“CRYSTAL STAR”船EVAC系列真空廁所系統(tǒng)故障分析

楊 燁，梅 森，王慧勇

(1.大連海洋大學(xué)，遼寧大連 116023;2.中國船級社大連分社遼寧大連 116013;3.天津海事局，天津 300211)

“CRYSTAL STAR”船EVAC系列真空廁所系統(tǒng)故障分析

楊 燁1，梅 森2，王慧勇3

(1.大連海洋大學(xué)，遼寧大連 116023;2.中國船級社大連分社遼寧大連 116013;3.天津海事局，天津 300211)

針對實船對EVAC系列船用真空廁所系統(tǒng)的組成及工作過程和原理進(jìn)行了剖析，依據(jù)工作經(jīng)驗對該系統(tǒng)的故障及原因進(jìn)行了分析總結(jié)。

真空廁所;故障分析;節(jié)能減排

真空廁所系統(tǒng)用真空作為工作介質(zhì)，利用壓差以抽吸的形式把便器和衛(wèi)生設(shè)施內(nèi)的污物運(yùn)送到中央收集裝置，它的節(jié)能減排效果明顯，目前真空廁所系統(tǒng)在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如飛機(jī)、高鐵、郵輪等，目前在很多商船上也有應(yīng)用。

由圖1可知，F(xiàn)MA分解的中心思想是將機(jī)床制造加工這種復(fù)雜的綜合運(yùn)動(即功能)進(jìn)行逐層分解，直至分解為一系列最基本的且不可再分解的動作單元，這類似于整機(jī)拆分成零件的過程，只不過前者是以機(jī)床的功能為研究對象，后者則是以機(jī)床的結(jié)構(gòu)為研究對象。因此，整機(jī)的功能運(yùn)動是否正常實際上取決于各個元動作是否會發(fā)生故障。

真空廁所系統(tǒng)有諸多優(yōu)點:降低臭味 (傳統(tǒng)水沖式臭味會滯留在空氣中，而負(fù)壓是由外向里吸的臭味不會擴(kuò)散到空氣中去)、大量節(jié)約用水 (國家規(guī)定的傳統(tǒng)節(jié)水馬桶為6 L/次，而采用真空廁所后每次沖廁＜0.8 L/次)、簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和安裝程序、便于維修保養(yǎng)、節(jié)約成本、減少堵塞以及運(yùn)行穩(wěn)定等。該系統(tǒng)也有很多缺點:部件材料容易老化漏泄、如果該系統(tǒng)的某一位置出現(xiàn)故障將有可能影響整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行等［1］。

本文依托于實船“CRYSTAL STAR”船，此船為韓國制造的17萬噸級散貨礦砂船，其廁所系統(tǒng)為EVAC系列真空廁所系統(tǒng)，本文以該船的實際工作經(jīng)驗為例，對其真空廁所系統(tǒng)的工作過程和工作原理及故障進(jìn)行分析總結(jié)，希望為他人提供借鑒和幫助。

1 真空廁所系統(tǒng)的組成及工作過程

系統(tǒng)的組成概括為4部分:①馬桶端排放和控制部分，此部分的作用為控制馬桶端排污閥的啟閉、馬桶充水等;②真空管路部分，儲存真空及運(yùn)送污物等;③收集儲存部分，收集、處理以及儲存系統(tǒng)中排放的污物等;④真空建立部分，抽吸系統(tǒng)中的空氣、保持系統(tǒng)真空度等。

工作過程概括為:真空建立裝置中的循環(huán)泵抽吸搜集柜中液體進(jìn)行循環(huán)和粉碎，液體經(jīng)過噴射泵作為工作流體抽吸污水 (真空)主管路中的空氣使其達(dá)到一定的真空度，壓力傳感器感應(yīng)真空度達(dá)到一定值后，循環(huán)泵停止工作，同時單向閥關(guān)閉使管路密閉保持一定的真空度，當(dāng)馬桶端排放污物進(jìn)入真空管路時污物經(jīng)過真空管路通過單向閥送入到收集裝置中，此過程對管路中的真空有一定程度的破壞作用，當(dāng)壓力傳感器感應(yīng)到真空度降低到一定的數(shù)值時，循環(huán)泵將自動運(yùn)行，利用抽射泵進(jìn)行抽吸真空，如此循環(huán)工作。

1)污水收集及真空建立部分。污水收集裝置和真空建立裝置如圖1所示，系統(tǒng)中的污物被存放到收集柜中。壓力傳感器用來控制真空管路中的真空度，當(dāng)管路中的真空度降低到一定數(shù)值時循環(huán)泵自動啟動，液流經(jīng)過真空抽射泵作為抽射泵的工作液體抽吸真空管路中的空氣使其達(dá)到設(shè)定的真空度，循環(huán)泵自動停止工作，抽吸真空的同時循環(huán)泵的運(yùn)轉(zhuǎn)對污物也起到了粉碎作用，循環(huán)泵在將污物排出船外時也起排出泵的作用。抽射泵的入口設(shè)有單向閥，抽射泵啟動或者管路中吸入污物時其臨時開啟，抽射泵停止工作或者污物排放完畢后其自動關(guān)閉使真空管路密閉并保持一定的真空度。

圖1 污水收集和真空建立裝置示意圖

1)真空度不能正常保持。馬桶排污閥損壞，破壞真空，由于排污閥橡膠隔管材質(zhì)的易老化性其壽命有限，應(yīng)用時間過長容易產(chǎn)生裂紋漏氣破壞系統(tǒng)真空。彈簧關(guān)閉機(jī)構(gòu)損壞、橡膠隔管臟污導(dǎo)致關(guān)閉不嚴(yán)等。上述故障的主要表現(xiàn)包括馬桶端會發(fā)出吱吱的抽氣響聲，聲音會隨著漏泄的增大而增大，馬桶內(nèi)存留的水封水將消失等。

(1)排污閥。排污閥的兩端與馬桶及真空管路連接，由排放控制部分直接控制，如圖2所示，它主要由橡膠套、橡膠隔管、彈簧關(guān)閉機(jī)構(gòu)等組成。橡膠套，保持排污閥內(nèi)部的密閉狀態(tài)。橡膠隔管，兩端分別連接馬桶和真空管路，控制馬桶和真空管路連接的通斷。彈簧關(guān)閉機(jī)構(gòu)，關(guān)閉橡膠隔管。排污閥在關(guān)閉狀態(tài)下真空管路與排污閥橡膠套腔室隔離，排污閥內(nèi)部密閉空間處于大氣壓狀態(tài)，依靠彈簧式關(guān)閉機(jī)構(gòu)使橡膠隔管關(guān)閉，隔離馬桶端和真空管路。排污閥在開啟狀態(tài)下真空管與排污閥內(nèi)部密閉空間連通，處于真空狀態(tài)，此時依靠大氣壓差的作用使彈簧關(guān)閉機(jī)構(gòu)抬起，橡膠隔管打開使馬桶端與真空管連通。

圖2 排污閥示意圖

4)排污閥不能關(guān)閉。控制系統(tǒng)中的旁通閥關(guān)閉不嚴(yán)或時序控制閥損壞使排污閥一直處于真空狀態(tài)，排污閥彈簧關(guān)閉機(jī)構(gòu)失效等。

圖3 控制系統(tǒng)示意圖

2 故障分析過程

幾天以后，同樣的故障再次出現(xiàn)，并且更加嚴(yán)重，真空度無法建立，循環(huán)泵持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)不停。對該系統(tǒng)各部分進(jìn)行詳細(xì)檢查，當(dāng)檢查到居住區(qū)第三層時，在走廊里就聽到了嗚嗚的響聲，發(fā)現(xiàn)是二管輪房間的廁所出了故障，暫停系統(tǒng)對排污閥進(jìn)行拆解，發(fā)現(xiàn)橡膠隔管出現(xiàn)很大裂紋，換新后系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。

本船廁所衛(wèi)生系統(tǒng)運(yùn)行狀況一直良好，某天常規(guī)檢查時發(fā)現(xiàn)循環(huán)泵頻繁啟停運(yùn)轉(zhuǎn)，手觸摸馬達(dá)溫度很高，將該系統(tǒng)暫時關(guān)閉，待馬達(dá)冷卻后重新啟動，對該裝置進(jìn)行了詳細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn)，真空度建立時間明顯增長，真空表顯示真空度破壞速度很快，對系統(tǒng)各部分進(jìn)行檢查沒有發(fā)現(xiàn)明顯異常，初步判斷是循環(huán)泵臟堵，拆卸后發(fā)現(xiàn)并無異常，隨后對真空單向閥進(jìn)行了拆檢，內(nèi)部有結(jié)垢臟污，清潔后裝復(fù)試運(yùn)行，狀況并無明顯改善，為防止馬達(dá)過熱損壞，對其進(jìn)行密切監(jiān)控，一旦溫度過高將系統(tǒng)暫停使用待冷卻后恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)，一天后發(fā)現(xiàn)二層公共衛(wèi)生間內(nèi)有一馬桶內(nèi)的水自動被抽空，水封水不能存留，判斷是排污閥故障，拆檢后發(fā)現(xiàn)橡膠隔管上有小裂紋對其進(jìn)行換新，系統(tǒng)運(yùn)行狀況明顯改善。

由于該船船齡已十幾年，在管理該系統(tǒng)的工作中，各種問題會頻頻出現(xiàn)，該系統(tǒng)的核心工作過程就是真空度的建立和保持以及馬桶端控制，任何一個問題都將影響整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行，現(xiàn)將各種故障的分析總結(jié)如下，以便在類似的系統(tǒng)中出現(xiàn)問題能夠快速地診斷并解決。

鞣酸與蛋白質(zhì)結(jié)合成具有收斂作用的鞣酸蛋白質(zhì)，使腸蠕動減慢，從而延長糞便在腸道內(nèi)停留的時間。不但易造成便秘，而且還增加了有毒物質(zhì)和致癌物質(zhì)被人體吸收的可能性，所以餐后不可立即飲茶，特別不要立即喝濃茶。

2)馬桶端排放及控制部分。控制部分的組成主要有馬桶、排污閥以及排污控制系統(tǒng)組成。控制系統(tǒng)由沖洗按鈕、時序控制器、旁通閥、沖水閥及管路等組成。

排污閥與真空管連接處漏氣，單向膜片閥膜片或閥座臟污使其關(guān)閉不嚴(yán)漏氣，橡膠膜片裂紋漏氣，真空管路漏泄等。

3)排污閥不能開啟。橡膠套漏氣無法使排污閥內(nèi)部保持密閉，時序控制器故障使真空無法通入排污閥，真空管路真空度不足等。

2)真空度不能建立。循環(huán)泵故障導(dǎo)致抽射泵工作水不足，抽射泵工作水管路臟堵或者抽氣管路臟堵，真空抽射泵損壞，真空管路發(fā)生較大的漏泄，以及一些操作失誤等。

(2)控制部分?？刂葡到y(tǒng)主要控制真空的通斷從而控制排污閥和沖水閥的啟閉以及開啟持續(xù)時間等。時序控制閥是系統(tǒng)的核心部件，如圖3所示，真空作為系統(tǒng)的驅(qū)動介質(zhì)，當(dāng)按下沖洗按鈕時，時序控制閥動作，按照預(yù)先設(shè)定的通氣時間將真空分別通入沖水閥和排污閥，并保持一定的持續(xù)時間。

“拓展實驗”是指以教材實驗為探索起點，在原有實驗?zāi)康摹嶒炘?、實驗材料、變量的控制、實驗方法、與實際生活的聯(lián)系等基礎(chǔ)上發(fā)展出新的課題，并隨之開展的實驗探究，包括教材實驗的改進(jìn)探究、延伸探究以及利用教材實驗原理開展的新的問題探究等。

5)循環(huán)泵頻繁啟動或者連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。壓力傳感器故障，系統(tǒng)真空度不能正常保持或者無法建立，控制系統(tǒng)故障等。

德欽書松尼姑寺是云南省唯一的藏傳佛教尼姑寺院（藏名：塔巴林），也是被命名為“云南省和諧寺觀教堂”的佛寺中唯一的尼姑寺。

(4)“房子是用來住的，不是用來炒的”的定位。2017年2月28日，習(xí)近平總書記指出，建立促進(jìn)房地產(chǎn)市場平穩(wěn)健康發(fā)展長效機(jī)制，緊緊把握“房子是用來住的，不是用來炒的”的定位。[注] 習(xí)近平在2017年中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第15次會議上的講話。習(xí)近平總書記在十九大報告中指出，堅持房子是用來住的,不是用來炒的，加快建立多主體供給、多渠道保障、租購并舉的城鎮(zhèn)住房制度，讓全體人民住有所居。

6)壓力表或壓力傳感器管路臟賭。真空度無法正常顯示或正常傳感，真空度無法正常保持或者建立，循環(huán)泵的運(yùn)轉(zhuǎn)不正常等。

［1］劉旭華，周敬宣，胡國良.真空廁所終端控制系統(tǒng)的研究 ［J］.真空，2007，44(3):54-55.

The composition and working principle of vacuum toilet system are analyzed.The fault causes are concluded according to the actual working experience.

vacuum toilet;fault analysis;energy saving

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.04.010

楊燁 (1985-)，男，吉林吉林人，講師，碩士，主要從事輪機(jī)工程相關(guān)工作。

2014-12-16