某散貨船ALFA-LAVAL造水機啟動緩慢的原因分析及排除研究

周炎興

（上海海事大學(xué)商船學(xué)院，上海 201306）

某4.8萬噸級大型散貨教學(xué)實習(xí)船為目前世界上噸位最大、設(shè)備最先進的無限航區(qū)航海教學(xué)實習(xí)船，船舶總長189.90m，型寬32.26m，型深15.70m，設(shè)計吃水10.30m。船舶在遠洋航行中，每天都需要消耗大量淡水，以滿足船舶動力裝置及在船人員的工作生活需要。另船用鍋爐、燃油分油機、淡水換熱器等設(shè)備對工作介質(zhì)鹽度有嚴格要求，而蒸餾式造水機產(chǎn)水可滿足其苛刻要求。造水機工作狀態(tài)直接關(guān)系到船舶航行的安全性，因此，船舶十分重視造水機的工作情況，并加強航行期間對其的日常維護及監(jiān)控。本散貨船配有ALFA-LAVAL新型真空蒸餾造水機，型號為AQUA-80-HW。其主要技術(shù)參數(shù)如下：加熱系統(tǒng)為缸套冷卻水；熱水進口溫度為80℃，出口溫度為70℃；海水進口溫度為30℃，出口溫度為42℃；真空度為90%～94%；額定造水量為12噸/天。

1 啟動緩慢的現(xiàn)象

在船舶試航期間，按照正常操作規(guī)程，主機正常工作后約3～4小時，在適宜海域（一般離岸20海里，水質(zhì)不被污染），造水機才能啟動運行。咨詢服務(wù)商，解釋為造水機造水量過小，造成其啟動困難；筆者和船員實船操作，亦發(fā)現(xiàn)造水機啟動緩慢，經(jīng)調(diào)整進水溫度，加大海水量，無明顯改進跡象；經(jīng)檢查，鹽度計所控制電磁閥一直處于開啟排污狀態(tài)，強制關(guān)閉該電池閥，再次啟動造水機，很快造水機就可進入正常工作狀態(tài)。

2 故障產(chǎn)生的原因

ALFA-LAVAL 真空蒸餾造水機的主要由蒸發(fā)器、冷凝器、海水泵、淡水泵、噴射泵等組成，如圖1所示。海水通過海水泵被引入造水機，再經(jīng)噴射泵抽出形成造水機內(nèi)真空，當(dāng)內(nèi)部真空度達到90%以上后，將熱水閥打開，熱水進入蒸發(fā)器，大量海水在真空環(huán)境中瞬間閃蒸，蒸汽向上經(jīng)海水冷凝器冷凝形成淡水，再經(jīng)淡水泵抽出。淡水泵出口處設(shè)有鹽度計，當(dāng)出水鹽度大于8μg/g時，進污水艙；出水鹽度小于8μg/g時，進淡水艙。

圖1 ALFA-LAVAL 真空蒸餾造水機工作原理圖

根據(jù)筆者實船經(jīng)驗，造成造水機啟動緩慢的主要原因有：

（1）真空度過低。板式造水機在真空度大于90%時才能正常啟動，如果真空度過低，海水汽化相對溫度將提高，在同樣的熱源條件下，海水蒸發(fā)速度降低，淡水產(chǎn)水量降低，鹽度也會增加，淡水泵水壓難以建立，啟動緩慢。

（2）熱水溫度過低或流量過小。海水在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)，蒸發(fā)速度過低，淡水產(chǎn)量降低，淡水泵啟動緩慢。

（3）海水流量過小或冷凝器側(cè)臟堵。因海水的補給不足或冷卻溫度過低，造成淡水產(chǎn)量下降，造水機啟動困難。

（4）蒸發(fā)器盤管結(jié)垢。水垢的熱阻相對較大，影響蒸發(fā)器換熱，從而影響了海水閃發(fā)，海水汽化困難，造成造水機啟動緩慢。

筆者實船分析，本造水機為新機，排除上述可能原因，筆者根據(jù)原理及現(xiàn)象推敲，因瞬時造水量較少，開始工作之際，淡水泵從冷凝器內(nèi)抽出淡水，流經(jīng)鹽度計時，淡水鹽分濃度過高，鹽度計控制的電磁閥動作開啟排污，而噴射泵工作，在冷凝器內(nèi)形成真空，冷凝器內(nèi)凝水瞬間被蒸發(fā)，鹽度計因缺少淡水的持續(xù)沖洗而使傳感器鹽度一直偏高，造成鹽度計控制的電磁閥處于開啟位置。所造淡水被持續(xù)排進污水艙，無淡水產(chǎn)出。

3 改進方法及效果

3.1 加裝開關(guān)及效果

尚無備件的情況下，在鹽度計控制的電磁閥回路上加裝了一個開關(guān)。啟動造水機之初，手動關(guān)閉該開關(guān)，強制吸合電磁閥，啟動造水機淡水泵，待淡水泵建立水壓后，造水機產(chǎn)水排至機艙艙底。待有大量水產(chǎn)出，淡水泵水壓穩(wěn)定后，開啟該開關(guān)，達標后的水排至淡水艙。整個過程大致需要15min。

3.2 加裝手動閥及效果

待船靠港后，申請密封閥件到船，在鹽度計電磁閥后加裝了手動閥，撤掉原先在控制回路中設(shè)置的開關(guān)。啟動造水機時，先關(guān)閉此閥，待淡水泵水壓建立后，稍開此閥，因此時造水機產(chǎn)水鹽度過高，鹽度計控制的電磁閥動作，產(chǎn)水被排放至機艙艙底；待鹽度滿足要求后，產(chǎn)水被排放至淡水艙，全開此閥。安裝該閥后，10～15min造水機便可正常工作，極大地縮短了等待時間，減少了輪機員的工作量，同時也減少了淡水泵軸封磨損的危險。

4 分析及建議

造水機是維持船舶鍋爐等設(shè)備正常工作的設(shè)備之一，航行中一旦發(fā)生故障，將會造成嚴重事故。造成本造水機啟動緩慢故障的主要原因為鹽度計的工作異常，究其緣由，主要是在設(shè)計及管路布局上存在一定的不合理性，為此筆者建議如下。

（1）造水機設(shè)備的自動化程序為管理帶來了極大的便利，但依然需要人為干預(yù)。如鹽度計控制的電磁閥，只能實現(xiàn)0～1調(diào)節(jié)，在造水機啟動之初，易于造成淡水泵無水工作。淡水泵在該工況下，極易形成軸封磨損，密封不良，造成造水機冷凝器內(nèi)真空度難以建立或真空度過低，從而引起造水機啟動緩慢，故障頻發(fā)。加裝手動閥，可以人為根據(jù)淡水泵水壓情況調(diào)節(jié)閥的開度，不但可以保證淡水泵可有水作業(yè)，也可以保證鹽度計傳感器在淡水沖洗中精確測出淡水鹽度。

（2）含鹽淡水不應(yīng)直接排入機艙艙底，而應(yīng)送回蒸發(fā)器在此蒸發(fā)。從造水機出來的這一部分鹽度較高的淡水，主要是因為造水機啟動之初，海水蒸發(fā)較快，水蒸氣中混進了部分海水所致，而事實上，這部分淡水的含鹽量遠遠小于海水，回流到蒸發(fā)器中，一方面可以稀釋海水濃度，另一方面，因其溫度高于海水，還可以預(yù)熱海水，提高其溫度，加速其散發(fā)。如鹽度較高的淡水直接排進機艙艙底，以艙底水的形式，再次進入油水分離器等設(shè)備過濾后排入大海，造成極大的能源浪費。