真空系统在船舶污水收集中的应用

第39卷第6期船海工程Vol. 39 No. 62010年12月.SHIP & OCEAN ENGINEERINGDec. 2010DOI: 10.3963/j. issn. 1671-7953. 2010. 06. 015真空系统在船舶污水收集中的应用邵晓华,陈清(中国船舶重工集团公司第七O四研究所,上海200031)摘要:介绍 真空系统在船舶污水收集中的的工作机理，论述真空的产生、维系以及影响真空系统收集能力的因素,介绍真空管系及附件的设置原则。关键词:真空系统;污水收集中图分类号:U664.9文献标志码:A文章编号:1671- 7953(2010)06-0047-04真空污水收集系统是设有真空便器或真空灰收集的技术关键。水阀、管系和真空收集装置的污水收集系统。污1几个主要技术问题水的收集是利用排污管中的真空作为动力源,通.过便器排污阀的开启,进行污物在系统内的真空1.1真空的产生抽吸输送。系统中真空的产生、维持、控制、有效目前，使真空系统产生真空的真空收集装置的管系容量以及合理可靠的管系布置是真空污水主要有3种,见表1。表1真空收集装置设置序号产生原理产生真空.方法设备组成的设备抽吸缓冲滑片式 由 真空泵抽吸真空收集柜内的空气.使收集柜维持- -定的真空度，滑片式真空泵、柜的空气真空泵 作为系统的真空源。 收集到的污水必须通过污水泵输送出去收集柜、污水泵.利用文丘理管系内的貞空由喷射器产生和维持。收集柜内的污水是喷射器的原理抽吸系喷射泵、T作水.喷射泵将柜内的污水用泵打入喷射器.喷射器侧面连接真空喷射泵、喷统的气.水喷射器 收集管 系,利用文丘理原理，抽吸管系里的污水或空气,使系统产生真射器 、收集柜混合物空,喷射器出水又回到柜内，如此循环直接抽吸系转子真真空泵连接真空收集管系.直接抽吸管系中的污水或空气，输送至转子真空空泵污水处理装置。 缓冲罐中存有水,防止真空泵f转泵、缓冲罐1.2 系统真空度的控制范围污水流速也过小，排污阀关闭时,会产生没有将污真空系统的真空度一般控制在30% ~60%.物排泄十净的情况,很容易因为污物阻塞在排污不宜过小，也不宜过大,与以下因素有关。阀的阀芯和阀壁之间,导致排污阀关不死,产生系1)马桶冲洗需要系统。当排污阀开启时,污统漏气现象。水流动的动力是大气压和马桶后端管子内真空度2)防止污物在管道内淤积。系统真空度小的压力差。因此压力差越大,水流动的动力就越时,污水在管道内的流速也小，污物的输送能力大,污水流速也越快;反之,压力差小,污水流速就差,容易形成污物淤积,影响管道的通畅。小。而马桶的排污阀的开启时间是一定的,一般3)收集装置的收集能力。真空泵或喷射泵只有几秒钟。当系统真空度过小时,马桶冲洗时的抽气能力与系统的真空度有关,真空度越低,抽气能力越大。若系统真空度过大,真空泵/喷射泵收稿日期:2010-06-04的抽气流最会很小,需要增加真空泵/喷射泵的配修回日期:2010-07-01置,系中国煤化工作者简介:邵晓华(1977-).女,学士.工程师。研究方向:船舶防污染技术[HCNMHG三耗量。冲洗马桶时,与佣的空七化重与入气压和管系内的真空E-mail; 704hjgcb@ sina. com47第6期船海工程第39卷压力差有关,真空度低时,空气耗量小,真空度高真空调节量的计算公式如下:时,空气耗量大。若系统真空度大于60%时,马Vz=VX30%(2)桶的空气耗量将成倍增加,提高了真空泵/喷射泵式中:V:-系统真空调节量;的抽气要求。30%--系统真空度从 60%下降到30%的5)控制马桶冲洗时产生过大的噪声。真空差值;度越大马桶冲洗时动能越大,同时产生的噪声也V一系统真空容量,L,V= V系+V器越大，所以需控制系统的真空度不大于60%。其中:V省系管系的容积,L;1.3 系统真空容A适配性Vsm-真空 容器的容积,L。真空系统的收集能力主要与真空泵、喷射泵②同时起动马桶次数。是指在较短的时间抽吸空气的能力有关;真空系统的运行稳定性与内(一般为3~5 s)同时按下马桶的数量。其设置收集系统的管系容量有关,管系容量越大,真空系值参见表2。.统运行越稳定。表2系统内同时起动马桶次数的设置值真空收集系统的真空建立能力的确定,需从系统马桶总数/只5~15 15~30 30~50两个方面进行评估。同时起动马桶次数n/次1)小时高峰负荷真空建立能力。定义:小时高峰负荷真空建立能力需满,1 h内真空系统的当V:≥nV1时，可保证真系统的真空度维系抽气能力(q)大于小时高峰耗气量(Q),即q>Q。在一个较为稳定的环境下,有利于马桶的良好使用。在不同的同时起动马桶次数要求下,系统真高峰时耗气量Q的计算公式如下:Q=nV:+n2V2+nzV3(1)空调节容量参见表3。式中:m-高峰时段的马桶使用次数,一般为全表3系统真空调节容t系统的使用人数;n/次34V一使用- -次马桶的耗气量,L/次,一般V/L300~400 450~600 600~800为45~60 L/次;③瞬时真空建立能力。在不使用马桶的情n2-高峰时段的灰水阀的使用次数;况下，系统从真空度的低值(30%).上升到真空度V2--使用一次灰水阀的耗气量,L/次;的高值(60%)的时间t一般需满足在20~60 s。n一系统空 载时的,一小时内喷射泵允许其计算公式为启动次数，由系统定;(3)V;一系统真空调节量,L; .qn3V;-系统小时真空泄漏量,L。式中:q-真空 系统的抽气能力,L/s. ,2)瞬时真空建立能力。瞬时真空建立能力2管系的设置原则与系统的真空调节量有关。①系统真空调节量。满足同时起动几个马2.1真空管系桶时,系统所需要的真空容量,L。真空收集系统2.1.1真空管系的分区的瞬时抽气能力与系统的真空容量有关。因为一系统安装中通常有水平总管和垂直总管。应般的喷射泵/真空泵的抽气能力为10~20 m'/h,根据船上的功能区或甲板层数目,对马桶进行分平均抽气能力为15 m2/h,即4.2 L/s。冲洗- -次组。一般每根垂直总管上所连接的马桶数量不超马桶的平均空气耗量为50 L,需要喷射泵/真空过100只,每根水平总管上的马桶数量不超过25泵工作时间为12 s。而马桶的排污阀完全打开的只。开关时间为2~3 s, 为满足马桶在一-次排污阀打一般同一甲板的位置较为相近的几个单元卫开的过程中污水被抽吸干净,必须需要系统有一生间的马场分为一个区城共田一.根水平或垂直定的真空容积,并且维持在- -定的真空度范围内，分总中国煤化工生间,建议为其即有足够的系统真空容量，当系统真空容量不足专门CNMHGk平分总管在汇时,需在系统中设置适当大小的真空容器。系统人垂 直总管处加隔离阀以防止检修时影响其他区48真空系统在船舶污水收集中的应用一-邵晓华,陈 清域中马桶的正常使用。条件允许的话,建议每个平总管来连接,见图3a)。水平总管上也不宜连马桶后端设置隔离阀。接.上层甲板下来的垂直管,水平总管应该分别连2.1.2真空管系安装接到垂直总管上,见图3b)。如果不方便安排公所有进入水平总管或垂直总管的支管与总共的垂直总管,则所有垂直提升的马桶在接入管管的水流方向成45°角。管路转时使用的弯头的最高点必须安装止回阀,见图3c)。半径应大于2~3倍的管径,或使用两个45°的弯头。1)水平管段。当水平总管的长度大于40 m时建议按照1:300的坡度来布置,并且每间隔20~30m布置-一个聚集点,聚集点后端的管道的标高要高于其前端的管道的标高,见图1。a)上、下层分别设水平总管水流方向坡度1:300清打20-30m聚集点-图1聚集点管道标高图2)聚集点。设置聚集点的作用是使水活塞b)垂直管不接入水平管c) 垂直管接入水平管措施被破坏流动到聚集点后,在这部分管段内重新满图3防倒流措施流,形成活塞,通过聚集点前后的空气压差将污水快速输送到收集装置。马桶后端和控制机构连接的止回阀应设置在3)竖直管段。从马桶或真空界面阀引出的管段的上侧,不可设置在下侧,防止污水倒流时堵污水管可以直接进行不超过3 m的垂直提升。害。垂直提升管必须为直管没有支管,与水平总管连2)清扫口。为方便真空管系的清扫,可以在接时必须是从水平总管的上方以最小角度接入。间隔不超过25 m按照以下原则设置清扫口:①假如垂直提升需要超过3m(最大不得超过在聚集点;②在水平和垂直总管的端点;③在水5 m)则需要在垂直提升之前加聚集点并且在最平总管90°转向的地方。高点加装止回阀，管径不得超过DN40(见图2)。2.2其 他附件防止一次提升不能将垂直管内的污水排净,污水真空容器的出口必须设置在最低点，真空容回流在马桶后端,污染马桶冲洗机构的气管。器宜安装在真空收集装置人口上方,当环境条件不允许时,需将真空收集装置的真空控制器设置在真空容器上。3d管径不大3结束语首FDIN4O |≥3m不得超过5 m管系的真空度对真空收集系统的运行有极大此处设聚集点的影响，真空度的建立时间与真空度的大小对设圉2垂直管段的提升高度及要求备的性能和可靠性也提出了更高的要求。真空系2.1.3真空管 系的可维性设计统的管系布置及连接决定了污水的流动状态,应1)防倒流措施。上、下两层甲板上的马桶，在保证系统无泄漏的同时,防止污水呈“半管”状不宜连接在同一.根水平总管上,防止下层甲板的态而使污水难以流动,同时在系统中就预留检修马桶有污水倒流情况。如有此情况需要用两根水口以中国煤化工下转第52页)YHCNMHG19第6期船海工程第39卷到Fs,则立即停止曝气或沉淀,DV1开,P2启动，工作流程]开始进污水进入转驳期。然后程序继续执行下去。[进水期口[液位门[液位刁] 户C液位口4)无论在何时1级液位升至F3时,Fs指示是。灯亮,蜂鸣器响,令厕所内“禁止冲洗”灯亮,操作粉碎某P刚所禁止冲洗人员现场判断原因,此时转换至“应急排放”, P1启动,直至液位降至R停止。此时F指示灯[曝气啊] <应气时间“Po、PO]灭。按“消音”按钮SB ,蜂鸣器音灭。[沉淀期沉淀时间]是序批式运行工作过程有程序自动完成,见图3。C转欧烟门BDV]-停止C R.液位]4结束语C排放期门] P、DV. DVI[ R.液位]舰船用膜法生活污水处理控制系统选用施耐液位F.德TWIDO型可编程控制器,按照装置的工艺流C休闲期] C PO、PO,[休闲时间]H{休眼程要求通过程序控制,完全实行自动控制。实践液位F-开20mn停20min-证明装置具有工作性能稳定可靠线路简单、维修圜3序批式控制流程图方便、自动化程度高等特点。Automatic Control of the Marine MembraneSewage Treatment PlantYIN Feng' . LI Yur-zhang'(Jiangsu Nanji Machinery Co, Ltd, ，Taixing Jiangsu 225400. China)Abstract: The marine sewage treatment plant developed according to the latest discharge standard requirement of theresolution of IMO. MEPC. 159(55) was introduced. The plant adopts PLC control to realize the automatic control of in-let, aeration, settle, discharge and dormancy. The plant has been type approved by USCG.CCS etc. which can treat themarine sewage automatically.Key words: warship; membrane; sewage; automatic control(上接第49页)Application of Vacuum System in Marine Sewage CollectionSHAO Xiao hua, CHEN Qing(No. 704 Research Institute of CSIC, Shanghai 200031, China)Abstract: The working principle of vacuum system and its application in marine sewage collection was introduced.The paper also ilustrated the generating and keeping of vacuum, the factors afecting the capacity of the sewage vacuumcollection system, as well as pipeline in the vacuum systemns and the principle of accessories setting.Key words: vacuum system; sewage collection中国煤化工MYHCNMHG52