“CRYSTAL STAR”船EVAC系列真空廁所系統故障分析

楊 燁，梅 森，王慧勇

(1.大連海洋大學，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系列真空廁所系統故障分析

楊 燁1，梅 森2，王慧勇3

(1.大連海洋大學，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的組成及工作過程和原理進行了剖析，依據工作經驗對該系統的故障及原因進行了分析總結。

真空廁所;故障分析;節能減排

真空廁所系統用真空作為工作介質，利用壓差以抽吸的形式把便器和衛生設施內的污物運送到中央收集裝置，它的節能減排效果明顯，目前真空廁所系統在很多領域得到廣泛應用，如飛機、高鐵、郵輪等，目前在很多商船上也有應用。

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

真空廁所系統有諸多優點:降低臭味 (傳統水沖式臭味會滯留在空氣中，而負壓是由外向里吸的臭味不會擴散到空氣中去)、大量節約用水 (國家規定的傳統節水馬桶為6 L/次，而采用真空廁所后每次沖廁＜0.8 L/次)、簡化系統結構和安裝程序、便于維修保養、節約成本、減少堵塞以及運行穩定等。該系統也有很多缺點:部件材料容易老化漏泄、如果該系統的某一位置出現故障將有可能影響整個系統的正常運行等［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，其廁所系統為EVAC系列真空廁所系統，本文以該船的實際工作經驗為例，對其真空廁所系統的工作過程和工作原理及故障進行分析總結，希望為他人提供借鑒和幫助。

1 真空廁所系統的組成及工作過程

系統的組成概括為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，儲存真空及運送污物等;③收集儲存部分，收集、處理以及儲存系統中排放的污物等;④真空建立部分，抽吸系統中的空氣、保持系統真空度等。

工作過程概括為:真空建立裝置中的循環泵抽吸搜集柜中液體進行循環和粉碎，液體經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到一定的真空度，壓力傳感器感應真空度達到一定值后，循環泵停止工作，同時單向閥關閉使管路密閉保持一定的真空度，當馬桶端排放污物進入真空管路時污物經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，當壓力傳感器感應到真空度降低到一定的數值時，循環泵將自動運行，利用抽射泵進行抽吸真空，如此循環工作。

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，當管路中的真空度降低到一定數值時循環泵自動啟動，液流經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到設定的真空度，循環泵自動停止工作，抽吸真空的同時循環泵的運轉對污物也起到了粉碎作用，循環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的易老化性其壽命有限，應用時間過長容易產生裂紋漏氣破壞系統真空。彈簧關閉機構損壞、橡膠隔管臟污導致關閉不嚴等。上述故障的主要表現包括馬桶端會發出吱吱的抽氣響聲，聲音會隨著漏泄的增大而增大，馬桶內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、彈簧關閉機構等組成。橡膠套，保持排污閥內部的密閉狀態。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。彈簧關閉機構，關閉橡膠隔管。排污閥在關閉狀態下真空管路與排污閥橡膠套腔室隔離，排污閥內部密閉空間處于大氣壓狀態，依靠彈簧式關閉機構使橡膠隔管關閉，隔離馬桶端和真空管路。排污閥在開啟狀態下真空管與排污閥內部密閉空間連通，處于真空狀態，此時依靠大氣壓差的作用使彈簧關閉機構抬起，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)排污閥不能關閉。控制系統中的旁通閥關閉不嚴或時序控制閥損壞使排污閥一直處于真空狀態，排污閥彈簧關閉機構失效等。

圖3 控制系統示意圖

2 故障分析過程

幾天以后，同樣的故障再次出現，并且更加嚴重，真空度無法建立，循環泵持續運轉不停。對該系統各部分進行詳細檢查，當檢查到居住區第三層時，在走廊里就聽到了嗚嗚的響聲，發現是二管輪房間的廁所出了故障，暫停系統對排污閥進行拆解，發現橡膠隔管出現很大裂紋，換新后系統恢復正常工作。

本船廁所衛生系統運行狀況一直良好，某天常規檢查時發現循環泵頻繁啟停運轉，手觸摸馬達溫度很高，將該系統暫時關閉，待馬達冷卻后重新啟動，對該裝置進行了詳細檢查后發現，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，對系統各部分進行檢查沒有發現明顯異常，初步判斷是循環泵臟堵，拆卸后發現并無異常，隨后對真空單向閥進行了拆檢，內部有結垢臟污，清潔后裝復試運行，狀況并無明顯改善，為防止馬達過熱損壞，對其進行密切監控，一旦溫度過高將系統暫停使用待冷卻后恢復運轉，一天后發現二層公共衛生間內有一馬桶內的水自動被抽空，水封水不能存留，判斷是排污閥故障，拆檢后發現橡膠隔管上有小裂紋對其進行換新，系統運行狀況明顯改善。

由于該船船齡已十幾年，在管理該系統的工作中，各種問題會頻頻出現，該系統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的正常運行，現將各種故障的分析總結如下，以便在類似的系統中出現問題能夠快速地診斷并解決。

鞣酸與蛋白質結合成具有收斂作用的鞣酸蛋白質，使腸蠕動減慢，從而延長糞便在腸道內停留的時間。不但易造成便秘，而且還增加了有毒物質和致癌物質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組成。控制系統由沖洗按鈕、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閉不嚴漏氣，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。循環泵故障導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，真空管路發生較大的漏泄，以及一些操作失誤等。

(2)控制部分。控制系統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時間等。時序控制閥是系統的核心部件，如圖3所示，真空作為系統的驅動介質，當按下沖洗按鈕時，時序控制閥動作，按照預先設定的通氣時間將真空分別通入沖水閥和排污閥，并保持一定的持續時間。

“拓展實驗”是指以教材實驗為探索起點，在原有實驗目的、實驗原理、實驗材料、變量的控制、實驗方法、與實際生活的聯系等基礎上發展出新的課題，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)循環泵頻繁啟動或者連續運轉。壓力傳感器故障，系統真空度不能正常保持或者無法建立，控制系統故障等。

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，習近平總書記指出，建立促進房地產市場平穩健康發展長效機制，緊緊把握“房子是用來住的，不是用來炒的”的定位。[注] 習近平在2017年中央財經領導小組第15次會議上的講話。習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，循環泵的運轉不正常等。

［1］劉旭華，周敬宣，胡國良.真空廁所終端控制系統的研究 ［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，主要從事輪機工程相關工作。

2014-12-16