馬田鈺哲 韓景星 張明敏

摘 要：對(duì)阿法拉伐品牌的JWSP-26-C80型板式造水機(jī)在使用過(guò)程中出現(xiàn)的產(chǎn)水量下降的典型故障進(jìn)行了闡述和分析，介紹了排查和解決故障問(wèn)題的過(guò)程，并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：板式造水機(jī);產(chǎn)水量下降;故障分析;預(yù)防措施

0 ? ?引言

伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，船舶作為海上交通的重要工具，人們對(duì)其經(jīng)濟(jì)性和續(xù)航力的要求日趨提高，這其中，海水淡化裝置是關(guān)鍵的一點(diǎn)。使用蒸餾法造水的板式造水機(jī)因其傳熱系數(shù)高，便于維修，逐漸成為各個(gè)船舶鍋爐供水的首選。本文以阿法拉伐品牌的JWSP-26-C80型板式造水機(jī)為例，介紹一起典型故障案例及其分析和解決的方法，為其他類似故障維修提供指導(dǎo)。

1 ? ?板式造水機(jī)基本原理

蒸餾法，是根據(jù)海水鹽分難溶于低壓水蒸氣的原理，將海水加熱汽化，再將水蒸氣冷凝，得到較為純凈的蒸餾水。現(xiàn)在的船用海水蒸餾裝置一般使用的都是真空沸騰式海水淡化裝置。之所以讓海水的蒸發(fā)和蒸汽的冷凝都在真空下進(jìn)行，首先是因?yàn)檎婵斩仍礁?，海水沸點(diǎn)越低，可以采用溫度較低的工質(zhì)作為熱源（例如船舶柴油機(jī)缸套冷卻水）來(lái)提高船舶裝置的經(jīng)濟(jì)性;其次，蒸發(fā)溫度和加熱溫度低，則蒸發(fā)器的熱交換面結(jié)垢較慢，且不會(huì)產(chǎn)生難以清除的硬垢。板式造水機(jī)原理圖如圖1所示。

板式造水機(jī)裝置本體主要部分是蒸餾器，海水的加熱和沸騰汽化都在其下半部分的蒸發(fā)器板片內(nèi)進(jìn)行，而后水蒸氣上升至上半部分的冷凝器板片，凝結(jié)成水。

該造水機(jī)工作時(shí)，先由海水泵將海水送入冷凝器作為冷卻海水用，然后將一部分海水送入噴射泵，噴射泵利用流速越高壓強(qiáng)越小的原理將蒸餾器抽至真空;另一部分海水經(jīng)過(guò)給水調(diào)節(jié)閥進(jìn)入蒸發(fā)器內(nèi)作為造水水源，蒸發(fā)器的板片互相緊密貼合，熱源缸套水和作為水源的海水各自按照紋路在板片兩側(cè)流動(dòng)，保證接觸面積最大，從而進(jìn)行最充分的熱交換。海水受熱至沸點(diǎn)汽化成水蒸氣，繞過(guò)橫置在蒸發(fā)器上方的汽水分離器，從上半部分殼體的上部開(kāi)口進(jìn)入冷凝器，與先前的冷卻海水進(jìn)行熱交換冷凝，凝水（即淡水造水）聚集在冷凝器底部，經(jīng)過(guò)鹽度計(jì)，由淡水泵進(jìn)行駁運(yùn)。淡水泵出口分為兩路，一路經(jīng)過(guò)電磁閥回到水源海水處，另一路經(jīng)過(guò)背壓閥進(jìn)入淡水艙。只有當(dāng)鹽度計(jì)監(jiān)測(cè)合格時(shí)，電磁閥才會(huì)關(guān)閉，造水才能產(chǎn)出，否則造水會(huì)被吸回水源處并產(chǎn)生鹽度報(bào)警。在蒸發(fā)器內(nèi)，海水汽化后剩余的濃水由噴射泵抽出，在冷凝器下方也有管路連接至噴射泵用于抽出多余的產(chǎn)水。

2 ? ?故障現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)及分析

2020年9月29日，某船崗位人員巡視時(shí)發(fā)現(xiàn)船舶的1#板式造水機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)產(chǎn)水量下降的情況，確定不是人為誤操作后，崗位人員遂立即進(jìn)行停機(jī)檢查。

對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，板式造水機(jī)所產(chǎn)淡水來(lái)自于海水受熱蒸發(fā)而產(chǎn)生的蒸汽，造水機(jī)產(chǎn)水量下降，也可以理解為產(chǎn)汽量下降，其原因主要有以下幾種可能：

2.1 ? ?蒸發(fā)器板片臟堵結(jié)垢，換熱效率變小

海水中大部分鹽類，如氯化鎂、氯化鈣等溶解度較高，且其溶解度隨溫度升高而增大，但還有少部分的鹽，如碳酸鈣、硫酸鈣、氫氧化鎂等，其本身的溶解度較低，且隨溫度升高而減小，這類鹽在蒸發(fā)器內(nèi)部遇熱就會(huì)從海水中飽和析出，在板片表面沉積粘附形成水垢。

水垢的主要成分中，碳酸鈣、氫氧化鎂等主要呈泥渣狀沉淀，大部分能隨鹽水一起排走，而硫酸鈣成分則會(huì)在板片表面形成難以清除的硬垢。這種硬垢的導(dǎo)熱率很小，因此蒸餾式造水機(jī)在使用管理的過(guò)程中要盡量避免和減少硫酸鈣水垢的形成。

根據(jù)水垢形成的特點(diǎn)，導(dǎo)致蒸發(fā)器板片大量結(jié)垢的原因主要有以下幾種：

（1）蒸發(fā)溫度過(guò)高。造水機(jī)中的真空度越低，蒸發(fā)器中海水的蒸發(fā)溫度就越高，難溶鹽的溶解度下降得越多，水垢生成速度也越快，不僅如此，不同海水蒸發(fā)溫度所產(chǎn)生的水垢成分也不一樣。水溫較低時(shí)，水垢的主要成分是泥狀的碳酸鈣，氫氧化鎂呈渣狀沉淀;當(dāng)水溫超過(guò)75 ℃時(shí)，氫氧化鎂的比例迅速增加;當(dāng)水溫超過(guò)83 ℃時(shí)，氫氧化鎂就會(huì)取代碳酸鈣成為水垢的主要成分。因此，蒸發(fā)溫度一般不得超過(guò)75 ℃，如果超過(guò)則必須添加防垢劑。

（2）熱交換溫差過(guò)大。熱源與受熱海水間溫差過(guò)大，板片附近的海水就會(huì)因快速汽化而高度濃縮，從而導(dǎo)致結(jié)垢量增加，易生成氫氧化鎂和硫酸鈣水垢。因此，以蒸汽作為熱源時(shí)，應(yīng)用淡水作為間接導(dǎo)熱媒介。

（3）剩余濃鹽水濃度過(guò)高。濃鹽水的濃度不只與海水本身的濃度有關(guān)，還與給水倍率有關(guān)（供給海水量與產(chǎn)水量之比為給水倍率）。同等條件下，剩余濃鹽水濃度越高，難溶鹽含量越大，生成的水垢也越多。濃鹽水濃度高，也說(shuō)明給水倍率小，海水在蒸發(fā)器中停留的時(shí)間長(zhǎng)，鹽也更容易析出結(jié)垢;反之，給水倍率大，海水流經(jīng)時(shí)間短，即使有難溶鹽也不易沉積在板片上。此外，水垢的成分與鹽水濃度有直接關(guān)系，當(dāng)鹽水濃度為海水的1.5倍時(shí)，硫酸鈣才開(kāi)始析出;3倍時(shí)，硫酸鈣才會(huì)大量析出。因此，要通過(guò)增大給水倍率來(lái)減小產(chǎn)生的濃鹽水的濃度，一般需保證鹽水濃度不超過(guò)海水的1.5倍。

2.2 ? ?機(jī)器真空度不足，蒸發(fā)器內(nèi)海水沸點(diǎn)過(guò)高

真空度過(guò)低，海水沸點(diǎn)高，蒸發(fā)器換熱溫差小，產(chǎn)汽量降低，產(chǎn)水量也隨之降低。

板式造水機(jī)剛啟用時(shí)，真空度的建立是靠噴射泵抽除裝置內(nèi)的空氣來(lái)實(shí)現(xiàn)的;通入熱源產(chǎn)生水蒸氣后，主要是靠噴射泵、冷凝器以及淡水泵共同作用來(lái)維持的。

實(shí)際工作中，導(dǎo)致真空度不足的常見(jiàn)原因有：（1）系統(tǒng)密封性不良。（2）冷凝器效果不佳，產(chǎn)汽量高于冷凝量。（3）噴射泵損壞。（4）噴射泵出口背壓過(guò)大，抽吸能力不足。

2.3 ? ?蒸發(fā)器熱源供熱不足

蒸發(fā)器供熱不足，供汽量下降，導(dǎo)致熱源熱量低的原因如下：（1）主機(jī)缸套水溫度過(guò)低或流量不足。（2）缸套水管路處氣塞，妨礙換熱。（3）蒸發(fā)器海水溫度過(guò)低或供水量過(guò)大，熱源供給熱量被多余海水帶走。

2.4 ? ?蒸發(fā)器海水供水量不足

產(chǎn)生蒸汽的水源變少，供汽量也會(huì)相應(yīng)下降，海水供水量一般與海水泵的流量和蒸發(fā)器前的背壓閥有關(guān)。

2.5 ? ?淡水泵出口處回流電磁閥故障關(guān)閉不緊

回流電磁閥關(guān)閉不緊導(dǎo)致產(chǎn)水大量回流而不經(jīng)過(guò)流量表，降低產(chǎn)水量。

2.6 ? ?冷凝器冷凝海水供水不足，冷卻效果差

冷卻效果差直接降低了凝水產(chǎn)水量，還間接影響真空度，冷凝水供水不足的一般原因有：（1）海水泵流量不足。（2）冷卻水管路污垢嚴(yán)重。（3）冷卻水管路氣塞。

3 ? ?故障排查及解決

（1）檢查海水泵出口壓力運(yùn)行狀態(tài)均正常，排除海水泵故障。

（2）用壓縮空氣和肥皂水檢查裝置氣密性，氣密性良好。

（3）檢查淡水泵運(yùn)行狀態(tài)及鹽度計(jì)和回流電磁閥功能，均正常。

（4）檢查主機(jī)缸套水管路閥件開(kāi)啟和水流量情況，正常。

（5）拆解板式造水機(jī)蒸發(fā)器，發(fā)現(xiàn)板片大量結(jié)垢。

崗位人員先對(duì)板片位置順序進(jìn)行標(biāo)號(hào)，隨后用白醋浸泡、洗刷、清洗，風(fēng)干后再按標(biāo)號(hào)進(jìn)行組裝。

上述故障處理完畢后，板式造水機(jī)試運(yùn)行，又出現(xiàn)了本機(jī)真空度上升緩慢，機(jī)體冷凝器產(chǎn)水溫度高于正常額定溫度（49～55 ℃）的現(xiàn)象。

在造水機(jī)海水進(jìn)口和出口各裝一個(gè)壓力表觀察壓差，壓力表顯示進(jìn)口壓力為0.38 mPa，出口壓力為0.17 mPa，壓差超過(guò)0.2 mPa。據(jù)此可以判斷是冷凝器內(nèi)部臟堵。

崗位人員對(duì)冷凝器進(jìn)行拆解后發(fā)現(xiàn)冷凝器進(jìn)口處有大量垃圾，同時(shí)拆解了噴射泵，也發(fā)現(xiàn)了大量堵塞物。堵塞物清理完畢后，試運(yùn)行，造水機(jī)恢復(fù)正常。

4 ? ?故障預(yù)防措施

板片結(jié)垢與造水機(jī)長(zhǎng)時(shí)間的使用維護(hù)有密切聯(lián)系，當(dāng)船舶行駛在污染物較多的海域時(shí)，臟堵故障經(jīng)常發(fā)生。為降低此類故障的發(fā)生率，建議采取下列措施：

（1）使用板式造水機(jī)時(shí)，蒸發(fā)器應(yīng)采用流量計(jì)持續(xù)定量添加除垢劑，且必要時(shí)可以增大除垢劑的流量和濃度。

（2）定期對(duì)海底門(mén)濾器進(jìn)行檢查和清潔，防止垃圾吸入設(shè)備內(nèi)部。

（3）在造水機(jī)海水進(jìn)口加裝濾網(wǎng)，并定期清潔。

（4）造水機(jī)海水進(jìn)出口可添加壓力表，便于巡視時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

5 ? ?結(jié)語(yǔ)

造水機(jī)作為船舶航行必備的設(shè)備，有著極其重要的作用，因此減小造水機(jī)的故障率具有重要意義。本文對(duì)JWSP-

26-C80型板式造水機(jī)產(chǎn)水量下降的典型故障進(jìn)行了闡述和分析，介紹了排查和解決故障問(wèn)題的過(guò)程，并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施，有效達(dá)到了解決故障的目的，也為船舶工作者提供了有利信息。

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收稿日期：2020-12-14

作者簡(jiǎn)介：馬田鈺哲（1997—），男，天津人，助理工程師，研究方向：船舶主、輔機(jī)設(shè)備故障分析，性能優(yōu)化，安全管理等。