Расчёт судовой утилизационной вакуумной водоопреснительной установки кипящего типа

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

А З О В С К И Й М О Р С К О Й И Н С Т И Т У Т

О д е с с к о й н а ц и о н а л ь н о й м о р с к о й а к а д е м и и Кафедра эксплуатации судовых энергетических установок

КУРСОВАЯ РАБОТА

Расчёт судовой утилизационной вакуумной водоопреснительной установки кипящего типа по дисциплине

"Судовые вспомогательные механизмы и их эксплуатация"

Cтудента/курсанта

Баранова Валентина

Мариуполь

2014



СОДЕРЖАНИЕ

Опреснение морской воды

Способы опреснения морской воды

Анализ работоспособности ВОУ кипящего типа

Эксплуатационная надежность ВОУ

Основы технической эксплуатации водоопреснительных установок и техника безопасности

Выводы

Список используемой литературы



ОПРЕСНЕНИЕ МОРСКОЙ ВОДЫ

Огромный слой соленой воды, покрывающий большую часть Земли, представляет собой единое целое и имеет примерно постоянный состав. Мировой океан огромен. Его объем достигает 1,35 миллиардов кубических километров. Он покрывает около 72 % земной поверхности. Почти вся вода на Земле (97 %) находится в мировом океане. Приблизительно 2,1 % воды сосредоточено в полярных льдах и ледниках. Вся пресная вода в озерах, реках и в составе грунтовых вод составляет лишь 0,6 %. Остальные 0,1 % воды входят в состав соленой воды из скважин и солончаковых вод.

Опреснение морской воды - одна из самых серьезных задач, решение которой позволит избежать многих проблем в будущем. В настоящий момент, ввиду глобального и постоянного сокращения запасов пресной воды в мире, задача опреснения морской воды, очистки, водоочистки становится если не самой важной, то, во всяком случае, одной из самых значительных. Даже если провести анализ обычной водопроводной воды из городского водоснабжения, то и там можно обнаружить повышенное содержание солей и различных загрязнений. морской опреснение кипящий технический

Запасы пресной воды, пригодной для питья, постоянно уменьшаются. Это в значительной степени способствует активному развитию рынка оборудования, которое используется для опреснения морской воды, очистки ее от примесей, водоочистки. На данный момент уменьшение запасов чистой воды на планете - это такая же проблема, как и истощение запасов ископаемых, почв, исчезновение многих видов птиц, рыб, животных. Сейчас многие страны испытывают серьезный "водяной голод" достаточного количества пресной воды для населения там попросту нет.

В настоящее время известно более 30 способов опреснения морской воды, но даже новые современные промышленные технологии не обеспечивают полного обессоливания больших масс морской воды, из-за разнообразия солей и очень высокой энергетической стоимости (энергоёмкости) процессов опреснения. Поэтому опреснённая в больших количествах морская вода имеет, низкие вкусовые, визуальные качества, и опасна для здоровья. Этот результат не изменился с тех пор, как более ста лет тому назад русский писатель-маринист К.М. Станюкович в нашумевшей в своё время повести "Вокруг света на "Коршуне" (1895 г.) писал, что, отправляясь в плавание, моряки старательно запасались пресной водой, "чтобы по возможности избежать питья океанской воды".

СПОСОБЫ ОПРЕСНЕНИЯ МОРСКОЙ ВОДЫ

Существующие разнообразные способы опреснения забортной морской воды можно разделить на две основные группы:

1)опреснение без изменения агрегатного состояния жидкости (воды);

2)опреснение, связанное с промежуточным переходом жидкого агрегатного состояния в твердое или газообразное (паровое).

Опреснение способами первой группы включает в себя такие виды, как химическое, электрохимическое, ультрафильтрация.

При химическом способе опреснения в воду вводят вещества, называемые реагентами, которые, взаимодействуя с находящимися в ней ионами солей, образуют нерастворимые, выпадающие в осадок вещества. Вследствие того, что морская вода содержит большое количество растворенных веществ, расход реагентов весьма значителен и составляет примерно 3-5 % количества опресненной воды. К веществам, способным образовывать нерастворимые соединения с натрием и хлором, относятся ионы серебра и бария, которые образуют выпадающие в осадок хлористое серебро и сернокислый барий. Эти реагенты дорогие, реакция осаждения с солями бария протекает медленно, соли ядовиты. Поэтому химическое опреснение используется редко.

При электрохимическом опреснении (электродиализе) применяют специальные электрохимические активные диафрагмы, состоящие из пластмассы, резины с наполнителем и анионитовых или катионитовых смол. Ванна с рассолом ограничена двумя диафрагмами: положительной и отрицательной. Под действием постоянного тока напряжением 110120 В ионы солей, растворенных в воде, устремляются к электродам. Положительные катионы через катион проницаемые диафрагмы, а анионы через анионитовую диафрагму проходят в крайние камеры, где встречаются с двумя пластинами: анодом и катодом. Встречаясь с одноименно заряженными диафрагмами, они остаются в этих камерах. В результате в промежуточных камерах оказывается обессоленная вода, которая стекает в отдельный сборник. Соли и рассолы из крайних камер отводятся за борт, а образующиеся газы (хлор и кислород) в атмосферу. Камеры, в которых опресняется вода, отделены от рассольных камер полупроницаемыми ионитовыми мембранами. При достаточном количестве пар мембран между анодом и катодом расход электроэнергии зависит от солености морской и опресненной воды: чем меньше разница между ними, тем процесс протекает экономичнее. Поэтому электродиализ целесообразно применять для опреснения слабосоленых вод при допустимом высоком солесодержании опресненной воды (5001000 мг/л). На судах, где требования к солесодержанию достаточно высокие, электродиализные опреснители не находят применения. Опытная электродиализная установка эксплуатировалась на траулере "Ногинск".

Опреснение ультрафильтрацией или так называемым способом обратного осмоса состоит в том, что солевой раствор оказывается под давлением со стороны мембраны, проницаемой для воды и непроницаемой для соли. Преснаявода проникает через мембрану в направлении, обратном обычному осмотическому (когда пресная вода вследствие осмотического давления проникает через мембрану в солевой раствор). В существующих установках производительностью около 4 м3/сут соленая вода под давлением около 150 кгс/см2 продавливается через мембраны ацетилцеллюлозного типа, обработанные перхлоратом магния для увеличения их водопроницаемости. С противоположной давлению стороны мембран установлены пористые бронзовые плиты, способные выдержать большое давление. При испытаниях установки с 1,5 %ным солевым раствором была получена вода с солесодержанием 6001000 мг/л Сl. Применение ультрафильтрации как способа опреснения ограничивается малым сроком службы пленок-мембран и большими размерами фильтрующей поверхности. К методам опреснения второй группы, относятся вымораживание и дистилляция, или термическое опреснение.

Опреснение вымораживанием основано на том, что в естественных природных условиях лед, образующийся в океанах и морях, является пресным. При искусственном медленном замораживании соленой морской воды вокруг ядер кристаллизации образуется пресный лед игольчатой структуры с вертикальным расположением игл льда. При этом в межигольчатых каналах концентрация раствора, а, следовательно, и его плотность, повышаются, и он, как более тяжелый, по мере вымораживания оседает вниз. При растаивании игольчатого льда образуется пресная вода с содержанием солей 5001000 мг/л Сl. При быстром замораживании рассол оказывается включенным в толщу льда, и сильное и интенсивное охлаждение приводит к замерзанию всей массы соленого раствора в единое ледяное тело. Для лучшего опреснения морского льда иногда применяется искусственное плавление его части при температуре ~20°С. Вода, образующаяся при таянии, способствует более полному вымыванию солей из льда. Способ вымораживания достаточно прост и экономичен, но требует сложного и громоздкого оборудования.

Дистилляция, или термическое опреснениенаиболее распространенный на морских судах способ получения пресной воды из забортной морской. Как известно, морская вода представляет собой раствор, состоящий из водылетучего растворителя и солейнелетучего растворенного в воде твердого вещества. Сущность дистилляции заключается в том, что забортную воду нагревают до кипения и выходящий пар собирают и конденсируют. Образуется пресная вода, называемая дистиллятом. Выпаривать воду можно как при кипении, так и без кипения. В последнем случае морскую воду нагревают при более высоком давлении, чем давление в камере испарения, куда направляется вода. Так как при этом температура воды превышает температуру насыщения, соответствующую давлению в камере испарения, то часть поступившей воды превращается в пар, который и конденсируется в дистиллят. Для парообразования используется теплота, содержащаяся в самой испаряемой воде, которая при этом охлаждается до температуры насыщения оставшегося рассола. Основное термодинамическое различие между процессами заключается в следующем: при кипящем процессе теплота подводится от внешнего источника и поддерживает температуру насыщения при данном постоянном давлении в испарителе, т. е. процесс является изотермическим; при некипящем процессе теплота подводится к морской воде без кипения до температуры выше температуры насыщения, соответствующей давлению в испарителе, и, следовательно, процесс испарения идет за счет внутренней теплоты и является адиабатным. Недостатком термического опреснения избыточного давления является его малая экономичность: на получение 1 кг дистиллята расходовалось до 700 ккал, что соответствует выходу 1012 т дистиллята на 1 т расходуемого топлива. Этот недостаток удалось преодолеть применением вакуумных испарителей с использованием утилизационной теплоты двигателей внутреннего сгорания и парогенераторов. Дистилляция, как уже было отмечено, основной способ опреснения морской воды, применяемый на судах торгового флота, и поэтому в дальнейшем будут рассмотрены только опреснительные установки, работающие на термическом опреснении.

В настоящее время исследуются новые способы водоопреснения, в частности путем образования кристаллогидратов и при помощи гидрофобного теплоносителя. Принцип кристаллогидратов заключается в выделении пресной воды из соленых растворов в форме кристаллов, которые в специальном расплавит еле разлагаются на чистую воду и гидрат-агент. В качестве гидрат-агентов для повторного использования в процессе используются такие вещества, как метилбромидгидраты, метилхлоридгидраты, гидраты изо-бутана. Сущность гидрофобного теплоносителя заключается в том, что различные смеси углеводородов, парафины, фторированные масла и другие вещества, инертные по отношению к воде и растворенным в ней солям, впрыскивают в теплонесущий дистиллят для нагрева. После этого дистиллят и теплоноситель разделяют и последний впрыскивают в морскую воду. При нагреве часть воды испаряется и образующийся пар в конденсаторе превращается в дистиллят. Гидрофобный теплоноситель отделяют от оставшегося после выпаривания рассола и возвращают в теплонесущий дистиллят для последующего нагрева.

Схемы опреснительных установок поверхностного и бесповерхностного типов изображены на рис. 1. В испарителе 1 поверхностного типа (рис. 1, а) находится греющая батарея 2, через которую проходит теплоносительпар или горячая вода.

Рис.1 Схемы дистилляционных опреснительных установок:

а поверхностной (кипящей); бес поверхностной (адиабатной).

В результате нагрева и кипячения рассола в испарителе выделяется из морской воды так называемый вторичный пар, который направляется по трубопроводу в конденсатор 9. Пар охлаждается забортной водой, прокачиваемой по змеевику циркуляционным насосом 8, конденсируется и дистиллят откачивается дистиллятным насосом 7. Часть забортной воды, выходящей в подогретом состоянии из конденсатора, отводится через регулятор уровня 6 в испаритель. Для поддержания постоянной солености рассола в испарителе производится продувание рассольным насосом 4.

В установке с бесповерхностным испарителем 1 (рис. 1, б) отсутствуют греющие элементы с твердой поверхностью для теплопередачи. Морская вода перед поступлением в испаритель предварительно нагревается в подогревателе 3 теплоносителем до температуры, которая превышает температуру насыщения, соответствующую давлению, поддерживаемому в испарителе. При поступлении воды из подогревателя, где вода не кипит, так как давление в нем более высокое, в испаритель с более низким давлением происходит самоиспарение некоторой части воды за счет внутренней теплоты. Образовавшийся пар, как и в предыдущей схеме, поступает в конденсатор 9, прокачиваемый забортной водой от насоса 8, конденсируется и откачивается дистиллятным насосом 7. Часть прокачиваемой охлаждающей воды отводится для питания испарителя через регулятор уровня 6. Неиспарившаяся вода из испарителя циркуляционным рассольным насосом 5 многократно прокачивается через подогреватель 3 и вновь поступает на испарение, при этом часть рассола выдувается за борт через клапан. Преимущество бесповерхностных испарителей заключается в том, что вследствие отсутствия поверхности нагрева в них не образуется накипь, но они требуют установки насосов большей производительности.

Кроме рассмотренного основного признака способа испарения дистилляционные опреснительные установки можно классифицировать по ряду других признаков:

по назначению: опреснительные для получения питьевой воды; испарительные для получения котловой воды; комбинированные для получения питьевой, мытьевой и питательной воды;

-по роду теплоносителя: паровые, водяные, газовые, электрические;

-по давлению в испарителе: избыточного давления; вакуумные;

-по способу регенерации теплоты: компрессионные, в которых вторичный пар сжимается и используется в качестве греющего; ступенчатые, в которых пар, получаемый в предыдущих испарителях, используется в качестве греющего пара в последующих;

-по связи с судовой энергетической установкой: автономные, не связанные с работой СЭУ; неавтономные, включаемые в цикл работы главных и вспомогательных дизелей и парогенераторов. К ним относятся распространенные на промысловых судах утилизационные опреснительные установки, использующие теплоту водяной системы охлаждения главных двигателей.

Конструкция испарителя поверхностного типа (рис.2) вакуумной опреснительной установки СРТ с использованием в качестве теплоносителя отработавших газов от главного дизеля показана на рис. 2. Испаритель состоит из цилиндрического вертикального корпуса 4 с размещенными внутри двумя трубными решетками 5 и 9, к которым приварены трубки 8, расположенные в шахматном порядке. В межтрубном пространстве имеются две направляющие перегородки 7.

Отработавшие газы главного двигателя входят через патрубок 14 в межтрубное пространство, совершают два поворота, через стенки трубок передают теплоту на испарение рассола и уходят через патрубок 6 в атмосферу. В нижней крышке 13 расположены входной 12 и выходной 11 патрубки для морской воды и рассола, а также закрытый патрубок 10 с цинковым протектором для предохранения испарителя от коррозии. В верхней крышке имеются сепараторы пара: конусный 3 и сетчатый 2 с кольцами Рашига 1. Уравнительная трубка поплавкового регулятора уровня присоединена к патрубку 15. Производительность испарителя равна 500 кг/ч.

АНАЛИЗ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ВОУ КИПЯЩЕГО ТИПА

Практический интерес представляет получение количественных показателей работоспособности утилизационной ОУ в комплексе, а также ее отдельных механизмов, теплообменных аппаратов, элементов связи и арматуры с использованием информации о фактических отказах и на основе этого с применением вероятностного метода оценки уровня ее эксплуатационной надежности. Ниже приводится анализ таких показателей.

В качестве обследуемых объектов приняты утилизационные вакуумные ОУ типа "Атлас" и "Нирекс" в комплексе и их отдельные элементы, входящие в состав судовых энергетических установок. Объем переменной во времени выборки по комплексам составил 32, по отдельным элементамот 41 до 47. Эти объекты рассматриваются с позиции восстанавливаемых изделий.

Одним из основных показателей эксплуатационной надежности является средняя наработка на отказ Тотк или интенсивность отказов lt, удовлетворяющая условию:

л(t) ?л* ; t Є[0,Т*],

где л*предельно допустимая (назначенная) интенсивность отказов;

Т*назначенный ресурс или срок службы. Оценка л(t) на основе эксплуатационной информации затруднительна. Проще определить параметр потока отказов щ(t)

Для случая простейшего потока со свойствами ординарности, стационарности и отсутствия последствия, указанными выше,

щ(t)= л(t);

для определения Тотк элементов ОУ использовалась формула

Тотк 1 N = m i=1 i ,

где mобщее количество отказов в обследуемых элементах ОУ одного наименования, например НРВ,

Тi - фактическая наработка единичного элемента этого наименования без учета времени, затрачиваемого на профилактическое обслуживание,

Nколичество обследуемых элементов ВОУ этого наименования, например, НРВ, (насос рабочей воды) равно 45.

Результаты расчетов значений средних наработок на отказ и коэффициентов готовности элементов утилизационных ОУ представлены в табл. №7.



Таблица 7-Результаты расчетов значений средних наработок на отказ

Элемент ОУ	Тотк., тыс.ч.	Кг
Насос рабочей воды	1,4	0,9961
Рассольный насос	2,01	0,9985
Дистиллятный насос	3,02	0,9994
Струйный насос	3,92	0,9996
Испаритель	2,16	0,9986
Трубопровод и арматура	2,92	0,9992
Конденсатор	2,37	0,9990

Из табл.7 видно, что min Тотк имеют НРВ. Для них характерно наибольшее количество отказов и минимальный уровень надежности из числа рассмотренных элементов. Величина Тотк max приходится на СН (струйные насосы). Они обладают наибольшим уровнем надежности.

Отказы элементов ОУ обусловлены целым рядом причин, имеющих физикохимическое происхождение.

Для их конкретизации произведена статистическая обработка эксплуатационного материала, результаты которой приведены в табл. 8

Таблица 8 Основные причины отказов

Элементы ОУ	Основные причины отказов
	Износ	Коррозия	Кавитация	Механические разрушения
Насос рабочей воды	51	17	24	8
Рассольный насос	54	10	7	29
Дистиллятный насос	52	11	27	10
Струйный насос	31	39	11	19
Испаритель	9	64	-------	27
Трубопровод и арматура	13	58	------	29

Анализ информации показывает, что одной из основных причин отказов элементов ОУ является износ. По этой причине выходы из строя элементов составляют более 50%. Процесс износа может носить характер механического, физического и химического происхождения. В зависимости от условий эксплуатации возможны случаи, адгезионного, абразивного, коррозионного, поверхностного и даже струйного износа. Поэтому в целях увеличения эффективности работы элементов ОУ и снижения количества отказов эти обстоятельства необходимо учитывать на всех этапах при проектировании, изготовлении и эксплуатации в процессе разработки конструкций, технологического производства, монтажа, проведения профилактических мероприятий и ремонтов.

ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ НАДЕЖНОСТЬ ВОУ

Рассматривая отказ ОУ как вероятностное событие, заключающееся в нарушении ее работоспособности, и учитывая, что она состоит из совокупности элементов с точки зрения количественной оценки, можно сказать, что отказ любого из них может привести из строя ОУ.

Состояние работоспособности ОУ в процессе ее эксплуатации может быть выражено изменением вероятности безотказной работы (коэффициентом надежности). Согласно системной теории надежности при условии, что отказы элементов ОУ происходят независимо (появление любого отказа не исключает вероятностей появления остальных), вероятность ее безотказной работы в соответствии с теоремой умножения будет определяться по формуле:

P(t)оу N = Х P(ti ), i=1 (4)

где P(t)оу, …… P(tn)-вероятность безотказной работы элементов ОУ.

При назначении уровня надежности ОУ в процессе ее проектирования необходимо знать значения P(ti ) отдельных элементов.

Функция надежности элементов ОУ в общем виде может быть выражена в виде полиномиального уравнения второго порядка:

P(t) = а0 а1t + a2t , (5)

где а 0 , а 1 , а 2 аппроксимационные коэффициенты; наработка

Для определения конкретного вида уравнения необходимо знать значения указанных коэффициентов аппроксимационных уравнений вероятности безотказной работы и наработки (тыс. часов) элементов ОУ при различной вероятности отказа приведены в табл. 9

Таблица 9Значения коэффициентов аппроксимационных уравнений вероятности безотказной работы и наработки

Элемент опреснительной установки.	Значение коэффициента	Значение вероятности отказа, %
	а 0	а 1	а 2	100	75	50	25
Насос рабочей воды	0.649	-0.029	0.0003	38.0	17.6	9.1	3.8
Дистиллятный насос	0.858	-0.024	0.0002	-	37.4	17.2	5.7
Рассольный насос	0.776	-0.028	0.0003	-	26.3	11.8	4.6
Струйный насос	0.876	-0.021	0.0002	-	-	24.2	7.4
Трубопровод и арматура	0.788	-0.103	0.0037	-	7.0	3.2	1.1
Конденсатор	0.767	-0.121	0.0051	16.3	5.6	2.5	0.8
Испаритель	0.625	-0.095	0.0021	11.6	4.4	1.8	0.5

Полученное уравнение 5 с аппроксимационными коэффициентами (см. табл.9) применимо для насосов утилизационных ОУ в пределах наработки трубопроводов и арматуры, конденсаторов и испарителей

t = (0 ё 20) Ч103 , ч

Конкретный вид функции надежности, например, НРВ будет:

P(t) = 0, 6490, 029 Ч t + 0, 0003Ч t 2

Аналогично для конденсатора ОУ

P(t) = 0, 7670,121Ч t + 0, 0051Ч t2 ,

В соответствии с формулой 5 выполнены расчеты вероятности отказа F(t) работы элементов ОУ для различных диапазонов наработки, результаты которых представлены в табл. 9.

Анализ полученных данных показывает, что 100 %-ную вероятность отказа имеют НРВ, конденсаторы и испарители с различными значениями наработки. При этом минимальная наработка приходится на испарители, а максимальная на НРВ.

Рассматривая отдельно взятые совокупности указанных групп элементов ОУ, например, при 100 и 25 % вероятности отказа, следует отметить существенное снижение наработки. Наиболее резкое снижение наработки имеют испарители. Второе место по значимости занимают конденсаторы.

Снижение наработки для НРВ по сравнению с испарителями и конденсаторами меньше примерно в 2 раза.

Это означает, что в процессе эксплуатации ОУ одинаковой совокупности, например, испарителей, все они (100 %) выйдут из строя раньше, чем через 11,6 тыс. час и 25%через 0.5 тыс. час.

Полученные на основе результатов статистического эксперимента аналитические уравнения в виде полиномов второго порядка представляют собой вероятностные модели эксплуатационной надежности элементов утилизационных ОУ. С их помощью можно произвести вероятностную оценку надежности рассмотренных элементов и таким образом, прогнозировать вероятность отказа в процессе эксплуатации. Они могут быть использованы при разработке перспективных конструкций оборудования ОУ для накопления априорной информации.

Рис.16Вероятности безотказной работы утилизационных водоопреснительных установок и их элементов

ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОДООПРЕСНИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

Обслуживание судовых водоопреснительных установок следует осуществлять в соответствии с Правилами технической эксплуатации, заводскими или фирменными инструкциями и Правилами обслуживания судовых вспомогательных механизмов.

Перед пуском установки необходимо убедиться в исправности трубопроводов, арматуры, приборов и фланцевых соединений. Все клапаны должны быть закрыты. При вводе установки в действие необходимо открыть воздушные краны на испарителе, подогревателях и конденсаторе, на трубках к манометрам и вакуумметрам, а также на водоуказательных приборах. Затем, убедившись в готовности к пуску насосов: питания и прокачивания забортной воды, откачивания пресной воды и рассольного, следует открыть все клапаны для свободного прохода забортной воды через конденсатор за борт, на питание опреснителя (испарителя) и через водоподогреватели. После этого, запустив питательный насос, заполняют опреснитель (испаритель) морской водой примерно на 2/3 рабочего уровня, руководствуясь показаниями водоуказательного прибора.

Далее, постепенно открывая клапаны на паропроводе, подают греющий агент в змеевики опреснителя (испарителя) и доводят давление до рабочего. По мере прогревания корпуса опреснителя уровень воды в опреснителе доводят до нормального и устанавливают необходимый режим подачи морской воды в опреснитель через автомат питания. Одновременно при режиме непрерывного продувания открывают клапаны продувания pacсола из опреснителя и пускают рассольный насос.

С появлением в опреснителе вторичного пара закрывают воздушные краны, пускают циркуляционный насос конденсатора и открывают клапаны на паропроводах вторичного пара и дистиллята, включают соленомеры.

При эксплуатации водоопреснительных установок следует добиваться их экономичной работы, у которая определяется минимальным удельным расходом свежего пара. Это достигается путем

· установления оптимальных значений параметров свежего и вторичного пара;

· поддержанием в опреснителе надлежащей плотности рассола;

· минимальным расходом воды на конденсацию и охлаждение дистиллята;

· рациональным питанием опреснителя забортной водой;

· содержанием в чистоте нагревательных поверхностей змеевиков опреснителя, водоподогревателей и конденсатора;

· содержанием в исправном состоянии изоляции водоопреснительной установки.

В период действия водоопреснительной установки необходимо следить за качеством вторичного пара и дистиллята по показаниям соленомеров и периодически, не реже одного раза в сутки, брать пробы для определения качества дистиллята химическим способом. Соленость рассола должна быть в пределах 50007000° Б. Увеличение солености отражается на качестве дистиллята, а также на производительности установки. Вследствие интенсивного образования накипи снижается экономичность работы установки.

В случаях, когда слой накипи превышает 1,0 мм, для сохранения производительности испарителя необходимо принимать следующие меры по предотвращению накипеобразования:

· использовать антинакипины, которые вводят в питательную морскую воду; они разрыхляют накипь, после чего ее можно удалять продуванием. Для опреснителей этот способ неприменим;

· снижать концентрацию рассола путем усиленного продувания испарителя. Недостаток этого способа состоит в увеличении тепловых потерь, в результате чего снижаются экономичность и производительность установки;

· применять так называемый "холодный душ". Из испарителя продувают весь рассол и тем самым оголяют змеевики батареи. По змеевикам продолжают пропускать греющий агент. Затем в паровое пространство испарителя по специальным трубам с многочисленными отверстиями подают холодную воду, которая орошает поверхность нагревательной батареи. В результате резкого изменения температуры змеевики деформируются, накипь дает трещины и отваливается от поверхности. Этот процесс повторяют несколько раз, после чего накипь удаляют из испарителя продуванием. Способ холодного душа позволяет очистить от накипи до 60--80

% поверхности батареи;

· использовать специальные химикалии, которые добавляют к морской питательной воде. Они предотвращают образование накипи, вследствие чего установка может работать продолжительное время без чистки. Научноисследовательский институт английского адмиралтейства выпустил новое вещество, называемое "адмиралтейским препаратом для испарителей", которое предотвращает образование накипи, переводя соли в шлам. Кроме того, препарат препятствует образованию пены. Применение нового препарата позволяет в течение длительного времени сохранить номинальную производительность судовых испарительных установок и увеличить время их эксплуатации. Действие "адмиралтейского препарата для испарителей" было проверено в судовых условиях на английском вспомогательном судне "Готик";

· снижать давление ниже атмосферного в вакуумных испарителях, где парообразование и кипение рассола происходят при более низких температурах; вследствие этого накипь образуется менее интенсивно. В результате производительность испарителя не снижается, и он может продолжительное время работать без чистки нагревательных элементов;

· использовать принцип самоиспарения в адиабатных многоступенчатых опреснительных установках, в которых вследствие вынесения теплообменных поверхностей из зоны кипенияи снижения температур кипения уменьшается интенсивность образования накипи.

Во время эксплуатации опреснительных установок для полного удаления накипи периодически производят механическую или кислотную очистку поверхности нагревательной батареи. Недостаток этого способа состоит в продолжительном выводе из строя испарителя.

Плотность рассола определяют путем взятия пробы ареометром, не реже одного раза за вахту. В опреснителе должен поддерживаться постоянный уровень рассола, что достигается хорошей работой регулятора питания. Для этого необходимо, чтобы обеспечивались свободное перемещение питательного клапана, поплавка и штоков в местах прохода через сальники; хорошая плотность поплавка; чистота патрубков, соединяющих паровое и водяное пространство опреснителя с регулятором.

Через каждые 2000--3000 ч работы следует вскрывать секции испарителя и подогревателя и производить внутренний осмотр с целью проверки состояния антикоррозионного покрытия поверхностей и наличия накипи на трубках. При необходимости накипь удаляют проволочным ершом с предварительным размягчением ее 5 %-ным раствором соляной кислоты и последующей тщательной промывкой.

Рассмотрим возможные причины ненормальной работы водоопреснительных установок и способы их устранения.

10.1 Установки избыточного давления

Основная неисправность: испаритель установки вырабатывает дистиллят повышенной солености.

Возможные причины и способы устранения неисправностей:

· интенсивное испарение, сопровождаемое повышенной влажностью вторичного пара вследствие высокого давления греющего пара (снизить давление греющего пара);

· резкое понижение давления вторичного пара из-за повышенного расхода (снизить расход, прикрыв запорный клапан вторичного пара);

· высокий уровень рассола в испарителе (проверить работу регулятора питания и обеспечить плотность питательного клапана);

· повышенная плотность рассола в испарителе (продуть часть рассола с подпиткой свежей водой);

· нарушена плотность между паровой и водяной полостями в водоподогревателе или конденсаторе (устранить неплотность);

· вскипание рассола в испарителе вследствие резкого изменения давления паров или уровня рассола (выполнить рекомендации, указанные в предыдущих пунктах).

10.2 Вакуумные установки типа Д

Первая неисправность: испаритель вырабатывает дистиллят повышенной солености.

Возможные причины и способы устранения неисправностей:

· эжектор не удаляет достаточного количества воды из сепаратора (проверить эжектор и эжекторный насос, добиваясь того, чтобы давление воды перед эжектором было не менее 3040 мм вод. ст.);

· слишком интенсивное испарение в результате избыточного количества теплоты или высокого вакуума (дросселировать вакуумный клапан горячей воды или приоткрыть клапан, снижающий вакуум).

Вторая неисправность: производительность падает. Возможные причины и способы устранения неисправностей:

· в испарителе недостаточно теплоты (увеличить подачу горячей воды);

· на трубках испарителя образовалась накипь (очистить трубки от накипи);

· в испаритель попал воздух от горячей воды (удалить воздух из испарителя);

· в испаритель поступает мало забортной воды (отрегулировать открытие клапана так, чтобы количество соленой воды в 3--4 раза превышало производительность).

10.3 Установки самоопреснения типа М

Основная неисправность: чрезмерное повышение уровня питательной воды в ступенях испарителя.

Возможные причины и способы устранения неисправностей:

· увеличение поступления питательной воды (снизить производительность питательного насоса);

· падение производительности рассольного насоса (повысить производительность рассольного насоса).

К водоопреснительным установкам избыточного давления следует применять правила техники безопасности при обслуживании сосудов, работающих под давлением.

Ингибированная соляная кислота и ее 3--4%-ные растворы, применяемые для очистки греющих элементов испарителей, требуют строгого соблюдения правил техники безопасности. Члены экипажа, производящие кислотную очистку, должны пройти инструктаж, иметь предохранительные очки, резиновые сапоги и перчатки, суконную спецодежду. Вблизи работ по очистке должна быть медицинская аптечка с средствами против ожогов. В процессе растворения накипи должна действовать система вентиляции для удаления выделяющихся при этом углекислого газа и водорода. Пользоваться в районе работ открытым огнем запрещается.

Испарительную установку, так как она работает на забортной воде, разрешается вводить в действие только при нахождении судна в открытом море. Запрещается работа установки при прохождении судном каналов, мелководья и при стоянках в портах. Отступление от этого правила могут быть сделаны лишь в случаях крайней необходимости с разрешения старшего механика. При подготовке к действию и вводе в работу вакуумного испарителя необходимо:

1) Наполнить испаритель питательной водой до рабочего уровня, выпуская при этом воздух через воздушный кран;

2) Обеспечить подачу охлажденной воды на конденсатор испарительной установки;

3) Включить эжектор (вакуум-насос) и убедится в наличии надлежащего вакуума;

4) Слегка приоткрыть клапан греющей воды (пара) и пустить рассольный насос, одновременно обеспечить подачу питательной воды в конденсатор;

5) После появления дистиллята в указательном стекле конденсатора вторичного пара, пустить дистиллятный насос;

6) Проверяя количество дистиллята, постепенно увеличить открытие клапанов греющей для обеспечения необходимой производительности установки и установить нормальное питание;

7) Проверить работу средств автоматизации испарительной установки.

Во время работы необходимо периодически проверять уровень воды в испарителе и конденсаторе, значения вакуума в испарителе, работу насосов, производительность испарителя, исправность системы защиты от засоления дистиллята.

При снижении производительности испарительной установки более чем на 20 % от нормальной следует применять предусмотренные инструкцией меры для очистки нагревательных элементов (в частности холодное вакуумирование).

Водный режим должен поддерживаться в соответствии с рекомендациями инструкции завода-изготовителя или судовладельца. Необходимо не реже одного раза в сутки проверять общее солесодержание (плотность) рассола, общую жесткость и содержание хлоридов в дистилляте в судовой лаборатории, сравнивая полученные показатели с показаниями солемера. Показатели качества дистиллята, используемого как добавочная вода для котлов, должна отвечать рекомендациям.

При использовании химических реагентов, для снижения накипеобразования на испарительных элементах, а также химических методов очистки испарителя следует руководствоваться указаниями судовладельца и рекомендациями РД 31.28.53. -79 "Химические методы очистки судового оборудования".

При выводе из действия испарительной установки следует осушить конденсатор, удалить рассол, закрыть все клапаны, провести осмотр арматуры и трубопроводов, выключить питание на приборы автоматики, аварийно предупредительную сигнализацию и защиты; в испарительных установках, использующих в качестве греющей воды пар, наполнить испаритель питательной водой выше уровня греющих элементов.

Использование дистиллята, полученного в судовых испарителях, в качестве питательной воды допускается только после её специальной дополнительной обработки и обогащения минералами. Обслуживание установок для дополнительной обработки воды должно производится в соответствии с заводскими инструкциями.



ВЫВОДЫ

На судах существует потребность в пресной воде для разных нужд. Для нормальной работы двигателей применяется охлажденная техническая вода, для батарей аккумуляторного типа используют только дистиллированную воду, для котельных установок требуется питательная вода, для хозяйственных нужд, для обработки рыбы на рыболовных судах технологическая, а для приготовления пищи -- только питьевая с оптимальным содержанием солей и минералов. Взять запас такой разной воды в требуемом количестве практически невозможно.

Для получения воды с разными характеристиками на современных судах, а также в небольших поселках на берегах моря и в континентальных районах, на фабриках, буровых, в гостиницах, мини-отелях и частных коттеджах применяются опреснительные установки.

Это аппараты, которые способны преобразовать морскую, грунтовую или отработанную производственную воду в пресную, пригодную для технических нужд (охлаждение двигателей, производства пара в ПГУ и т.д.) или использования в быту (мытьевая, питьевая).

Современные судовые опреснительные установки на новых судах имеют автоматическую защиту и способны длительное время работать без вахтенного надзора. Не требуют они и сколько-нибудь трудоемкого ухода, так как основную операцию очистку от накипи в лучших типах дистилляционных опреснителей необходимо проводить лишь один-два раза в год. Но было бы ошибкой делать из этого вывод, что при таком совершенстве современных опреснителей все проблемы, связанные с получением пресной воды на судах, полностью решены.



СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Просянок В.В. Расчёт утилизационной вакуумной опреснительной установки кипящего типа: Методические указания для выполнения курсовой работы по дисциплине "Судовые вспомогательные механизмы и их эксплуатация"/

В.В. Просянок. - Мариуполь: АМИ ОНМА,2010. - 59с.

Завиша В.В. Судовые вспомогательные механизмы и системы /В.В. Завиша, Б.Г. Декин. - М.: Транспорт, 1974. - 392с.

Ермилов В.Г. Теплообменные аппараты и конденсаторные установки /В.Г. Ермилов. - Л.: Судостроение, 1975. - 223 c.

Башуров Б.П. Судовые водоопреснительные установки: Учебное пособие/ Б.П. Башуров. - М.: Мортехинформреклама, 1988. - 88с.

Размещено на Allbest.ru

...