Обслуживание водоопреснителей – вспомогательное оборудование, особенности и нарушения режима работы

Обслуживание водоопреснителей является критически важным элементом для обеспечения их эффективной работы. Правильное техническое обслуживание помогает предотвратить аварии и продлить срок службы оборудования. Регулярные проверки состояния фильтров, насосов и вспомогательных систем гарантируют стабильное качество очистки воды.

Кроме того, важно соблюдать график обслуживания, включая промывку мембран и замену изнашивающихся деталей. Обучение персонала также играет ключевую роль в правильной эксплуатации водоопреснительных установок. Забота о техническом состоянии оборудования не только увеличивает его надежность, но и способствует снижению эксплуатационных расходов.

Вспомогательное оборудование водоопреснительных установок

Эжекторы. Одной из причин наличия воздуха в корпусе испарителя является забортная вода, в одном литре морокой воды, при её температуре 30 °С, растворено около 20 мг воздуха, а при температуре 8 °С около 30 мг. Этот воздух, выделяющий в испарителе, вместе с двуокисью углерода, выделяющейся при распаде бикарбонатов, и воздухом подсасываемым в конденсатор через неплотности необходимо удалять.

Для удаления воздуха и поддержание разрежения в корпусе испарителя устанавливают водоструйные воздушные эжекторы или электроприводные вакуумные насосы.

Схема Судовые струйные насосы – виды и эксплуатационные параметрыконструкции водоструйного эжектора, используемая в во доопреснительных установках фирмы «Атлас» приведена на рис 1. а водоструйные эжекторы для удаления за борт рассола, продуваемого из испарителя на рис 1, б.

Рассмотрим принцип работы эжектора фирмы «Атлас» По патрубку 1 поступает забортная рабочая вода под давлением 0,4 МПа. В сопле 3 потенциальная энергия рабочей вода преобразуется в кинетическую. Выходя из сопла 3 с большой скоростью, струя воды увлекает паровоздушную смесь, поступающую из конденсатора через патрубок 5 и невозвратный клапан 4. В диффузоре 2 где скорость смеси снижается, а давление возрастает, иначе говоря, кинетическая энергия преобразуется в потенциальную, после чего смесь рабочей воды и воздуха удаляется за борт. Давление рабочей воды в эжекторе достигает 0,5 МПа, а давление удаляемого воздуха должно составлять не менее 0,06-0,08 МПа. Эжектор для удаления рассола, продувания испарителя рис 1, б.

Корпус и диффузор эжектора выполнен из латуни, а сопло 3 из нержавеющей стали. Через патрубок 1 к соплу 3 под давлением 0,25 МПа подается забортная рабочая вода, а через патрубок 5 в приемную камеру эжектора поступает рассол из испарителя В сопле давление забортной рабочей воды понижается до давления установившегося в приемной камере. После повышения давления в диффузоре 2 смесь рабочей воды и рассола удаляется через патрубок 6 за борт.

В водоструйных воздушных эжекторах повышение давления рабочей воды до некоторого значения Р макс., и скорости истечения воды из сопла вызывает увеличения объемной эжекции. При дальнейшем повышении давления рабочей воды из-за энергетических потерь в самом эжекторе коэффициент эжекции не возрастает. Это следует учитывать при эксплуатация водоструйных эжекторов так же, как и возможность возрастания давления всасывания при чрезмерно большом или чрезмерно малом противодавлениях.

В водоиспарительных установках вместо эжектора для создания вакуума применяется электроприводные вакуумные насосы водокольцевого типа, производительностью 60-70 м³/час, при напоре 30 м вод. ст. Насос двухступенчатый, сдвоенный, приводится в действие электродвигателем.

Для уплотнения и охлаждения насосов к ним подается забортная или пресная вода. При применении пресной воды, она циркулирует по контуру насос – цистерна – насос, причем в цистерне предусмотрено устройство для охлаждения воды. Температура пресной воды всегда выше температуры забортной воды, по этой причине для обеспечения более глубокого разряжения к вакуумным насосам вместо пресной воды подводится забортная вода.

При эксплуатации электроприводных вакуумных насосов необходимо проверять подачу воды и контролировать ее температуру, а также уплотнение и охлаждения насоса.

На работу электроприводных вакуумных насосов большое влияние оказывает температура подаваемой к ним охлаждающей и уплотняющей воды. Чем ниже температура этой воды, тем более глубоким может быть достигнутое разряжение.

На режим работы водоструйного эжектора и создаваемое им разряжение влияет не только расход и температура отсасываемой смеси, но и противодавление на выходе смеси рабочей воды и воздуха из диффузора, а также давление рабочей воды, подводимой к эжектору.

У эжекторов, применяемых в водоопреснительных установках, давление рабочей воды обычно 0,3-0,5 Мпа Понижение этой величины по сравнению с расчетным давлением рабочей воды приводит в к снижению производительности и может вызвать срыв работы эжектора.

Для каждого эжектора при неизменном давление рабочей воды и неизменном расходе эжектируемого воздуха существует определенная область противодавлении в пределах которых эжектор может устойчиво работать. При повышении противодавления более некоторого максимального значения происходит срыв работы эжектора. Давление в приемной камере эжектора возрастает и она заливается водой. При понижении противодавления ниже некоторого минимального значения работа эжектора становится неустойчивой.

В рабочем диапазоне противодавлении от 0,048-0,14 МПа на блюдается два различных режима работы водоструйного эжектора: допредельный, при котором понижение протизодавления вызывает понижение всасывания. Такой режим, наблюдается при неоднородной структуре потока воздушной смеси.

При более высоких величинах противодавлениях, которое не оказывает влияние на давление всасывания эжектора, такой режим называемый предельным и наблюдается при однородной эмульсионной структуре водо-воздушного потока в эжекторе.

Повышенные подсосы воздуха при неудовлетворительной работе воздухоотсасывающего устройства являются наиболее часто встречающимся в эксплуатации ВОУ причинами повышения давления (недостаточное разряжение) в конденсаторе. Характерными показателем этих неисправностей является повышение температурного напора δt, значения которого необходимо систематически контролировать.

Установить, что является причиной возрастания температурного напора δt и давления (пониженное разряжение) в конденсаторе можно путем проверки воздушной плотности установки и всей его вакуумной системы. Отключают систему от атмосферы, перекрывая клапаны на напорных и питательной магистралях. После включения эжектора (вакуумного насоса) фиксируют с интервалом 1-2 мин показания вакуумметра, заканчивая проверку, по достижения спецификационного разряжения. Плотность установки можно считать хорошей, если разряжение в конденсаторе достигнет спецификационного значения за 30 мин.

При выводе ВОУ из действия после отключения эжектора (вакуумного насоса) показания вакуумметра фиксируют с интервалом 2-3 мин вплоть до достижения атмосферного давления, которое при хорошей плотности вакуумной системы должно достигнуть через 30-45 мин после отключения эжектора (вакуумного насоса).

Таким образом, основными показателями, по которым следует вести контроль режима работы водоструйного эжектора, кроме давления всасывания, являются:

• противодавление;
• температура отсасываемой смеси;
• давление и температура рабочей воды.

Повышение давления всасывания эжектора может произойти из-за возрастания температуры отсасываемой паровоздушной смеси, чрезмерного повышения или чрезмерного понижения противодавления и понижения давления рабочей воды.

Ротаметры. Наличие ротаметра, установленного на трубопроводе, по которому в испаритель подается забортная вода, позволяет регулировать расход питательной воды. Одновременно с изменением положения регулирующего клапана, устанавливаемого на питательном трубопроводе после ротаметра, перемещается поплавок, и по шкале может быть определен расход питательной воды.

Режим питания и продувания определяет соленость рассола в испарителе, которая, в свою очередь, влияет на соленость приготавливаемого дистиллята и на интенсивность накипеобразования. Поэтому в процессе эксплуатации ВОУ необходимо контролировать режим питания и продувания, от которого зависит соленость рассола. Чем выше соленость рассола, тем больше соленость приготовляемого дистиллята и тем интенсивнее может происходить накипеобразование. Для контроля режима питания и продувания в современных испарительных установках применяются поплавковые расходомеры-ротаметры, устанавливаемые на трубопроводе питательной воды, дистиллята и иногда на напорной магистрали циркуляционного насоса.

На рис. 2 представлены схемы конструкции ротаметров, применяемых в испарительных установках.

В ротаметре рис. 2, а вода, расход которой измеряется, поступает через патрубок 3, и подходит под диск 4 конуса 2. Диск 4 вместе с поплавком 6 поднимается и вода проходит через кольцевое сечение между диском и соответствующим сечением конуса и далее удаляется их ротаметра через патрубок 7. При этом вес поплавка вместе со штоком и диском уравновешивается усилием создаваемым за счет перепада давлений воды при протекании ее через указанное кольцевое сечение.

Каждому положению поплавка по высоте соответствует определенный расход воды. Положение поплавка, а вместе с этим и расход воды через ротаметр фиксируется по шкале. Шкала градуируется так, что по ней сразу можно отсчитать расход воды в л/ч или м³/ч.

Аналогичен Универсальные измерительные средствапринцип действия ротаметра, показанного на рис 2, б. Этот ротаметр предназначен для установки на горизонтальном участке трубопровода При расходе воды через ротаметр поплавок 6 поднимается и вода проходит через кольцевое пространство между ним и конусом 2. Чем больше расход воды, тем больше должна быть площадь сечения кольцевого зазора между поплавком и конусом и тем выше поднимается поплавок.

С помощью трубки поплавок жестко соединен с указателем 8, перемещающиеся внутри стеклянной трубки 7. Положение указателя, а вместе с тем и расход через ротаметр фиксируется по шкале. На рис. 2, б показано устройство ротаметра, предназначенного для установки на горизонтальном участке трубопровода.

На рис. 2, в показано устройство ротаметра, предназначенного для установки на вертикальном участке трубопровода. В нем имеется поплавок 6, перемещающийся в вертикально расположенной прозрачной конической трубке 10, изготовленной из органического стекла. При наличие расхода воды поплавок всплывает и вода, двигаясь по конической трубке вверх, проходит через кольцевое сечение между поплавком и трубой. Поплавок при этом поднимается на такую высоту, при которой площадь кольцевого сечения оказывается достаточной для установившегося расхода воды. На прозрачной трубе нанесена шкала, по которой оценивается расход воды. Для наблюдения за положением поплавка в корпусе ротаметра сделан вырез.

Рассол, удаляемый из испарителя поверхностного типа, обычно поступает в приемный патрубок рассольного насоса или эжектора через сливную трубу. Положение верхнего среза этой трубы определяет постоянный уровень рассола в испарителе.

В установках «Нирекс» о камерой испарения бесповерхностного типа с циркуляционным контуром рассола постоянный уровень в камере испарения поддерживается за счет слива избытка рассола в камеру сепаратора. Во всех таких установках регулирование режима питания влечет за собой и регулирование режима продувания.

В установке с циркуляционным контуром рассола «Сасакура» регулятор уровня в камере испарения связан с регулирующим клапаном, через который осуществляется продувание рассола.

Независимо от способа регулирования режима питания расход питательной воды, оцениваемый по ротаметру, установленному на питательной магистрали, при данной производительности установки однозначно определяет коэффициент продувания Σ.

Отношение количества продуваемого рассола к производительности испарительной установки принято называть коэффициентом продувания Σ.

• G_пр – количество продуваемого рассола, кг/ч;
• G₂ – производительность испарительной установки, т. е. количество приготовляемого дистиллята, кг/ч;
• S_о – соленость морской воды, мг/л или °Бр;
• S_р – соленость рассола, мг/л или °Бр.

В водоопреснительных установках, применяемых на теплоходах, коэффициент продувания поддерживают равным 3. Таким образом соленость рассола зависит от коэффициента продувания и солености морской воды и может быть определена по выражению:

В практике известны случаи, когда из-за перекосов и заедания поплавка, загрязнения и других неполадок ротаметры давали неверные показания расхода питательной воды. Из-за этого испарительные установки работали с низкими коэффициентами продувания и повышенной соленостью рассола.

В результате наблюдалось интенсивное накипеобразование на греющих элементах испарителей или подогревателей рассола. Поэтому за техническим состоянием ротаметров необходимо постоянно наблюдать.

Надежным способом контроля продувания является измерение солености рассола в испарителе или в циркуляционном контуре установки. Пробу удобно отбирать из напорной магистрали рассольного насоса. В случаях, когда продувание рассола осуществляется гидравлическим эжектором, пробу можно отобрать после отключения установки и повышения давления в испарителе или камере испарения до атмосферного.

Соленость рассола удобно определять, измеряя с помощью ареометра (денсиметра) его плотность и одновременно замеряя его температуру.

Далее по номограмме (рис. 3) определяем соленость рассола, зная плотность рассола ρ и его температуру t_р.

Пример: положим, что при температуре рассола 40 °С (точка A) его плотность, замеренная ареометром, составила ρ 1,020 кг/дм³ (точка В), из полученных точек проведем горизонтальную и вертикальную линии и их точка пересечения будет лежать на наклонной линии соответствующей солености рассола S_р = 4,0 %. Одновременно необходимо для сопоставления определить таким путем соленость питательной забортной воды. В рассматриваемом частном примере соленость забортной воды составила S_о = 2,86 %.

Согласно выражению (2):

подставляя численные значения:

откуда определяем Σ = 1,4.

Таким образом коэффициент продувания равен 1,4, что для водоопреснительной установки недостаточно.

Особенности обслуживания водоопреснительных установок

Судовые водоопреснительные установки работают в специфических условиях (качка, вибрация, использования воды высокой солености и жесткости). Обслуживание водоопреснительных установок в процессе в эксплуатации является выполнение основного требования к ВОУ ее длительная работа без снижения производительности при требуемом качестве получаемого дистиллята.

Производительность и качество дистиллята обеспечивается при тщательном соблюдении инструкции по эксплуатации ВОУ и поддержание стабильности режима работы. Поэтому во время действия установки необходимо систематически контролировать давление и температуру греющей среды (пар, вода} и вторичного пара:

• режим питания и продувания;
• соленость рассола и дистиллята;
• температуру охлаждающей и питательной воды;
• температуру рассола и дистиллята в сборнике;
• работу насосов, эжекторов, конденсатоотводчиков и других устройств входящих в состав ВОУ.

Общим для всех типов ВОУ является порядок включения в действие. Испаритель (или камеру испарения) заполняют забортной водой включают охлаждение конденсатора, вводят в действие воздухоотсасывающее устройство, и в установке создается спецификационное разрежение; затем включают и регулируют питание испарителя и продувание рассола, для чего вводят в действие рассольный насос или эжектор. После этого к установке подводят греющую воду и после накопления дистиллята в сборнике конденсатора вводят в действие дистиллятный насос. Последовательность операции при вводе ВОУ рассматривалось в Эффективные методы предотвращения накипи в испарителях водоопреснительных установокрис. “Обобщенная схема последовательности операций по пуску в действие водоопреснительной установки”.

Пуск центробежных насосов, которые обслуживают ВОУ, пускают в действие при открытых клапанах на всасывающей магистрали и при закрытом клапане на нагнетательной магистрали. После пуска насоса отливной клапан открывают. Судовые центробежные насосы – конструкция, характеристики и основы эксплуатацииЦентробежные насосы можно пускать и при открытом клапане на напорной магистрали, если в ней обеспечен подпор за счет столба воды или подпружиненного клапана.

Совершенно недопустимы пуск даже для кратковременной работы центробежного насоса до подвода к нему воды при наличии резиновых сальников, имеющихся, например, у насосов в ВОУ «Нирекс». Питательную забортную воду можно подавать в испаритель при открытом воздушном кране.

Для ввода в действие водоструйного эжектора необходимо сначала открыть клапана на его запорной магистрали, затем подать к насосу рабочую воду. После этого постепенно скрывают клапаны на всасывающей магистрали, по которой к эжектору поступает воздух либо рассол. При этом следует контролировать соответствие спецификационного давления рабочей воды перед эжектором и противодавления в его напорной магистрали. Так же включаются в действие пароструйные воздушные эжекторы, к которым в качестве рабочей среды подается пар. Перед вводом их в действие необходимо обеспечить подачу охлаждающей воды к охладителям, в которых конденсируется рабочий пар.

В тех случайх, когда водоопреснительная установка обслуживается электроприводным вакуумным насосом, его пуск можно производить только после подвода к нему охлаждающей воды.

Ввод в действие водоопреснительных установок «Нирекс» небольшой производительности, в которых рабочей средой в воздушном эжекторе является пресная вода, производится начиная с пуска сдвоенного дистиллятного насоса, предназначенного для подачи рабочей воды к воздушно-дистиллятному эжектору и для удаления приготовляемого дистиллята. Перед пуском этого насоса необходимо наполнить пресной водой рециркуляционный бачок-воздухоотделитель из которого вода поступает к насосу. При нагревании циркулирующей воды в этот бачок, до начала работы установки и получения в ней дистиллята, следует добавлять пресную воду от гидрофора.

Вводу в действие установок «Нирекс» с циркуляционным контуром рассола и сосмесительным конденсатором предшествует пуск эжекторного насоса забортной воды и водоструйного воздушного эжектора. Для этого предварительно подают забортную воду в охладитель дистиллята В связи с тем, что в конденсаторе смесительного типа используется пресная вода, для установления в нем спецификационного разрежения и подготовки установки к вводу в действие сначала сборник конденсатора заполняют пресной водой из гидрофора, после чего пускают дистиллятный насос.

Рассольный насос или эжектор, предназначенный для продувания рассола, во всех установках запускают после заполнения испарителя или камеры испарения морской водой. В тех случаях, когда в установках с циркуляционным контуром рассола продувание осуществляется из напорной магистрали циркуляционного рассольного насоса, последний запускают после того, как камера испарения будет заполнена забортной водой. Затем регулируют питания и продувания.

Читайте также: Технико-экономическая эффективность опреснения и выбор типа опреснительной установки на судне

Когда в установке будет создано спецификационное разряжение и отрегулирован режим питания и продувания ввод в действие завершается подводом греющей воды и последующим пуском дистиллятного насоса. Обычно дистиллятный насос пускается, после того, как начнется испарения морской воды и произойдет накопление приготовляемого дистиллята до рабочего уровня в сборнике.

Если при пуске дистиллятного насоса давление в его напорной магистрали не достигнет 1,5 кг/см², по команде реле давления автоматически отключится питание электродвигателя насоса, электромагнитный клапан станет в положение на сброс засоленного дистиллята в испаритель и одновременно буде включена световая и звуковая сигнализация. По команде реле давления защита срабатывает также и в том случае, если давление в напорной магистрали дистиллятного насоса снизится во время действия установки.

Включение в действие соленомера (подвод к нему питания от судовой сети) производится непосредственно перед пуском или после пуска дистиллятного насоса. Содержание хлоридов в дистилляте, приготовляемой сразу после ввода водоопреснительной установки в действие и впредь до окончательного регулирования ее режима, обычно превышает предельную норму Поэтому срабатывает система защиты и сигнализации, а засоленный дистиллят, в зависимости от схемы установки. сбрасывается в льялы или в испаритель.

В дальнейшем, по мере установления теплового равновесия, окончательно регулируют работу водоопреснительной установки и в первую очередь температурный режим и режим питания и продувания.

Регулирование в необходимых случаях количества греющей воды, подводимой к испарителю или подогревателю рассола, во избежание образования воздушных мешков следует производить, регулируя открытие клапана или клинкета на трубопроводе, по которому греющая вода отводится от установки. Аналогично количество охлаждающей забортной воды, прокачиваемой через конденсатор, следует регулировать с помощью клапана на отливной магистрали из конденсатора.

Обслуживание автоматизированной водоопреснительной установки во время действия заключается в наблюдении за световой и звуковой сигнализацией, в периодическом контроле за режимом работы по контрольно-измерительным приборам, в том числе за уровнем рассола и дистиллята, и принятии в необходимых случаях мер по устранению неполадок и регулирования режима. Периодически необходимо контролировать работу насосов, проверяя смазку подшипников и состояние сальников или гидравлических уплотнений, а также удалять воздух из водяных камер конденсаторов, а в некоторых установках и из полостей греющей воды испарителей или подогревателей рассола.

Выключение водоопреснительной установки из действия производят в последовательности, обратной вводу ее в действие, порядок последовательности операции вывода из действия ВОУ рассмотрен в Эффективные методы предотвращения накипи в испарителях водоопреснительных установокрис. “Обощенная схема вывода из действия опреснительной установки” Прежде всего, отключают подачу к установке греющей воды. Затем, по прекращении парообразования и после удаления дистиллята из сборника, отключают дистиллятный насос. В течение примерно 10 мин питание испарителя забортной водой оставляют включенным, после чего отключают и прекращают действие воздухоотсасывающего устройства.

По удалению рассола из испарителя (для камеры испарения) отключают рассольный насос или эжектор. Циркуляционный рассольный насос можно отключать только после охлаждения подогревателя рассола. Завершается вывод ВОУ из действия прекращением подачи забортной воды в конденсатор (после охлаждения всей установка) и впуском в нее через воздушный клапан воздуха для снятия разрежения. При выключения насосов и эжекторов и при прекращении подачи греющей и забортной воды перекрывают клапаны и клинкеты на соответствующих трубопроводах.

Характерные нарушения режима работы водоопреснительных установок

Наиболее характерными неполадками в действии испарительной установка являются недостаточная производительность и повышенная соленость дистиллята. В таблице указаны возможные причины этих явлений, а также причины повышенной солёности рассола. Повышенная соленость рассола может вызвать засоление дистиллята и более интенсивное накипеобразование на греющих элементах испарителей (или подогревателей рассола).

Таблица показывает, что одна из перечисленных причин снижения производительности водоопреснительной установки могут быть недостаточный расход греющей ходы через испаритель или подогреватель рассола и недостаточное разряжение в конденсаторе. Определение недостаточного расхода воды указывает увеличение разности t_1г – t_2г, температур греющей воды, поступающей в испаритель и удаляемой из него. Контроль за расходом греющей воды удобно веста по показаниям дифференциального манометра, с помощью которого замеряется перепад давлений в трубопроводах греющей воды перед испарителем и после него, а также по показаниям термометров на входе и выходе греющей воды.

При недостаточном разрежении в конденсаторе, т. е. при повышении в нем давления, возрастает температура испарения рассола, уменьшается вредная разность температур греющей воды и рассола, в результате снижается интенсивность кипения и производительность установки.

Снижение производительности Обеспечение безнакипной работы водоопреснительной установки и высокой чистоты получаемого дистиллятаиспарительной установки может быть вызвано снижением начальной температуры подводимой к ней греющей воды, понижением уровня рассола, которое может происходить из-за поломок регулятора уровня а также вследствие прекращения или уменьшения подачи питательной воды, которые могут произойти по причине неисправности регулятора уровня в сборнике дистиллята, а также протечек греющего пара в испаритель через образовавшиеся свищи, змеевиков и ненормальной работы водоструйного эжектора.

При понижении производительности испарительной установки более чем на 20 % необходимо произвести очистку нагревательных элементов.

Об интенсивности кипения и в какой-то мере накипеобразовании можно судить путем наблюдения через смотровые стекла, которыми оборудованы водоопреснительные установки.

Причины повышение солености приготовляемого дистиллята приведены в таблице. Одна из причин повышения солености дистиллята является повышение производительности испарителя, которое происходит при интенсивном кипении рассола и уноса капелек рассола с образовавшимся паром. Кроме того, при нарушении режима продувания увеличивается соленость рассола и как следствие повышается соленость дистиллята. Повышенный уровень рассола в испарителе, который возможен из-за неисправности регулятора уровня, протечек забортной воды в конденсатор и при работе испарителя в условиях качки.

В практике известны случаи, когда из-за засорения уравнительных трубок во всасывающих полостях дистиллятного и рассольного насосов образовывались воздушные мешки и, как результат этого, резко снижалась производительность насосов. Причиной нарушения режима дистиллятного насоса может быть повышенная температура дистиллята.

Снижение производительности и даже срыв подачи дистиллятного и рассольного насосов, работающих под глубоким разряжением, может произойти из-за нарушения плотности сальниковых уплотнений или неудовлетворительного действия гидравлических уплотнений, а также при чрезмерно глубоком разрежении в конденсаторе. В последнем случае повышение давления в конденсаторе может быть осуществлено путем искусственного впуска в него воздуха через слегка приоткрываемый воздушный клапан.

Таким образом, если исключить из рассмотрения неисправности насосов и другого вспомогательного оборудования, наиболее характерными неполадками в работе водоопреснительной установки является снижение ее производительности и повышение солености приготовляемого дистиллята.