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1、项目八 船舶防污染装置安装与调试,任务1 船用油分离机安装与调试 任务2 船用油水分离器安装与调试,返回,任务1 船用油分离机安装与调试,一、油分离机的工作原理 1.沉淀柜重力分离原理 油、水、机械杂质在密度上油最小,水次之,机械杂质最大,当把混有水和机械杂质的油放入油柜,静置一段时间后,三者会在重力的作用下分层,密度最小的油在最上层,密度最大的机械杂质在最底层,而水则处于两者之间,从而达到水和机械杂质与油分离的目的。船舶上的燃油沉淀柜就是利用重力分离原理对油进行粗净化处理的,分离出的水通过底部的放水阀排放,杂质则在积聚较多时排空油柜进行人工清除。 如果将沉淀柜进行如图8-1所示的改进,则当含
2、有水和机械杂质的油不断由入油口加入,其速度能保证分离过程的完成,沉淀柜将能实现连续的分离工作,净油从净油口排出,分离出的水从污水口排放。,下一页,返回,任务1 船用油分离机安装与调试,为了保证油不会从出水口排走(跑油),必须保证上层净油与水之间的油水分界面保持在左侧隔离板下边缘以上一定的距离。在出油口高度不变的情况下,油水分界面的位置受油的密度和出水口高度的影响。当油的密度增加时,要保持该分界面位置不变,就需相应地增加出水口高度,否则,分界面将移出左侧隔板下边缘,造成跑油;反之,则应降低出水口高度,否则,分界面上移,有效分离距离缩短,分离效果变差。 2.分离筒离心分离原理 图8-2为油分离机分
3、离筒离心分离原理示意图。从图左侧分离筒径向截面可以看出,分离筒内部基本结构与图8-1所示的沉淀柜相似。当分离筒以每分钟60008000转的速度高速旋转时,分离筒内的油、水、机械杂质会因密度不同而在离心力的作用下分层,油在最内层,水在中层,机械杂质在最外层,达到水、机械杂质与油分离的目的。,上一页,下一页,返回,任务1 船用油分离机安装与调试,如果需要净化的油不断地从分离筒中心孔道引入分离筒,油、水、杂质就会连续不断地获得分离,净油由净油口排出,水和杂质从污水口排出。 与沉淀柜重力分离一样,内层净油与水之间存在一油水分界面,不同的是,该分界面是一与转轴同心的圆柱面。在出油口直径R1不变的情况下,
4、其直径Re(即位置)的大小与油的密度和出水口直径RH(实际油分离机称为重力环内径)的大小有关。油的密度越大,RH应越小,否则,Re增大,分界面外移,造成“跑油冶;反之,油的密度越小,RH应越大,否则,Re减小,分界面内移,造成分离效果变差。,上一页,下一页,返回,任务1 船用油分离机安装与调试,3.油分离机工作原理 分离筒是油分离机的核心工作部件,它是利用离心分离原理来工作的。实际的分离筒内部的工作空间由数十片蝶形分离盘分隔成许多瓦片状的分离通道,大大提高了分离速度和效果。图8-3为实际分离筒的基本结构图。 分离筒本体为一有底的圆柱形筒体,上部由大螺母6压紧的分离筒盖5与其配合形成内部工作空间
5、。桶内装有一个倒置漏斗形的盘架1,盘架底边缘处有一个盘架定位销7使其与筒体底部连接。盘架上自下而上装有数十片碟形分离盘8,为保证分离筒工作时的动平衡,装配时必须按分离盘编号的顺序装入,并使分离盘内缘的缺口对准盘架外周的键条,以保证分离盘上的分配孔轴向对正,形成油的分配通道。各分离盘的外表面有6条厚12mm的定距筋条,构成分离盘之间等距的瓦片状的分离流道。,上一页,下一页,返回,任务1 船用油分离机安装与调试,待净化的油由分离机自带的齿轮泵送入盘架颈部的中心通道到达分离盘下部,经分配孔通道或分离盘外缘进入各分离流道,随分离筒一起高速旋转。与油一起进入分离流道的水或杂质在这里实现与油的分离。如图8
6、-4所示,污水或杂质颗粒A随油一起进入分离流道,在油的携带作用下具有向前运动的速度v1;同时,在离心力的作用下,克服油的黏滞阻力,具有向外运动的径向速度vs;其实际运动速度va是v1和vs的向量和。由于va的方向逆时针偏离油的流动方向,颗粒A在随油向前流动的过程中(以图中数字由小到大排序),将向上方的分离盘内表面偏移,有可能在未流出流道前就会抵达内表面。由于油在流道中向前的流动速度在流道高度方向呈抛物线状,在分离盘上、下表面处为零,因此,抵达分离盘内表面的颗粒A不受油流携带作用的影响,在离心力的作用下克服盘面和油的阻力沿分离盘内表面下滑向外移动,最后离开分离盘外缘而与油分离。,上一页,下一页,
7、返回,任务1 船用油分离机安装与调试,分离盘最上一片与分离筒盖之间装有颈盖2,其外表面与分离筒盖内表面之间的间隙是被分离出的污水的排出通道。颈部的内表面与盘架之间构成了净油的排出通道,其出口内径不能改变。分离筒盖上端口由小螺母4将重力环3固定,可通过更换不同内径的重力环而进行内径调整,以满足不同密度的油的需要,一般每台油分离机配有7只不同内径的重力环。实际的油分离机采用分离盘片将分离筒的分离空间隔成许多相同的流道,如上所述,在水或杂质与油分离的过程中消除了油流的携带作用。同时,由于流道高度非常小,微小颗粒也非常容易抵达分离盘内表面,大大提高了离心分离速度和效果。,上一页,下一页,返回,任务1
8、船用油分离机安装与调试,二、油分离机的结构 目前船舶上广泛采用碟片式离心油分离机,按排渣方式可分为: 人工排渣型:分离出的杂质需定期停机、拆开分离筒予以清除。国产FYR-5D、RY-15型属于此类。由于需停机人工排渣,该型离心油分离机的分离量较小,仅用于杂质含量较少的润滑油和轻柴油的净化。 自动排渣型:分离出的杂质可在不停机,但需停止进油的情况下,手动操作控制阀或由时序程序控制系统控制分离筒排渣口启闭,定期进行排渣。国产DZY-30(或50)型属于此类。 部分排渣型:分离出的杂质可在不停机、不停油的情况下,由自动控制系统周期性地瞬间启闭排渣口,部分地排出分离筒内的杂质和水。国产DBY-30型属
9、于此类。,上一页,下一页,返回,任务1 船用油分离机安装与调试,碟片式离心油分离机的基本结构主要有分离筒、机架、传动装置、输油系统、排渣控制装置、自动控制系统等。此外,还有转速指示器、制动器等附属机构。 1.DZY-30型油分离机 DZY-30型油分离机可以在不停机的情况下,通过操作人工控制阀或由时序程序控制系统控制实现自动排渣,如图8-5所示。图8-6为DZY-30型油分离机分离筒的结构图,图的左半部分为分水工况,右半部分为分杂工况。 油分离机分离出的杂质绝大部分聚集在分离筒的内周壁上,极少量会黏附在分离盘下表面,自动排渣就是在分离筒依然高速旋转时能将这些杂质清除出分离筒。油分离机工作时,分
10、离筒内的流体具有非常大的离心力,一旦失去筒壁的约束,将会以极快的速度喷射出去。,上一页,下一页,返回,任务1 船用油分离机安装与调试,筒内流体高速向外流动时,对筒壁及分离盘下表面的冲刷和携带作用将完成杂质的自动排放过程。因此,DZY型油分离机分离筒本体四周都设有能控制启、闭的排渣口。启、闭排渣口由分离筒本体1和分离筒底22之间的活塞2上、下移动来完成。 活塞和分离筒底的外周表面分别装有密封橡皮环3和4。为增强密封性能,橡皮环内侧分别设有衬簧19和20,并有小孔向橡皮环底部引入由离心力产生的高压水,将橡皮环推向密封面。由图可以看出,分离筒底与活塞、活塞与分离筒本体之间分别形成了上、下两个环形空间
11、,活塞上、下移动就是依靠活塞下部或上部环形空间引入的工作水产生的离心压力的推动。工作水的引入由固定在机身上的配水盘和随分离筒一起旋转的分流挡板及分离筒本体上的通道完成,结构如图8-7所示。,上一页,下一页,返回,任务1 船用油分离机安装与调试,工作水来自高位水箱,通过人工控制阀与配水盘连接,如图8-8所示。下面以人工控制阀控制为例,说明自动排渣控制系统的工作过程。 (1)密封 密封是指活塞上移,封闭排渣口的过程。将控制阀转至“密封冶位置时,工作水由控制阀送至配水盘密封水接口,经孔e、分流挡板内腔、分离筒本体底部孔a进入活塞下部环形空间,直至孔c以外的空间充满工作水;活塞在下部离心水压的作用下向
12、上移动,关闭排渣口。活塞上部的水则经孔d(如图8-6所示)和活塞与分离筒本体内壁之间的缝隙,从排渣孔排走。,上一页,下一页,返回,任务1 船用油分离机安装与调试,(2)补偿 密封完成后,控制阀转至“补偿冶位置,这是油分离机分油工作位置。此时,控制阀的阀口由密封位置的大口转至小口。通过控制阀进入活塞下部的水量明显减少,以补偿活塞下部由泄漏等原因造成的工作水不足,防止在油分离机分油过程中活塞因工作水量减少,离心水压作用面积减小而下落,打开排渣口。 (3)空位 控制阀转至“空位冶位置时,由控制阀控制的所有通路都被截断,互不相通。该位置是油分离机停止工作的位置。,上一页,下一页,返回,任务1 船用油分
13、离机安装与调试,(4)开启 开启是活塞下移,打开排渣口的排渣过程。当控制阀转至“开启冶位置时,工作水由控制阀送至配水盘开启水接口,此时密封(补偿)水通路被截断。送至配水盘开启水接口的工作水经孔f进入分流挡板上部,在离心力作用下迅速通过孔b进入活塞上部空间。因孔d直径很小,节流作用较强,工作水会迅速充满活塞上部空间。由于活塞上部环形空间的面积远大于下部环形空间的面积,在上、下离心压力作用下活塞下移,打开排渣口排渣,完成自动排渣过程。活塞下部的工作水经孔c从排污道排走。 自动排渣后,可将控制阀转至“空位冶停机,或再次转至“密封冶、“补偿冶等位置,进行重复排渣操作或恢复油分离机分油工作。,上一页,下
14、一页,返回,任务1 船用油分离机安装与调试,2.DBY-30型油分离机 DZY型油分离机实现了不停机自动排渣功能,但排渣前需停止进油,并向分离筒注入热水(提高冲洗效果)把分离筒内的油驱赶排净。DBY-30型分离机使用了部分排渣新技术,能在不停油的情况下,全自动周期性地瞬间(0.1s)启闭分离筒排渣口,从中排出预定的部分杂质和水(一般为分离盘外边缘以外容积的70%),达到排渣工序少,油、水消耗少,有效工作时间长等目的。 图8-9为DBY-30型油分离机分离筒部分排渣控制原理图。分离筒内控制排渣口启闭的活塞10的下部环形空间有两组泄水孔,靠外边缘一组为完全排渣泄水孔3,向内约1/2处的一组为部分排
15、渣泄水孔9。,上一页,下一页,返回,任务1 船用油分离机安装与调试,两组泄水孔的启闭分别由全排和部分排导圈上的作用滑块4和8控制,以控制活塞下部环形空间中工作水的作用面积,使活塞下移或上移,启闭排渣口。 分离筒正常分离油时,密封水进水管总是与高置水箱接通,活塞下部空间充满了工作水,排渣口2处于关闭状态。进行部分排渣时,污水出口阀关闭,冲洗水进水阀开启,向分离筒注入相当于排污量的热水,使油水分界面向内移动,以保证排渣口打开时排出的只是污渣和水,且部分排渣结束时不破坏油水分界面。停供密封水约15s,部分排渣开启水通过配水装置引入部分排渣作用滑块8的上腔,其产生的离心水压力克服弹簧力使部分排渣导圈及
16、作用滑块向下移动,部分排渣泄水孔开启,活塞下部环形空间中部分排渣泄水孔以内的工作水经打开的泄水孔、部分排渣导圈上的平衡水孔6和弹簧座外侧的节流孔迅速排出。,上一页,下一页,返回,任务1 船用油分离机安装与调试,活塞因失去一部分离心水压力的支撑而下移,排渣口打开,污渣和一部分污水被甩出。 排渣开始,部分排渣开启水切断,部分排渣导圈上、下作用的离心水压力由平衡水孔6迅速平衡,在弹簧力的作用下,部分排渣导圈上移,部分排渣作用滑块关闭泄水孔。由于密封水已供入,在离心水压力作用下,活塞迅速上移关闭排渣口,分离筒重新密封。由于部分排渣时,部分排渣泄水孔以外的活塞下部空间充满工作水,从而保证了排渣口开启的时间很短。 全部排渣时,先切断污油的供给,分离筒注入冲洗水,驱赶净油;引入全排开启水,全排渣泄水孔3开启,实现活塞下移而打开排渣口,排渣时间延长,分离筒内的污渣、水和剩油全部排出,且可引入冲洗水对分离筒进行冲洗。,上一页,返回,任务2 船用油水分离器安装与调试,一、船用油水分离器对油水分离的主要方法 油水分离的方法很多,主要有物理分离法、化学分离法、生物化学法等。物理分离法是利用油水密度差或聚合
