【原】造水机每隔一段时间就造水困难...轮机长另辟蹊径解决先天设计缺陷！

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笔者曾就对本司船队一系列的类似案例梳理，发现造水机每隔一段时间性能就会大幅下降这一通病，有甚者部分船舶严重者已无法造水。常规解决该问题困难重重，另辟蹊径竟有了柳暗花明的捷径。

一、造水机与设计布置

本司共有此姊妹船8艘，皆为23万吨级的 VLOC 船舶。配备的造水机型号为：SONDEX A/S SFD 23，额定造水量：30T/d；在这些姊妹船中，机舱造水机布局如下：造水机本体位于机舱中层平台，高于龙骨基线12.9m；海水泵位于底层位置，高龙骨基线5m，由此可得造水机比海水泵高8m；造水机海水出水口低于中平台2.7m，亦即基线上10.3m。当压载艉部吃水10.7m时，喷射泵出口背压约为零；当满载吃水18.1m时，喷射泵出口背压不超0.6bar。

根据以上数据，可得机舱造水机高度示意图如下（图一）。因此，当空载时，海水出口几乎没有背压；当满载时，海水出口的背压为0.6bar，所以从以上这些眼花缭乱的数据来，高度设计是合乎逻辑的。

图一

二、易夭折的海水泵叶轮

在这些姊妹船中，虽说造水机造水性能都会周期性下降。但观其原因，主要还是因为海水泵及其泵壳穴蚀，引起海水泵性能下降，造水机由于提供的动力不足，而无法达到相应真空度，进而造水机性能下降。（见图二）。

图二 叶轮严重空泡腐蚀

1.离心泵穴蚀的原因

引起离心泵短时间严重穴蚀的主要原因是因为叶轮在工作期间出现了空泡腐蚀。或者说，在离心泵工作期间，叶轮附近的压力最低k处已经低于该温度下的饱和压力。说的直白一点是离心泵在工作时，进口压力的真空度太高了，可多少算真空度太高？说到这，我们不得不说一下离心泵的有效汽蚀余量（NPSHa）和必须汽蚀余量（NPSHr）这两个概念。

①有效汽蚀余量

有效汽蚀余量亦称装置汽蚀余量，是指由泵安装条件所确定的汽蚀余量。他表示液体由吸入液面流至泵吸入口处，单位重量具有的超过饱和蒸汽压力的富裕能量用△ha表示。NPSHa越大，泵越不容易发生汽蚀。因为吸入装置的水力损失和流量的平方成正比，所以NPSHa随流量的增加而减少。

②水泵必需汽蚀余量

有效汽蚀余量的大小并不能说明泵是否产生气泡，发生汽蚀。因为有效汽蚀余量仅指液体从吸入液面流至泵吸入口处所具有的超过饱和蒸汽压力的富余能量，但泵吸入口处的液体压力并不是泵内压力最低处的液体压力。液体从泵吸入口流至叶轮进口的过程中，能量没有增加，它的压力还要继续降低。这一方面是由于过流断面的逐渐收缩，流速增大而造成；另一方面由于泵吸入口到叶片入口处的流动阻力也会造成液体压力的进一步降低。所以我们把单位重量的液体从泵吸入口流至叶片进口压力最低处的压力降或在给定转速和流量下必需具有的汽蚀余量，称为必需汽蚀余量（必须汽蚀余量），用△hr表示，或用符号NPSHr表示，是规定泵要达到的汽蚀性能参数.实际参考下图铭牌（图三）举例所示。必须汽蚀余量为：2M。

图三

③有效汽蚀余量和必需汽蚀余量的关系

有效汽蚀余量在吸入管路系统确定后，它随流量增大而降低。必需汽蚀余量在吸入室、叶轮入口形状已定的情况下，它随流量的增大而升高。所以要使泵压力最低点处不发生汽化，必需使有效汽蚀余量大于必需汽蚀余量，即△ha＞△hr。

A代表 available有效的,可以提供的,这个由系统和管路决定,必须经过严格计算，r代表 required必需的,由泵本体决定,具体与转速叶轮形式等有关。保证泵不气蚀，NPSHa必须大于NPSHr。具体大多少，各种不同形式的泵都有经验值, 一般把泵的必须汽蚀余量增加0.5-1m的富余能头作为允许汽蚀余量。具体参考下图（图四）示意图。

图四

④举例解释在实际的应用

通过上文的概念和上图示意图我们可知，有效汽蚀余量其实就是泵进口处的压力值。而泵的必须汽蚀余量是泵本身的压降值。根据上图示意图，在液面的吸口0处的页面高度为10.3M（一个大气压对应的水液面高度），经过管路的压降到了NPSHa（我们在实际工作中的压力表观察到的值），根据上文泵的铭牌可知必须汽蚀余量NPSHr为2M。同时泵的必须汽蚀余量需要增加0.5-1m的富余能头作为允许汽蚀余量，我们可得公式：10.3M-2M-1M=7.3M，也就是在泵的进口真空度不能大于70％。而实际工作中，为了防止泵出现汽蚀，我们要尽量控制该真空度，越小越好，或者说在泵的进口不要出现真空，有正压更好。

三 船舶设计的缺陷

真空度过高的原因应是造船时设计上的缺陷，该轮海水总管材料是铜镍合金，安装使用至今已10年，管子完好无损。造水机海水泵的进口管直接连接在海水总管上，因海水总管材料是铜镍合金，即使修船进坞也不能在总管上把接口挖大，以免破坏总管材料的防腐性能。海水总管至造水机海水泵的进口管直径较小（Φ80mm）, 且管路很长（9.1m），多次弯曲，沿程阻力损失和局部阻力损失大，以致吸入真空度较高（空载时特别明显），从而泵的排出压力和排量低，双重影响造水机。按说明书要求：海水泵吸入压力不低于0.1 bar, 出口压力4.2—5 bar，喷射泵前压力3—3.5 bar。据实际情况，满载时吸入压力及排出压力均符合使用要求。

四、应对措施

（一）提高造水机海水泵吸入压力

1.办法之一：从主海水泵的排出管路引入压力水到造水机海水泵的吸入管，主海水泵的排出管压力2—3 bar, 只需一根较小的连通管，即可大幅增加造水机海水泵的吸入海水量，基于此想法，从主海水泵的排出管接驳了一根直径25mm的水管连接到造水机海水泵进口。就某轮而言，加装海水管前，（压载工况）造水机海水泵的排出压力2.7 bar, 吸入压力-0.7 bar, 喷射压力 1.4 bar, 真空度90%，蒸发温度48℃，加装后，排出压力3.9 bar, 吸入压力-0.3 bar（接驳口位于吸入压力表与泵的吸入口之间）, 喷射压力 2.3 bar, 真空度95%，蒸发温度43℃，满载工况，泵排出压力基本达到说明书的要求，但吸入压力仍是负压，若补充少量的水，可改善负压状态。造水量比原来提高了5 T/d，由原来的19 T/d，达到24 T/d（无论压载或满载）。此举有效地降低了海水泵的吸入真空度，减少了空泡腐蚀，从而延长了海水泵叶轮的使用寿命。同时，因提高了喷射压力，造水机的真空度提高，显著地降低了蒸发温度，冷凝器及加热器的结垢减少，进而拆检冷凝器及加热器的次数降低（图五）。

图五

2.办法之二：从主海水泵吸入滤器上的小盖板，引出/接驳一条通径￠80mm的管，即与原来海水管一样管径，两条海水管在泵前汇合，连接到一条通径￠100mm的管，接到泵的吸入口，加装此管后，泵的吸入压力在空载时得到极大的改善，吸入压力变成0.1bar,排出压力达4.8bar,喷射压力达2.7bar。满载时，注意控制新加装海水管阀门的开度，如果开度过大，将导致海水泵的马达电流过大，超过额定电流（控制马达电流不超42A）。关闭该阀，满载18.0m的吃水，亦即吸入压头有13m，理论上，若流量足够，泵前吸入压力应是1.3bar。实际中，泵的吸入压力还会出现-0.1~-0.2bar的真空，印证了前面所述。即吸入管太长，阻力过大，管径不足，从而导致这一结果。这里就引申出了一个问题，泵的功率与马达的功率不匹配（泵的功率大于马达的功率，叶轮是原厂件），这就解释了为什么泵的吸入端通径是￠100mm，安装的海水管通径是￠80mm，泵前一段管是异径管，通径由80mm变为100mm，然后与泵连接。估计是空载与满载难以兼顾，才如此安排。

原稿作者：中远海运船员管理有限公司广州分公司严波老轨 编辑整理：孟祥明

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