船用蒸餾法造水機(jī)造水量少的故障分析及解決方法

孟衛(wèi)忠

（中遠(yuǎn)海運(yùn)船員公司青島分公司，山東 青島 266100)

船舶每天要消耗相當(dāng)數(shù)量的淡水，配備海水淡化裝置簡(jiǎn)稱造水機(jī)，以滿足船員、旅客及動(dòng)力設(shè)備的淡水需求。船用造水機(jī)的種類很多，目前蒸餾法板式熱交換器造水機(jī)是應(yīng)用最普遍的一種。這種造水機(jī)造水量隨著船齡的增加，造水量逐漸減少難以恢復(fù)，也是普遍存在的現(xiàn)象。造水機(jī)設(shè)計(jì)造水量一般為20-25m3/d，一般對(duì)于板式熱交換器式造水機(jī)而言，船齡5年以上的船舶，造水機(jī)的造水量會(huì)逐步減少，并考慮更換板間密封墊床改進(jìn)工況提高造水量；部分船齡13年以上的船舶就需要考慮更換造水機(jī)板式冷卻器提高造水機(jī)的造水量，而板式冷卻器價(jià)格昂貴。船齡10年后造水機(jī)造水量一般都在10m3/d 左右，造水量大幅度減少，不得不利用靠泊機(jī)會(huì)補(bǔ)充淡水；世界各地淡水價(jià)格高低不一、中東及非洲沙漠地區(qū)淡水更是稀缺費(fèi)用高，有些港口還不供應(yīng)淡水。這給船舶正常經(jīng)營(yíng)不僅增加了額外的費(fèi)用，還會(huì)影響船舶的正常營(yíng)運(yùn)。

船舶動(dòng)力裝置中的主機(jī)、副機(jī)、空壓機(jī)等需要冷卻用淡水；鍋爐要用淡水且要求含鹽量越低越好，一般要求含鹽量不超過(guò)10mg/L；船員及旅客的生活用水大約250L/d。以某輪為例：30 萬(wàn)噸散貨船，主機(jī)功率22360kW，副機(jī)功率3×800kW，鍋爐蒸發(fā)量副鍋爐2t/h，廢氣爐1.6t/h，船員28（含7 名實(shí)習(xí)生）人，日常每天淡水消耗量為10～11m3/d。10年船齡后的造水機(jī)造水量已經(jīng)不能滿足船舶的正常營(yíng)運(yùn)，一般船舶采用靠泊補(bǔ)充淡水，購(gòu)買造水機(jī)板式熱交換器墊床或板片更換備件，其中原廠備件費(fèi)用昂貴，都給船舶的正常營(yíng)運(yùn)增加了不菲的成本。這是一個(gè)普遍存在的現(xiàn)象，提高造水機(jī)的造水量滿足船舶的正常營(yíng)運(yùn)，延長(zhǎng)備件使用壽命降本增效亟待解決。

1 造水機(jī)原理介紹

船用造水機(jī)一般采用真空式，即在較高真空度下將海水蒸發(fā)再將水蒸氣冷凝成淡水。真空度高，水的沸點(diǎn)低，一般采用主機(jī)缸套冷卻淡水作為熱源蒸發(fā)海水，用舷外海水作為冷卻介質(zhì)將水蒸氣冷凝，如下圖示用主機(jī)冷卻淡水（80℃）進(jìn)入造水機(jī)下部蒸發(fā)器加熱海水，造水機(jī)海水泵抽取外部海水進(jìn)入造水機(jī)上部冷卻器，冷卻蒸發(fā)后的水蒸氣，經(jīng)過(guò)冷卻器的海水再進(jìn)入造水機(jī)噴射泵，把造水機(jī)內(nèi)部抽真空度85%以上；在去噴射泵的海水管路上有一個(gè)分支給蒸發(fā)器補(bǔ)給海水蒸發(fā)。淡水泵從冷凝器內(nèi)抽取冷凝后的淡水。造水機(jī)工作系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 造水機(jī)工作系統(tǒng)圖

2 造水量少的原因分析

造水機(jī)造水量減少的原因有很多：如蒸發(fā)器、冷凝器臟堵?lián)Q熱效果差；淡水泵打水能力差；海水泵工況差不能建立足夠壓力；噴射泵噴嘴損壞工況差不能建立有效真空；海水系統(tǒng)管路上的閥卡死在半開(kāi)半關(guān)位置，影響工作水流量；上部冷卻器內(nèi)抽真空的管路漏氣；阻鹽網(wǎng)臟堵水蒸氣不能完全進(jìn)入冷凝器空間等等，這些都是我們常常遇到也易于發(fā)現(xiàn)和解決的故障。但對(duì)于5年以上船齡的造水機(jī)來(lái)說(shuō)，以上故障解決后造水機(jī)造水量還是會(huì)隨著船齡的增加而逐步下降。

造水機(jī)使用過(guò)程中，蒸發(fā)器海水面會(huì)結(jié)垢、冷凝器海水面會(huì)臟污而影響換熱效果，需要定期拆檢清潔，隨著拆檢次數(shù)的增加，板與板之間的密封墊床會(huì)變薄。冷卻器淡水面、蒸發(fā)器海水面的上部沒(méi)有墊床，如圖2，缺少了另外一面的密封支撐，所以當(dāng)我們拆檢清潔后裝復(fù)時(shí)只有通過(guò)增加預(yù)緊力來(lái)增加密封效果防止漏水，隨著拆檢的次數(shù)的增加，密封墊床也隨預(yù)緊力增加而變薄現(xiàn)象變得更嚴(yán)重，板間間隙也越來(lái)越變?。煌獠空羝ㄟ^(guò)板間間隙進(jìn)入冷凝器，板間通道間隙變小，造水量變少；海水流過(guò)量也越來(lái)越小，不僅冷卻效果下降，而且冷凝器對(duì)海水流量的阻力變大，導(dǎo)致后面噴射泵的工作水壓力變小，抽真空的能力變?nèi)?，造水機(jī)內(nèi)部的真空度下降，蒸發(fā)溫度升高，造水量越來(lái)越小，惡性循環(huán)。當(dāng)造水量不能滿足需求時(shí)，通常先更換板間的密封墊來(lái)改善造水量；如果板間間隙再變小導(dǎo)致金屬板擠壓變形時(shí)，就只能整體更換熱交換器了，這種板式熱交換器價(jià)格昂貴。造水機(jī)下部蒸發(fā)器，同樣也會(huì)隨著拆解次數(shù)的增加板間間隙變?。徽舭l(fā)器從外部進(jìn)入海水加熱蒸發(fā)，因此蒸發(fā)器狀況下降時(shí)，可以通過(guò)增加海水給水量或增加熱水給水量來(lái)補(bǔ)償一些，對(duì)造水機(jī)造水量的影響就小一些，因此蒸發(fā)器相對(duì)于冷凝器的使用壽命要長(zhǎng)。

圖2 上部沒(méi)有密封墊床

由此得出結(jié)論，從板換工況方面考慮，造水機(jī)造水量減少的原因?yàn)椋孩倮淠骱驼舭l(fā)器板間密封墊床變薄后，板間間隙變小，熱交換效果變差；②冷凝器板間隙變小后海水流過(guò)量變小，噴射泵抽真空能力下降。

3 改進(jìn)方法

冷凝器每?jī)善且唤M，一面為冷卻海水通過(guò)，這一面四邊均有密封膠墊；另一面為蒸汽面，蒸汽面三面有密封墊，最上部為蒸汽進(jìn)入冷凝器的通道。蒸發(fā)器也是每?jī)善且唤M，一面為淡水面四面都有墊床，另一面海水面三面有墊床，最上面沒(méi)有墊床，為水蒸氣和鹽水流出通道。日常維護(hù)過(guò)程中，每一次對(duì)冷凝器和蒸發(fā)器的解體清潔，再裝復(fù)時(shí)就要增加預(yù)緊力才能達(dá)到密封效果。對(duì)冷凝器而言，蒸汽面上部沒(méi)有墊床支撐，當(dāng)我們?nèi)粘＞S護(hù)次數(shù)變多后，墊床越來(lái)越薄，間隙越來(lái)越小，蒸汽的通道就越來(lái)越?。辉诶淠魃喜繘](méi)有密封墊床的部分增加一小段“支撐墊床”，如圖3，這樣既可以增加蒸汽通道的間隙，同時(shí)還會(huì)對(duì)相鄰的板換間密封墊床起支撐作用，提高另外一側(cè)海水面的密封效果，冷凝器的預(yù)緊力就可以減小，也就增加了海水面的間隙，提高了海水流量，同時(shí)還會(huì)延長(zhǎng)冷凝器的使用壽命。蒸發(fā)器增加墊床以后也有同樣的效果，會(huì)增加熱水和海水的流量通道，提高熱交換效果。

圖3 加了“支撐墊床”

采用此方法對(duì)該輪造水機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)前：海水水溫30℃，蒸發(fā)溫度48℃，造水機(jī)的造水量10m/d；改進(jìn)后：海水水溫、蒸發(fā)溫度不變，且航行工況不變，該造水機(jī)的造水量提升至16m/d，造水量提高60%，效果顯著。

4 注意事項(xiàng)

通過(guò)冷凝器和蒸發(fā)器板間增加“支撐墊床”的方法，可以有效地提高造水機(jī)的造水量，在實(shí)施的過(guò)程中，還需要注意以下事項(xiàng)，否則，此方法的效果不能得到有效保證。

（1）增加的這一段密封“支撐墊床”的厚度要和周邊墊床一樣厚或略厚。由于板換的片數(shù)較多，需要增加的“支撐墊床”數(shù)量多，如果“支撐墊床”厚度增加就會(huì)導(dǎo)致熱交換器裝復(fù)后成“拱肚”型，兩端的密封墊床就不能有效密封。當(dāng)全部換新墊床時(shí)，就要用新墊床做“支撐墊床”；如果板換是原有墊床就要用原有墊床截段后做“支撐墊床”使用，每個(gè)“支撐墊床”最好再增加不超過(guò)0.2mm 厚度的密封墊，這樣可以提高支撐效果。切記不可以板換用舊墊床，“支撐墊床”用新墊床，會(huì)導(dǎo)致不能密封；板換用新墊床，“支撐墊床”用舊墊床，這樣會(huì)使“支撐墊床”作用減弱或不起作用。

（2）板換在裝復(fù)時(shí)要保證平整。大多造水機(jī)的冷凝器和蒸發(fā)器，隨著拆解次數(shù)的增加都存在的裝復(fù)后不平整現(xiàn)象，如下圖4裝復(fù)不平整；圖5為裝復(fù)正常。板換裝復(fù)后高低不平，這樣會(huì)使片子之間密封墊錯(cuò)位不能對(duì)正，降低密封效果，也會(huì)減小板換之間的間隙。如果錯(cuò)位大了，還會(huì)導(dǎo)致內(nèi)漏現(xiàn)象的出現(xiàn)。

圖4 裝復(fù)不平整

圖5 裝復(fù)正常

板換裝復(fù)不平整的原因是：隨著解體板換次數(shù)的增加，板換間隙變小后的金屬板變形引起的，如圖6變形部分，圖7正常和變形后的對(duì)比圖，就需要先把板換變形后的定位孔矯正，然后才能將板換裝復(fù)平整，這是一個(gè)非常容易被忽視的問(wèn)題。在拆解冷凝器和蒸發(fā)器時(shí)，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)金屬板換的變形并矯正。當(dāng)密封墊床變薄后及時(shí)換新，防止墊床變薄后導(dǎo)致金屬板換的變形，更換昂貴的金屬板，也建議新船就增加支撐密封墊床，可以大幅延長(zhǎng)冷凝器和蒸發(fā)器的使用壽命。

圖6 板換變形

圖7 變形板換和正常板換對(duì)比

（3）冷凝器下部有兩個(gè)出口孔，如圖8示，下部一個(gè)連接淡水泵，把造出的淡水抽走；上部還有一個(gè)孔為抽冷凝器真空的孔，其連接到噴射泵，它的作用是將冷凝器內(nèi)部抽真空，保證冷凝器內(nèi)部的真空度比造水機(jī)內(nèi)部冷凝器外部的真空度要高，這樣會(huì)使水蒸氣有動(dòng)力進(jìn)入冷凝器，而水蒸氣進(jìn)入冷凝器后冷凝成水。冷凝器內(nèi)部始終保持真空度比造水機(jī)內(nèi)部其他部分高，這就要保證連接這個(gè)孔的管路密封性良好，否則一旦管路不密封，會(huì)吸入外界空氣破壞了冷凝器內(nèi)部的真空度，導(dǎo)致造水量減少，隱蔽性極強(qiáng)，不易發(fā)現(xiàn)。抽真空的管路上還有一個(gè)帶玻璃檢查孔的單向閥如圖示中說(shuō)明，如果玻璃檢查孔內(nèi)有水出現(xiàn)，說(shuō)明淡水泵有故障打水能力不夠，不足以把造出的淡水抽走，需要對(duì)淡水泵進(jìn)行維修。

圖8 造水機(jī)冷凝器檢查孔位置圖

5 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)在造水機(jī)冷凝器和蒸發(fā)器板間增加“支撐墊床”后，改善了熱交換效果，不僅有效提高造水機(jī)的造水量，還能大幅度提高板換的使用壽命。造水機(jī)工況改善后，可以減少靠泊補(bǔ)給淡水的額外費(fèi)用，保證船舶的正常營(yíng)運(yùn)，降低備件的費(fèi)用，降本增效，且方法簡(jiǎn)單易行。