造水机造水量下降，从哪些方面找原因？

2024-02-19 13:53来源： 中国卫星海上测控部马田钰哲韩景星张

造水机造水量下降，从哪些方面找原因？

作者：中国卫星海上测控部马田钰哲韩景星张明敏

0 引言

伴随着经济的快速发展，船舶作为海上交通的重要工具，人们对其经济性和续航力的要求日趋提高，这其中，海水淡化装置是关键的一点。使用蒸馏法造水的板式造水机因其传热系数高，便于维修，逐渐成为各个船舶锅炉供水的首选。本文以阿法拉伐品牌的JWSP-26-C80型板式造水机为例，介绍一起典型故障案例及其分析和解决的方法，为其他类似故障维修提供指导。

1 板式造水机基本原理

蒸馏法，是根据海水盐分难溶于低压水蒸气的原理，将海水加热汽化，再将水蒸气冷凝，得到较为纯净的蒸馏水。现在的船用海水蒸馏装置一般使用的都是真空沸腾式海水淡化装置。之所以让海水的蒸发和蒸汽的冷凝都在真空下进行，首先是因为真空度越高，海水沸点越低，可以采用温度较低的工质作为热源（例如船舶柴油机缸套冷却水）来提高船舶装置的经济性；其次，蒸发温度和加热温度低，则蒸发器的热交换面结垢较慢，且不会产生难以清除的硬垢。板式造水机原理图如图1所示。

图1 板式造水机原理图

板式造水机装置本体主要部分是蒸馏器，海水的加热和沸腾汽化都在其下半部分的蒸发器板片内进行，而后水蒸气上升至上半部分的冷凝器板片，凝结成水。

该造水机工作时，先由海水泵将海水送入冷凝器作为冷却海水用，然后将一部分海水送入喷射泵，喷射泵利用流速越高压强越小的原理将蒸馏器抽至真空；另一部分海水经过给水调节阀进入蒸发器内作为造水水源，蒸发器的

板片互相紧密贴合，热源缸套水和作为水源的海水各自按照纹路在板片两侧流动，保证接触面积最大，从而进行最充分的热交换。海水受热至沸点汽化成水蒸气，绕过横置在蒸发器上方的汽水分离器，从上半部分壳体的上部开口进入冷凝器，与先前的冷却海水进行热交换冷凝，凝水（即淡水造水）聚集在冷凝器底部，经过盐度计，由淡水泵进行驳运。淡水泵出口分为两路，一路经过电磁阀回到水源海水处，另一路经过背压阀进入淡水舱。只有当盐度计监测合格时，电磁阀才会关闭，造水才能产出，否则造水会被吸回水源处并产生盐度报警。在蒸发器内，海水汽化后剩余的浓水由喷射泵抽出，在冷凝器下方也有管路连接至喷射泵用于抽出多余的产水。

2 故障现象的发现及分析

2020年9月29日，某船岗位人员巡视时发现船舶的1# 板式造水机在运行过程中出现产水量下降的情况，确定不是人为误操作后，岗位人员遂立即进行停机检查。

对故障现象进行分析后发现，板式造水机所产淡水来自于海水受热蒸发而产生的蒸汽，造水机产水量下降，也可以理解为产汽量下降，其原因主要有以下几种可能：

2.1蒸发器板片脏堵结垢，换热效率变小

海水中大部分盐类，如氯化镁、氯化钙等溶解度较高，且其溶解度随温度升高而增大，但还有少部分的盐，如碳酸钙、硫酸钙、氢氧化镁等，其本身的溶解度较低，且随温度升高而减小，这类盐在蒸发器内部遇热就会从海水中饱和析出，在板片表面沉积粘附形成水垢。

水垢的主要成分中，碳酸钙、氢氧化镁等主要呈泥渣状沉淀，大部分能随盐水一起排走，而硫酸钙成分则会在板片表面形成难以清除的硬垢。这种硬垢的导热率很小，因此蒸馏式造水机在使用管理的过程中要尽量避免和减少硫酸钙水垢的形成。

根据水垢形成的特点，导致蒸发器板片大量结垢的原因主要有以下几种：

（1）蒸发温度过高。造水机中的真空度越低，蒸发器中海水的蒸发温度就越高，难溶盐的溶解度下降得越多，水垢生成速度也越快，不仅如此，不同海水蒸发温度所产生的水垢成分也不一样。水温较低时，水垢的主要成分是泥状的碳酸钙，氢氧化镁呈渣状沉淀；当水温超过75 ℃时，氢氧化镁的比例迅速增加；当水温超过83 ℃时，氢氧化镁就会取代碳酸钙成为水垢的主要成分。因此，蒸发温度一般不得超过75 ℃，如果超过则必须添加防垢剂。

（2）热交换温差过大。热源与受热海水间温差过大，板片附近的海水就会因快速汽化而高度浓缩，从而导致结垢量增加，易生成氢氧化镁和硫酸钙水垢。因此，以蒸汽作为热源时，应用淡水作为间接导热媒介。

（3）剩余浓盐水浓度过高。浓盐水的浓度不只与海水本身的浓度有关，还与给水倍率有关（供给海水量与产水量之比为给水倍率）。同等条件下，剩余浓盐水浓度越高，难溶盐含量越大，生成的水垢也越多。浓盐水浓度高，也说明给水倍率小，海水在蒸发器中停留的时间长，盐也更容易析出结垢；反之，给水倍率大，海水流经时间短，即使有难溶盐也不易沉积在板片上。此外，水垢的成分与盐水浓度有直接关系，当盐水浓度为海水的1.5倍时，硫酸钙才开始析出；3倍时，硫酸钙才会大量析出。因此，要通过增大给水倍率来减小产生的浓盐水的浓度，一般需保证盐水浓度不超过海水的1.5倍。

2.2机器真空度不足，蒸发器内海水沸点过高

真空度过低，海水沸点高，蒸发器换热温差小，产汽量降低，产水量也随之降低。板式造水机刚启用时，真空度的建立是靠喷射泵抽除装置内的空气来实现的；通入热源产生水蒸气后，主要是靠喷射泵、冷凝器以及淡水泵共同作用来维持的。

实际工作中，导致真空度不足的常见原因有：（1）系统密封性不良。（2）冷凝器效果不佳，产汽量高于冷凝量。（3）喷射泵损坏。（4）喷射泵出口背压过大，抽吸能力不足。

2.3蒸发器热源供热不足

蒸发器供热不足，供汽量下降，导致热源热量低的原因如下：（1）主机缸套水温度过低或流量不足。（2）缸套水管路处气塞，妨碍换热。（3）蒸发器海水温度过低或供水量过大，热源供给热量被多余海水带走。

2.4蒸发器海水供水量不足

产生蒸汽的水源变少，供汽量也会相应下降，海水供水量一般与海水泵的流量和蒸发器前的背压阀有关。

2.5淡水泵出口处回流电磁阀故障关闭不紧

回流电磁阀关闭不紧导致产水大量回流而不经过流量表，降低产水量。

2.6冷凝器冷凝海水供水不足，冷却效果差

冷却效果差直接降低了凝水产水量，还间接影响真空度，冷凝水供水不足的一般原因有：

（1）海水泵流量不足。