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。

（2）冷却水管路污垢严重。

（3）冷却水管路气塞。

3 故障排查及解决

（1）检查海水泵出口压力运行状态均正常，排除海水泵故障。

（2）用压缩空气和肥皂水检查装置气密性，气密性良好。

（3）检查淡水泵运行状态及盐度计和回流电磁阀功能，均正常。

（4）检查主机缸套水管路阀件开启和水流量情况，正常。

（5）拆解板式造水机蒸发器，发现板片大量结垢。

岗位人员先对板片位置顺序进行标号，随后用白醋浸泡、洗刷、清洗，风干后再按标号进行组装。

上述故障处理完毕后，板式造水机试运行，又出现了本机真空度上升缓慢，机体冷凝器产水温度高于正常额定温度（49～55 ℃）的现象。

在造水机海水进口和出口各装一个压力表观察压差， 压力表显示进口压力为0.38 mPa，出口压力为0.17 mPa，压差超过0.2 mPa。据此可以判断是冷凝器内部脏堵。

岗位人员对冷凝器进行拆解后发现冷凝器进口处有 大量垃圾，同时拆解了喷射泵，也发现了大量堵塞物。堵塞物清理完毕后，试运行，造水机恢复正常。

4 故障预防措施

板片结垢与造水机长时间的使用维护有密切联系，当船舶行驶在污染物较多的海域时，脏堵故障经常发生。 为降低此类故障的发生率，建议采取下列措施：

（1）使用板式造水机时，蒸发器应采用流量计持续定量添加除垢剂，且必要时可以增大除垢剂的流量和浓度。

（2）定期对海底门滤器进行检查和清洁，防止垃圾吸入设备内部。

（3）在造水机海水进口加装滤网，并定期清洁。

（4）造水机海水进出口可添加压力表，便于巡视时及时发现问题。

5 结语

造水机作为船舶航行必备的设备，有着极其重要的作用，因此减小造水机的故障率具有重要意义。本文对JWSP- 26-C80型板式造水机产水量下降的典型故障进行了阐述和分析，介绍了排查和解决故障问题的过程，并提出了相应的预防措施，有效达到了解决故障的目的，也为船舶工作者提供了有利信息。

[参考文献]

[1]潘新祥.船舶辅机[M].大连：大连海事大学出版社，2012.

[2]章学来.轮机工程基础[M].北京：人民交通出版社，2009.

[3]金伟国，张信祥.船舶钳工[M].北京：国防工业出版社，2010.

来源：机电信息     作者：中国卫星海上测控部  马田钰哲  韩景星  张明敏