真空系統在船舶污水收集中的應用

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真空系統在船舶污水收集中的應用邵曉華,陳清(中國船舶重工集團公司第七O四研究所,上海200031)摘要:介紹 真空系統在船舶污水收集中的的工作機理，論述真空的產(chǎn)生、維系以及影響真空系統收集能力的因素,介紹真空管系及附件的設置原則。關(guān)鍵詞:真空系統;污水收集中圖分類(lèi)號:U664.9文獻標志碼:A文章編號:1671- 7953(2010)06-0047-04真空污水收集系統是設有真空便器或真空灰收集的技術(shù)關(guān)鍵。水閥、管系和真空收集裝置的污水收集系統。污1幾個(gè)主要技術(shù)問(wèn)題水的收集是利用排污管中的真空作為動(dòng)力源,通.過(guò)便器排污閥的開(kāi)啟,進(jìn)行污物在系統內的真空1.1真空的產(chǎn)生抽吸輸送。系統中真空的產(chǎn)生、維持、控制、有效目前，使真空系統產(chǎn)生真空的真空收集裝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種,見(jiàn)表1。表1真空收集裝置設置序號產(chǎn)生原理產(chǎn)生真空.方法設備組成的設備抽吸緩沖滑片式 由 真空泵抽吸真空收集柜內的空氣.使收集柜維持- -定的真空度，滑片式真空泵、柜的空氣真空泵 作為系統的真空源。 收集到的污水必須通過(guò)污水泵輸送出去收集柜、污水泵.利用文丘理管系內的貞空由噴射器產(chǎn)生和維持。收集柜內的污水是噴射器的原理抽吸系噴射泵、T作水.噴射泵將柜內的污水用泵打入噴射器.噴射器側面連接真空噴射泵、噴統的氣.水噴射器 收集管 系,利用文丘理原理，抽吸管系里的污水或空氣,使系統產(chǎn)生真射器 、收集柜混合物空,噴射器出水又回到柜內，如此循環(huán)直接抽吸系轉子真真空泵連接真空收集管系.直接抽吸管系中的污水或空氣，輸送至轉子真空空泵污水處理裝置。 緩沖罐中存有水,防止真空泵f轉泵、緩沖罐1.2 系統真空度的控制范圍污水流速也過(guò)小，排污閥關(guān)閉時(shí),會(huì )產(chǎn)生沒(méi)有將污真空系統的真空度一般控制在30% ~60%.物排泄十凈的情況,很容易因為污物阻塞在排污不宜過(guò)小，也不宜過(guò)大,與以下因素有關(guān)。閥的閥芯和閥壁之間,導致排污閥關(guān)不死,產(chǎn)生系1)馬桶沖洗需要系統。當排污閥開(kāi)啟時(shí),污統漏氣現象。水流動(dòng)的動(dòng)力是大氣壓和馬桶后端管子內真空度2)防止污物在管道內淤積。系統真空度小的壓力差。因此壓力差越大,水流動(dòng)的動(dòng)力就越時(shí),污水在管道內的流速也小，污物的輸送能力大,污水流速也越快;反之,壓力差小,污水流速就差,容易形成污物淤積,影響管道的通暢。小。而馬桶的排污閥的開(kāi)啟時(shí)間是一定的,一般3)收集裝置的收集能力。真空泵或噴射泵只有幾秒鐘。當系統真空度過(guò)小時(shí),馬桶沖洗時(shí)的抽氣能力與系統的真空度有關(guān),真空度越低,抽氣能力越大。若系統真空度過(guò)大,真空泵/噴射泵收稿日期:2010-06-04的抽氣流最會(huì )很小,需要增加真空泵/噴射泵的配修回日期:2010-07-01置,系中國煤化工作者簡(jiǎn)介:邵曉華(1977-).女,學(xué)士.工程師。研究方向:船舶防污染技術(shù)[HCNMHG三耗量。沖洗馬桶時(shí),與傭的空七化重與入氣壓和管系內的真空E-mail; 704hjgcb@ sina. com47第6期船海工程第39卷壓力差有關(guān),真空度低時(shí),空氣耗量小,真空度高真空調節量的計算公式如下:時(shí),空氣耗量大。若系統真空度大于60%時(shí),馬Vz=VX30%(2)桶的空氣耗量將成倍增加,提高了真空泵/噴射泵式中:V:-系統真空調節量;的抽氣要求。30%--系統真空度從 60%下降到30%的5)控制馬桶沖洗時(shí)產(chǎn)生過(guò)大的噪聲。真空差值;度越大馬桶沖洗時(shí)動(dòng)能越大,同時(shí)產(chǎn)生的噪聲也V一系統真空容量,L,V= V系+V器越大，所以需控制系統的真空度不大于60%。其中:V省系管系的容積,L;1.3 系統真空容A適配性Vsm-真空 容器的容積,L。真空系統的收集能力主要與真空泵、噴射泵②同時(shí)起動(dòng)馬桶次數。是指在較短的時(shí)間抽吸空氣的能力有關(guān);真空系統的運行穩定性與內(一般為3~5 s)同時(shí)按下馬桶的數量。其設置收集系統的管系容量有關(guān),管系容量越大,真空系值參見(jiàn)表2。.統運行越穩定。表2系統內同時(shí)起動(dòng)馬桶次數的設置值真空收集系統的真空建立能力的確定,需從系統馬桶總數/只5~15 15~30 30~50兩個(gè)方面進(jìn)行評估。同時(shí)起動(dòng)馬桶次數n/次1)小時(shí)高峰負荷真空建立能力。定義:小時(shí)高峰負荷真空建立能力需滿(mǎn),1 h內真空系統的當V:≥nV1時(shí)，可保證真系統的真空度維系抽氣能力(q)大于小時(shí)高峰耗氣量(Q),即q>Q。在一個(gè)較為穩定的環(huán)境下,有利于馬桶的良好使用。在不同的同時(shí)起動(dòng)馬桶次數要求下,系統真高峰時(shí)耗氣量Q的計算公式如下:Q=nV:+n2V2+nzV3(1)空調節容量參見(jiàn)表3。式中:m-高峰時(shí)段的馬桶使用次數,一般為全表3系統真空調節容t系統的使用人數;n/次34V一使用- -次馬桶的耗氣量,L/次,一般V/L300~400 450~600 600~800為45~60 L/次;③瞬時(shí)真空建立能力。在不使用馬桶的情n2-高峰時(shí)段的灰水閥的使用次數;況下，系統從真空度的低值(30%).上升到真空度V2--使用一次灰水閥的耗氣量,L/次;的高值(60%)的時(shí)間t一般需滿(mǎn)足在20~60 s。n一系統空 載時(shí)的,一小時(shí)內噴射泵允許其計算公式為啟動(dòng)次數，由系統定;(3)V;一系統真空調節量,L; .qn3V;-系統小時(shí)真空泄漏量,L。式中:q-真空 系統的抽氣能力,L/s. ,2)瞬時(shí)真空建立能力。瞬時(shí)真空建立能力2管系的設置原則與系統的真空調節量有關(guān)。①系統真空調節量。滿(mǎn)足同時(shí)起動(dòng)幾個(gè)馬2.1真空管系桶時(shí),系統所需要的真空容量,L。真空收集系統2.1.1真空管系的分區的瞬時(shí)抽氣能力與系統的真空容量有關(guān)。因為一系統安裝中通常有水平總管和垂直總管。應般的噴射泵/真空泵的抽氣能力為10~20 m'/h,根據船上的功能區或甲板層數目,對馬桶進(jìn)行分平均抽氣能力為15 m2/h,即4.2 L/s。沖洗- -次組。一般每根垂直總管上所連接的馬桶數量不超馬桶的平均空氣耗量為50 L,需要噴射泵/真空過(guò)100只,每根水平總管上的馬桶數量不超過(guò)25泵工作時(shí)間為12 s。而馬桶的排污閥完全打開(kāi)的只。開(kāi)關(guān)時(shí)間為2~3 s, 為滿(mǎn)足馬桶在一-次排污閥打一般同一甲板的位置較為相近的幾個(gè)單元衛開(kāi)的過(guò)程中污水被抽吸干凈,必須需要系統有一生間的馬場(chǎng)分為一個(gè)區城共田一.根水平或垂直定的真空容積,并且維持在- -定的真空度范圍內，分總中國煤化工生間,建議為其即有足夠的系統真空容量，當系統真空容量不足專(zhuān)門(mén)CNMHGk平分總管在匯時(shí),需在系統中設置適當大小的真空容器。系統人垂 直總管處加隔離閥以防止檢修時(shí)影響其他區48真空系統在船舶污水收集中的應用一-邵曉華,陳 清域中馬桶的正常使用。條件允許的話(huà),建議每個(gè)平總管來(lái)連接,見(jiàn)圖3a)。水平總管上也不宜連馬桶后端設置隔離閥。接.上層甲板下來(lái)的垂直管,水平總管應該分別連2.1.2真空管系安裝接到垂直總管上,見(jiàn)圖3b)。如果不方便安排公所有進(jìn)入水平總管或垂直總管的支管與總共的垂直總管,則所有垂直提升的馬桶在接入管管的水流方向成45°角。管路轉時(shí)使用的彎頭的最高點(diǎn)必須安裝止回閥,見(jiàn)圖3c)。半徑應大于2~3倍的管徑,或使用兩個(gè)45°的彎頭。1)水平管段。當水平總管的長(cháng)度大于40 m時(shí)建議按照1:300的坡度來(lái)布置,并且每間隔20~30m布置-一個(gè)聚集點(diǎn),聚集點(diǎn)后端的管道的標高要高于其前端的管道的標高,見(jiàn)圖1。a)上、下層分別設水平總管水流方向坡度1:300清打20-30m聚集點(diǎn)-圖1聚集點(diǎn)管道標高圖2)聚集點(diǎn)。設置聚集點(diǎn)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壞流動(dòng)到聚集點(diǎn)后,在這部分管段內重新滿(mǎn)圖3防倒流措施流,形成活塞,通過(guò)聚集點(diǎn)前后的空氣壓差將污水快速輸送到收集裝置。馬桶后端和控制機構連接的止回閥應設置在3)豎直管段。從馬桶或真空界面閥引出的管段的上側,不可設置在下側,防止污水倒流時(shí)堵污水管可以直接進(jìn)行不超過(guò)3 m的垂直提升。害。垂直提升管必須為直管沒(méi)有支管,與水平總管連2)清掃口。為方便真空管系的清掃,可以在接時(shí)必須是從水平總管的上方以最小角度接入。間隔不超過(guò)25 m按照以下原則設置清掃口:①假如垂直提升需要超過(guò)3m(最大不得超過(guò)在聚集點(diǎn);②在水平和垂直總管的端點(diǎn);③在水5 m)則需要在垂直提升之前加聚集點(diǎn)并且在最平總管90°轉向的地方。高點(diǎn)加裝止回閥，管徑不得超過(guò)DN40(見(jiàn)圖2)。2.2其 他附件防止一次提升不能將垂直管內的污水排凈,污水真空容器的出口必須設置在最低點(diǎn)，真空容回流在馬桶后端,污染馬桶沖洗機構的氣管。器宜安裝在真空收集裝置人口上方,當環(huán)境條件不允許時(shí),需將真空收集裝置的真空控制器設置在真空容器上。3d管徑不大3結束語(yǔ)首FDIN4O |≥3m不得超過(guò)5 m管系的真空度對真空收集系統的運行有極大此處設聚集點(diǎn)的影響，真空度的建立時(shí)間與真空度的大小對設圉2垂直管段的提升高度及要求備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 系的可維性設計統的管系布置及連接決定了污水的流動(dòng)狀態(tài),應1)防倒流措施。上、下兩層甲板上的馬桶，在保證系統無(wú)泄漏的同時(shí),防止污水呈“半管”狀不宜連接在同一.根水平總管上,防止下層甲板的態(tài)而使污水難以流動(dòng),同時(shí)在系統中就預留檢修馬桶有污水倒流情況。如有此情況需要用兩根水口以中國煤化工下轉第52頁(yè))YHCNMHG19第6期船海工程第39卷到Fs,則立即停止曝氣或沉淀,DV1開(kāi),P2啟動(dòng)，工作流程]開(kāi)始進(jìn)污水進(jìn)入轉駁期。然后程序繼續執行下去。[進(jìn)水期口[液位門(mén)[液位刁] 戶(hù)C液位口4)無(wú)論在何時(shí)1級液位升至F3時(shí),Fs指示是。燈亮,蜂鳴器響,令廁所內“禁止沖洗”燈亮,操作粉碎某P剛所禁止沖洗人員現場(chǎng)判斷原因,此時(shí)轉換至“應急排放”, P1啟動(dòng),直至液位降至R停止。此時(shí)F指示燈[曝氣啊] <應氣時(shí)間“Po、PO]滅。按“消音”按鈕SB ,蜂鳴器音滅。[沉淀期沉淀時(shí)間]是序批式運行工作過(guò)程有程序自動(dòng)完成,見(jiàn)圖3。C轉歐煙門(mén)BDV]-停止C R.液位]4結束語(yǔ)C排放期門(mén)] P、DV. DVI[ R.液位]艦船用膜法生活污水處理控制系統選用施耐液位F.德TWIDO型可編程控制器,按照裝置的工藝流C休閑期] C PO、PO,[休閑時(shí)間]H{休眼程要求通過(guò)程序控制,完全實(shí)行自動(dòng)控制。實(shí)踐液位F-開(kāi)20mn停20min-證明裝置具有工作性能穩定可靠線(xiàn)路簡(jiǎn)單、維修圜3序批式控制流程圖方便、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。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頁(yè))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中國煤化工MYHCNMHG52