淺談MFIA型反滲透海水淡化裝置維護(hù)保養(yǎng)

李江 黃進(jìn)明 劉彥輝

摘 要：船舶動(dòng)力裝置在運(yùn)行期間每天都需要消耗大量的高純水，這些高純水除船舶自身有限攜帶外，另外重要一部分來(lái)源是靠反滲透海水淡化裝置造水。而廣泛采用反滲透海水淡化技術(shù)造水時(shí)，由于設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間工作，運(yùn)行環(huán)境惡劣，容易造成高故障率的發(fā)生，嚴(yán)重影響船舶用水。論文結(jié)合多年艦船工作經(jīng)驗(yàn)，闡述了某型反滲透海水淡化裝置的基本組成、基本原理和主要功能，通過(guò)故障分析和處理，提出了有效的維護(hù)保養(yǎng)方法，為技術(shù)人員及類似船舶在對(duì)該裝置使用和維護(hù)中提供了參考。

關(guān)鍵詞：反滲透 預(yù)處理 多路閥 反滲透膜

中圖分類號(hào)：U66 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）01（c）-0075-02

反滲透技術(shù)采用的是一種先進(jìn)膜分離技術(shù)。這種技術(shù)是使欲分離溶液的某些成分（如海水中的水）在壓力的作用下，透過(guò)一種具有選擇透過(guò)性的半透膜—反滲透膜，在膜的低壓側(cè)和在常溫下收集透過(guò)物，而在膜的高壓側(cè)為被阻留的其他成分的濃溶液。MFIA型反滲透海水淡化裝置是利用反滲透淡化技術(shù)，以砂濾加精濾加微濾作為反滲透的預(yù)處理。

1 主要功能

反滲透海水淡化裝置由預(yù)處理、反滲透二部分組成。

1.1 預(yù)處理部分

預(yù)處理部分的目的是將反滲透膜進(jìn)水要求的水通過(guò)海水處理達(dá)到要求，能夠保證反滲透膜進(jìn)水濁度<1 NTU，污染指數(shù)F1<5。預(yù)處理采用“低壓泵+多介質(zhì)過(guò)濾器+精濾+微過(guò)濾”結(jié)合的型式。低壓泵是預(yù)處理部分提供壓力水源，此裝置一般選用離心漩渦泵。多介質(zhì)過(guò)濾器內(nèi)裝有兩種濾料，上層為粒徑為0.5 mm的細(xì)石英砂，下層為粒徑為1～2 mm的石英砂。海水中很細(xì)的砂粒、塵土、藻類、膠體等顆粒物質(zhì)通過(guò)他能過(guò)濾掉，保證其出水濁度<1 NTU。多介質(zhì)過(guò)濾器運(yùn)行一段時(shí)間后，在濾料上層表面凝聚著一些顆粒雜質(zhì)，一定時(shí)間后需用大量的水進(jìn)行反沖洗。而此裝置采用的是在多介質(zhì)過(guò)濾器的上部安裝了一臺(tái)全自動(dòng)多路閥，它能有效定時(shí)地自動(dòng)完成正沖洗，反沖洗的功能，這樣使設(shè)備的自動(dòng)化水平得到了提高。微過(guò)濾器和精濾器內(nèi)分別裝有3μm和5μm過(guò)濾濾芯，能夠進(jìn)一步加強(qiáng)過(guò)濾掉水中的膠體及細(xì)微的顆粒，確保污染指數(shù)FI<5。

1.2 反滲透部分

反滲透部分由反滲透膜、反滲透膜容器、高壓泵、緩沖器、清洗系統(tǒng)等組成。為克服滲透壓及濃縮等因數(shù)，反滲透法制造淡水需在高壓下進(jìn)行，工作壓力一般在4.0～6.8 MPa范圍內(nèi)，由于海水含鹽量較高，如當(dāng)海水含鹽量為35 000 mg/L時(shí)，其滲透壓為2.8 MPa。高壓泵選用為三柱塞往復(fù)泵，輸出壓力最高達(dá)到了7.0 MPa。由于三柱塞往復(fù)泵輸出壓力存在有一定的脈沖波動(dòng)，使反滲透膜及管路產(chǎn)生了沖擊作用。因此安裝了一只緩沖器在高壓泵出口，緩沖器內(nèi)裝有一內(nèi)充有氮?dú)馄つ?，充氣壓力?.5MPa。通過(guò)皮囊的收縮和膨脹可吸收和緩解高壓泵出口的沖擊和波動(dòng)，這樣就使得反滲透膜的進(jìn)水壓力達(dá)到較為平穩(wěn)的狀態(tài)。

反滲透膜表面的污染是不可避免的，因?yàn)榉礉B透過(guò)程它是一種濃縮的過(guò)程。當(dāng)反滲透設(shè)備的性能下降時(shí)，裝置產(chǎn)水量下降，膜壓差上升，產(chǎn)水含鹽量上升，所以及時(shí)要對(duì)反滲透膜進(jìn)行化學(xué)清洗。在化學(xué)沖洗箱內(nèi)加入一定濃度的化學(xué)藥品，轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的閥門，運(yùn)轉(zhuǎn)高壓泵，就可對(duì)反滲透膜進(jìn)行循環(huán)化學(xué)清洗。

2 故障舉例

2.1 故障現(xiàn)象

該艦?zāi)炒卧谀咸窖髨?zhí)行任務(wù)期間，發(fā)現(xiàn)該裝置供水不足，報(bào)警停機(jī)，根據(jù)平時(shí)處理經(jīng)驗(yàn)立即進(jìn)行反沖洗后，將旋轉(zhuǎn)開關(guān)打到“工作”模式，高壓泵不啟動(dòng)，該裝置無(wú)法工作。

2.2 故障排除

高壓泵不啟動(dòng)首先檢查是否是控制線路故障，經(jīng)過(guò)檢查，裝置控制箱內(nèi)控制線路各元器件供電正常，發(fā)現(xiàn)PLC的X6通道無(wú)輸入信號(hào)，高壓泵Y2通道無(wú)輸出；由此判斷高壓泵外部控制元器件正常，經(jīng)過(guò)查看圖紙后，發(fā)現(xiàn)X6通道為多路閥輔助觸點(diǎn)，最后故障定位于多路閥機(jī)械機(jī)構(gòu)。

打開多路閥蓋板后，檢查多路閥電源供給均正常，發(fā)現(xiàn)其伺服電機(jī)不工作。經(jīng)手動(dòng)活絡(luò)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子后發(fā)現(xiàn)其卡住，活絡(luò)正常后供電，多路閥工作正常，PLC通道有輸入，高壓泵工作正常，該裝置運(yùn)行正常。

3 裝置的維護(hù)、保養(yǎng)

3.1 精濾器和微濾器的維護(hù)、保養(yǎng)

當(dāng)精濾器和微濾器運(yùn)行較長(zhǎng)一段時(shí)間后，會(huì)嚴(yán)重堵塞濾芯，需要及時(shí)對(duì)濾芯進(jìn)行更換。通過(guò)對(duì)精濾器進(jìn)出口壓力表觀察，當(dāng)進(jìn)出口壓差達(dá)到0.05 MPa以上時(shí)就需要更換濾芯。更換時(shí)先松開蓋壓緊箍套，取下上蓋，擰下濾芯壓緊螺母，取出舊的濾芯，更換新濾芯，再用壓緊螺母壓緊濾芯。重新裝上上蓋。安裝時(shí)不得有泄漏，注意密封狀態(tài)。

3.2 多介質(zhì)過(guò)濾器的維護(hù)、保養(yǎng)

當(dāng)多介質(zhì)過(guò)濾器運(yùn)行較長(zhǎng)一段時(shí)間后，內(nèi)部積聚了大量的雜質(zhì)，使得阻力增大，這可通過(guò)介質(zhì)過(guò)濾器進(jìn)出口壓差反映出來(lái)，當(dāng)進(jìn)出口壓差增加到0.05 MPa時(shí)，需要對(duì)多介質(zhì)過(guò)濾器進(jìn)行反沖洗。反沖洗時(shí)將多介質(zhì)過(guò)濾器頂部多路閥旋至“反沖洗（backwash）”部位，啟動(dòng)低壓泵，反沖洗約為8～15 min。在裝置自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，多介質(zhì)過(guò)濾器的反沖時(shí)間來(lái)控制反沖洗狀態(tài)的切換，反沖洗時(shí)間，反沖過(guò)程的執(zhí)行是由自動(dòng)多路閥時(shí)間設(shè)定。當(dāng)多介質(zhì)過(guò)濾器進(jìn)入反沖維護(hù)狀態(tài)時(shí)，高壓泵將停止工作，待多路閥完成反洗，回到正常工作狀態(tài)后再自動(dòng)投入運(yùn)行。

3.3 緩沖器的維護(hù)、保養(yǎng)

緩沖器內(nèi)裝有一氮?dú)獾钠つ遥瑝毫υ?.5 MPa左右，依靠皮囊不斷膨脹和壓縮來(lái)達(dá)到緩沖高壓泵脈動(dòng)的目的使緩沖器工作。緩沖器需要定期檢查是否漏氣，開始時(shí)，每周檢查一次，以后每月一次，直至每年一次，若有漏氣、壓力不足現(xiàn)象，需對(duì)緩沖器進(jìn)行沖氣。

緩沖器的測(cè)壓使用如下：充氣工具裝有充氣閥、排氣閥、測(cè)壓表及本體，使用時(shí)首先旋去緩沖器上端的保護(hù)帽后旋上充氣工具即可。

充（補(bǔ)）氣：把氮?dú)馄颗c充氣閥的高壓膠管總成連接后充氣到所需壓力即可。

排（放）氣：如遇緩沖器充氣壓力太高時(shí)，將緩沖器上端充氣閥手柄打開后，旋松排氣閥放氣到所需壓力后關(guān)閉（旋緊）即可。

測(cè)壓：就是打開緩沖器上端充氣閥放氣后壓力表所反映數(shù)值，同時(shí)可測(cè)主機(jī)工作壓力，如需調(diào)整壓力時(shí)，可按充（補(bǔ)）排（放）程序要求進(jìn)行。

拆卸工具時(shí)需先放掉工具內(nèi)存氣后進(jìn)行更安全。

3.4 反滲透膜的化學(xué)清洗

反滲透膜長(zhǎng)期運(yùn)行容易使表面造成污染、結(jié)垢現(xiàn)象，具體表現(xiàn)在脫鹽率下降和產(chǎn)水量的下降等問(wèn)題。這是因?yàn)樗械奈廴疚镌谀け砻娼Y(jié)垢引起的，需用通過(guò)化學(xué)劑進(jìn)行循環(huán)清洗。選用化學(xué)劑清洗反滲透膜見表1。

具體清洗步驟如下：

根據(jù)污染情況選擇合適的清潔劑。

（1）按說(shuō)明書在清洗箱中加入一定量淡水，將所選擇的一定量清洗劑倒入清洗箱中，將高壓泵進(jìn)水、清洗切換閥打到清洗箱出水與高壓泵進(jìn)水連通位置；將濃水排放、清洗回流切換閥打到清洗箱位置；最后打開化學(xué)清洗產(chǎn)水回流閥。

（2）全部打開濃水調(diào)節(jié)針形閥。

（3）將電控箱上轉(zhuǎn)換開關(guān)“工作/清洗”撥至“清洗”一邊，這時(shí)高壓泵啟動(dòng)，對(duì)反滲透膜進(jìn)行循環(huán)清洗；適當(dāng)調(diào)節(jié)濃水調(diào)節(jié)針形閥，使反滲透膜進(jìn)水壓力在0.4～0.5 MPa，清洗時(shí)間約1h；將轉(zhuǎn)換開關(guān)“工作/清洗”撥至“工作”一邊，這時(shí)停止化學(xué)清洗。

（4）將裝置各閥門恢復(fù)至正常工作狀態(tài)，保持啟動(dòng)前的準(zhǔn)備狀態(tài)。

（5）清洗程序結(jié)束后，裝置就可以運(yùn)行，或按以上方法順序選擇另一種清洗劑進(jìn)行清洗。

3.5 儲(chǔ)存和停運(yùn)

裝置在長(zhǎng)期貯存和停運(yùn)的情況下，裝置必須加入滅菌保護(hù)液，滅菌保護(hù)液采用1%亞硝酸氫鈉配制而成。若環(huán)境溫度在低于0 ℃時(shí)，則需要加入18%的甘油在保護(hù)液中。裝置短期停運(yùn)，不超過(guò)一星期以上，可以不必加入保護(hù)液，每天在低壓狀態(tài)下運(yùn)行半個(gè)小時(shí)即可。

4 結(jié)語(yǔ)

反滲透海水淡化裝置它是一種節(jié)能、高效、無(wú)污染和實(shí)用性強(qiáng)的高新技術(shù)，具有能耗低、效率高、工藝簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，用于解決船員飲用水等問(wèn)題，減少艦船淡水裝載量，提高了艦船的續(xù)航力和自持力。故障都是有可預(yù)見性，在平時(shí)的使用維護(hù)過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)裝置的正規(guī)維護(hù)保養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

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