船用蒸餾法造水機造水量少的故障分析及解決方法

孟衛(wèi)忠

（中遠(yuǎn)海運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稱造水機，以滿足船員、旅客及動力設(shè)備的淡水需求。船用造水機的種類很多，目前蒸餾法板式熱交換器造水機是應(yīng)用最普遍的一種。這種造水機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。造水機設(shè)計造水量一般為20-25m3/d，一般對于板式熱交換器式造水機而言，船齡5年以上的船舶，造水機的造水量會逐步減少，并考慮更換板間密封墊床改進工況提高造水量；部分船齡13年以上的船舶就需要考慮更換造水機板式冷卻器提高造水機的造水量，而板式冷卻器價格昂貴。船齡10年后造水機造水量一般都在10m3/d 左右，造水量大幅度減少，不得不利用靠泊機會補充淡水；世界各地淡水價格高低不一、中東及非洲沙漠地區(qū)淡水更是稀缺費用高，有些港口還不供應(yīng)淡水。這給船舶正常經(jīng)營不僅增加了額外的費用，還會影響船舶的正常營運。

船舶動力裝置中的主機、副機、空壓機等需要冷卻用淡水；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10mg/L；船員及旅客的生活用水大約250L/d。以某輪為例：30 萬噸散貨船，主機功率22360kW，副機功率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年船齡后的造水機造水量已經(jīng)不能滿足船舶的正常營運，一般船舶采用靠泊補充淡水，購買造水機板式熱交換器墊床或板片更換備件，其中原廠備件費用昂貴，都給船舶的正常營運增加了不菲的成本。這是一個普遍存在的現(xiàn)象，提高造水機的造水量滿足船舶的正常營運，延長備件使用壽命降本增效亟待解決。

1 造水機原理介紹

船用造水機一般采用真空式，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，水的沸點低，一般采用主機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，如下圖示用主機冷卻淡水（80℃）進入造水機下部蒸發(fā)器加熱海水，造水機海水泵抽取外部海水進入造水機上部冷卻器，冷卻蒸發(fā)后的水蒸氣，經(jīng)過冷卻器的海水再進入造水機噴射泵，把造水機內(nèi)部抽真空度85%以上；在去噴射泵的海水管路上有一個分支給蒸發(fā)器補給海水蒸發(fā)。淡水泵從冷凝器內(nèi)抽取冷凝后的淡水。造水機工作系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 造水機工作系統(tǒng)圖

2 造水量少的原因分析

造水機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。但對于5年以上船齡的造水機來說，以上故障解決后造水機造水量還是會隨著船齡的增加而逐步下降。

造水機使用過程中，蒸發(fā)器海水面會結(jié)垢、冷凝器海水面會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變薄。冷卻器淡水面、蒸發(fā)器海水面的上部沒有墊床，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)時只有通過增加預(yù)緊力來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，板間間隙也越來越變小；外部蒸汽通過板間間隙進入冷凝器，板間通道間隙變小，造水量變少；海水流過量也越來越小，不僅冷卻效果下降，而且冷凝器對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)酰焖畽C內(nèi)部的真空度下降，蒸發(fā)溫度升高，造水量越來越小，惡性循環(huán)。當(dāng)造水量不能滿足需求時，通常先更換板間的密封墊來改善造水量；如果板間間隙再變小導(dǎo)致金屬板擠壓變形時，就只能整體更換熱交換器了，這種板式熱交換器價格昂貴。造水機下部蒸發(fā)器，同樣也會隨著拆解次數(shù)的增加板間間隙變小；蒸發(fā)器從外部進入海水加熱蒸發(fā)，因此蒸發(fā)器狀況下降時，可以通過增加海水給水量或增加熱水給水量來補償一些，對造水機造水量的影響就小一些，因此蒸發(fā)器相對于冷凝器的使用壽命要長。

圖2 上部沒有密封墊床

由此得出結(jié)論，從板換工況方面考慮，造水機造水量減少的原因為：①冷凝器和蒸發(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量變小，噴射泵抽真空能力下降。

3 改進方法

冷凝器每兩片是一組，一面為冷卻海水通過，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，最上部為蒸汽進入冷凝器的通道。蒸發(fā)器也是每兩片是一組，一面為淡水面四面都有墊床，另一面海水面三面有墊床，最上面沒有墊床，為水蒸氣和鹽水流出通道。日常維護過程中，每一次對冷凝器和蒸發(fā)器的解體清潔，再裝復(fù)時就要增加預(yù)緊力才能達到密封效果。對冷凝器而言，蒸汽面上部沒有墊床支撐，當(dāng)我們?nèi)粘＞S護次數(shù)變多后，墊床越來越薄，間隙越來越小，蒸汽的通道就越來越小；在冷凝器上部沒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，同時還會對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，同時還會延長冷凝器的使用壽命。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”

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

4 注意事項

通過冷凝器和蒸發(fā)器板間增加“支撐墊床”的方法，可以有效地提高造水機的造水量，在實施的過程中，還需要注意以下事項，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，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“支撐墊床”最好再增加不超過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，會導(dǎo)致不能密封；板換用新墊床，“支撐墊床”用舊墊床，這樣會使“支撐墊床”作用減弱或不起作用。

（2）板換在裝復(fù)時要保證平整。大多造水機的冷凝器和蒸發(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，這樣會使片子之間密封墊錯位不能對正，降低密封效果，也會減小板換之間的間隙。如果錯位大了，還會導(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，這是一個非常容易被忽視的問題。在拆解冷凝器和蒸發(fā)器時，要及時發(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比

（3）冷凝器下部有兩個出口孔，如圖8示，下部一個連接淡水泵，把造出的淡水抽走；上部還有一個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內(nèi)部冷凝器外部的真空度要高，這樣會使水蒸氣有動力進入冷凝器，而水蒸氣進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內(nèi)部其他部分高，這就要保證連接這個孔的管路密封性良好，否則一旦管路不密封，會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，不易發(fā)現(xiàn)。抽真空的管路上還有一個帶玻璃檢查孔的單向閥如圖示中說明，如果玻璃檢查孔內(nèi)有水出現(xiàn)，說明淡水泵有故障打水能力不夠，不足以把造出的淡水抽走，需要對淡水泵進行維修。

圖8 造水機冷凝器檢查孔位置圖

5 結(jié)束語

當(dāng)在造水機冷凝器和蒸發(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的造水量，還能大幅度提高板換的使用壽命。造水機工況改善后，可以減少靠泊補給淡水的額外費用，保證船舶的正常營運，降低備件的費用，降本增效，且方法簡單易行。