都将真空度维持在90%～94%（91.7～95.7kpa），相应蒸发温度为60～45℃。若真空度太低，则沸点增高，产水量就会减少，甚至停产；而真空度过高，则沸点过低，又会导致沸腾过于剧烈，使二次蒸汽携带水珠量增加，以致所产淡水的含盐量增加。
在日常管理中，造水机能否生产量的多少，影响最大的是能否建立和保持合适的真空度；
而造水机使用日久后产水量会逐渐减少，则往往是加热面脏污和结垢所致。
使蒸馏器内保持足够真空度的条件：
（1）有足以与蒸发量相适应的冷凝能力，如果冷凝器换热能力下降（冷却水温度是升高或流量不足，冷却水侧“气塞”，冷凝器换热面脏污或凝水水位过高使冷凝换热面面积减小等），则会使真空度降低；此外，若因加热介质流量过大或温度过高，以致使蒸发量过大也会使真空度降低。在各种影响因素中最主要的是扰动海水的温度。
（2）真空泵应该具有足够的抽气能力。水射真空泵的工作压力过低或工作水温过高、喷咀磨损、堵塞、安装不当、吸入止回阀卡死等都能使真空泵抽气能力下降。
（3）蒸馏装置要由良好的气密性。
在装置启用通入给水后，首先用真空泵将蒸馏器中的空气排除，以建立起工作所需要的真空度.然后通入加热介质，当海水开始汽化时，冷凝器就必须投入工作，以使所产生的二次蒸汽能过及时冷凝，并用凝水泵将凝结的淡水不断抽出。这时真空泵仍应有效地工作，才能维持稳定的真空度海水中溶解的不凝性的气体，当海水蒸发时会释放出来；同时，经装置的不严密处也会漏入空气，故只有靠真空泵不断地抽吸才能维持已经建立的真空度。
蒸馏装置加热面水垢生成的速度和成分取决以下几个方面：
（1）海水的沸点。装置的真空度越低，海水的沸点就越高，则难熔盐的溶解度下降越多，水垢生成的速度越快。
（2）盐水的浓度大还表明给水倍率小，盐水流经加热器的时间也较长，盐类也就更容易在加热器表面形成结垢。蒸发器中盐水含盐量一般不允许超过海水的1.5倍。盐水含盐量是由给水倍率控制的。
三、船用造水机的数学模型
（一）喷射泵的数学模型
船用造水机常常采用的是水喷射泵，下面我们就先研究下喷射泵的数学模型。
（二）造水机蒸发器热稳态换热模型
造水机蒸发器热稳态换热模型 ：
原理：用高温淡水加热造水机（高温淡水加热蒸发器失去的热量=造水机蒸发器吸收的热量）=>高温淡水加热蒸发器失去的热量= 造水机蒸发器吸收的热量=
（三）造水机维护管理中用到的模型 可见给水倍率μ越大，海水的浓缩率ξ就越小，所以要使ξ<1.5，给水倍率即大于3.
应该指出增大给水倍率μ虽可减少盐水含盐量，减轻结构程度，但同时也会因排盐泵和海水泵流量的增加，使装置的如损失和耗电量的增加，导致产水量的降低。一般认为船用真空沸腾式淡化装置的适宜给水倍率μ=3～4，此时的海水浓缩率ξ=1.5～1.3，不会生成CaSO4水垢。
四、船用造水机的使用
（一）启用
① 启用前的准备 检查蒸馏器真空破坏阀、底部泄水阀及凝水泵出口阀、给水调节阀和给水流量计旁通阀是否已关闭。开启冷凝器冷却海水进、出阀，将海水引入冷凝器，再开启蒸发器加热淡水进、出阀，将主机缸套冷却水引入蒸发器；然后开启冷凝器、蒸发器的放气孔，直至流出整股水流后关闭。
② 抽空和给水 开启海水泵=的吸入阀、喷射泵的舷外排出阀等启动海水泵，将工作海水供入两个喷射泵，于是整流器中开始出现真空。为保证喷射泵正常工作，工作水压力应不低于0.35～0.4Mpa。当达到所要求的工作真空度时，开启给水调节阀，并根据给水流量计所指示的流量，调节阀的开度，以保持适当的给水量。不设给水流量计的装置，调节给水管路节流孔板前压力至规定值，即可保证给水量合适。
③ 供入热水整流器中的真空度达到要求时，将通向主机的淡水冷却器旁通阀关小，使主机冷却水在蒸发器中通过。这时由于主机缸套水冷却系统中增加了一个“冷却器”，水温就会降低，如注胶机冷却水系统未设自动调温三通阀，则应适当开大主机缸套冷却器的旁通阀，以保持主机缸套冷却水适宜的温度。
④ 供入冷却水 当开始产气后，关小冷却海水旁通阀，增加冷凝器的冷却水流量，以保持合适的真空度。并注意通过阀=调节加热水的流量，保持适当的蒸发量，防止海水沸腾过于剧烈而使淡水含盐量过高。
⑤ 排除凝气 当凝水水位达到冷凝器水位计达到半高时，即可启动凝水泵，打开其出口阀，向淡水舱供水，同时接通盐度计的电源。
（二）停用
当船舶驶进港口、河口或离岸部超过20 n mile时，即应使海水淡化装置停止工作。因为这些地方的海水容易受到油和细菌的污染，使所产淡水不和卫生要求，并容易污染造水机。
装置停用的一般步骤如下：
① 停止加热。为此，应先开大加热水调节阀（参看图育鲲轮造水机实例），然后关闭蒸发器的热水进、出口阀。当主机缸套水冷却器没有自动调温装置时，应同时关小其淡水旁通阀，以免进入缸套的冷却水温升高。
② 关闭凝水排出阀，停止凝水泵的工作。
③ 关闭给水截止阀，停止海水泵
④ 停止冷凝器的海水供应。
⑤ 打开真空破坏阀。如果停用时间较长，则还应将蒸馏器中的盐水经泄水阀放空。
蒸馏器停止工作后，应注意防止加热水和海水漏入，以免引起结垢和锈蚀，甚至使蒸发器的竖管被盐垢堵塞。
参考文献：
[1]费千.船舶辅机.大连：大连海事大学出版社 1998.6