|
0 引言 GEA-Westfalia Separator 公司属于 MG 集团，是一家德国公司，公司的最初产品是 1893 年生产的 Westfalia 手摇牛奶离心机，在 1931 年公司制造出了自己的第一台自动排渣离心机。随着产品的升级，该公司的产品在食品制造、医药、船舶等领域得到了广泛的应用。船舶应用主要是燃润油分离系统，GEA-Westfalia Separator OSD 系列分油机产品。 由于分油机的高速旋转，杂质、水分所受的离心力是其自身重量的几千倍或更高，分油机正是用这种原理工作的，其优点是净化时间短、流量大、效果好。本文特作介绍，以便让轮机人员深入了解此类分油机，更科学地对其进行管理。 1 GEA-Westfalia Separator 分油机特点 1）本分油机是全排渣式分油机。首先，因供油三通阀频繁动作，故应加强维护。其次，只要进油三通阀功能正常、置换水量合适，就不存在排渣跑油问题； 2）不管是自动排渣还是手动排渣，每次排渣信号发出后，均进行两次全排渣； 3）电机驱动、皮带传动，转速高达 10 000r/min左右，因转速较高，故能产生更大的离心力，相对于低转速分油机，其尺寸小，分离量大，工作效率高； 4）通往分离筒下部的供水管只有一根，分油、排渣时所需的操作水都由此管供给。这点和老式Alfa Laval 机型区别甚大，其分离桶下部一般有两路供水管，分别是密封水和排渣水； 5）分油机的空转时间勿超 15min，否则会导致分离部件过热； 6）分油机和油渣柜之间有一只蝶阀，启动分油机之前先开此阀（联锁），停机后关闭，可防止油渣柜的油气上窜，减少对分油机的腐蚀； 7）燃油分油机（OSD18-0136-067）可净化密度为 1 010kg/m3 （15℃）的重质燃油，而净化不同密度燃油时，不受低密度限制，取消了比重环，属于无比重环式分油机，这给使用和操作者带来了较大的方便。滑油分油机（OSD18-91-067）因所分油密度比较固定，是属有比重环式分油机； 8）分油机底壳油位。一般机械的底壳油位规定是运行时在观察镜的二分之一到四分之三之间而本分油机的油位要求是在分油机停止时，观察镜的油位在三分之一到二分之一之间，运行时观察镜的油位基本上是满的。 2 向心泵 位于分油机的出口，作用是排出分油机内部的油和水，它的结构与常见的离心泵叶轮相仿，但工作方式与离心泵相反。工作时向心泵固定在出口管 路上，通过分离筒的高速旋转使液体在泵外围形成高速旋转的液环，液环的厚度与出口压力成正比，高速旋转的液体进入向心泵叶后，使液体产生向心力并沿泵轴方向流出。从能量守恒的角度讲，向心泵实现了液体由动能（速度能）到压力能的转换，当然如克服摩擦力等会有一些速度能的损失。 本机型（GEA-Westfalia Separator OSD）把向心水泵叫做感液泵（Sensing liquid pump），之所以这样称呼，是因为它具有把混合液排到水量检控系统（WMS）的作用而得名，其实就是向心水泵。 3 与自动排渣系统相关水孔的位置和作用 在这里介绍一下与自动排渣系统相关水孔的位置和作用，说明书中几乎没有提及这点。第一处见图 1 进水孔分布图  图中可见分离桶底部有 4 个水孔，孔（1）、（2）对称分布在远离底部中心处，通向滑动活塞的下部；另外两个孔（3）、（4）对称分布在靠近底部中心处，通向环形活塞的下部，这样的设计，是为了保证进来的水在离心力的用下先通过孔（1）、（2）进入滑动活塞下部，使其与上盖形成密封空间。 第二处见图 2 池水孔示意图  泄水孔直径约 1mm，进水孔直径约 4mm，这样的设计，即能保证进排渣水时，环形活塞被托起，又能保证断排渣水时，环形活塞下部的水被甩出。从而保证了环形活塞的上下移动，实现排渣功能。 第三处见图 3。  为了保证环形活塞能够正常上行，漏入环形活塞和 CLOSING CHAMBER BOTTOM 之间的水必须设法排出，为达到这个目的，在环形活塞和分离筒壁的相应位置开有直径约 1mm 的孔，能够使漏入的水被直接甩出或环形活塞上行时把水甩出，保证环形活塞正常上行。 4 对所需工作水的要求 在离心力一定的情况下，为了提高分离效果，增加待分离油的进机温度是一个很好的方法（燃油98℃、滑油 90℃），所以分油机的工作温度较高。再加上上述的水孔直径很小。所以为了防止水结垢，脏堵水孔，对水质就提出了较高的要求。要求如表 1 所示：  5 排渣过程  如图 4 所示，说明书对自动排渣过程的描述很简单，仅提到由电磁阀控制的水路（1）供水到空间（4），然后进入空间（8），把环形活塞托起，进而使滑动活塞下部空间（6）消失，最终使滑动活塞（3）下移，油渣和水被甩出。笔者曾对该分油机做过解体分析，现对排渣相关的部件。结合说明书将其工作过程描述如下，重点是排渣过程。 5.1 形成密封空间 当分油机达到正常转速后，电磁阀（19）动作，密封水进入底部空间。在离心力的作用下水被甩向外侧，通过图 1 中孔（1）、（2）进入滑动活塞的下部，滑动活塞被托起，其与上盖形成密封空间。 5.2 供水封水 电磁阀（22）打开 8s，水进入分离桶内部，甩向内壁，形成水封水。  5.3 分油 供油三通阀动作待分离油进入，开始分油。 5.4 排渣 以下三种情况分油机都会进行排渣。自动排渣；正常运行时按“START”按钮即手动排渣；排渣检控系统（SMS :sludge space monitoring system）发出排渣指令。排渣动作描述如下： 1）WAIT 5s 供油三通阀动作，待分离油被旁通，进口压力为 0Pa； 2）DISPLACEMENT 8s。图 5 中电磁阀（22）工作，水管（3）进水 8s，进置换水，进水量很重要，太少会造成净油的损失，太多的话水会经净油出口排出，污染净油； 3）WAIT AFTER DISPLACEMENT 5s，等待5s； 4）TOTAL-EJECTION 2s。参考图 5、图 6和图 7，供水电磁阀（19）打开 2s，水进入分离筒的底部。供水先被甩到外侧，因滑动底盘下部已有水，所以随着水的增多，其逐渐向中心聚集，经中心处的两个孔进入环形活塞（2）的下部环形活塞被顶起，滑动活塞下面的空间（6）消失，滑动活塞的上托力减小，破坏其原来的力系平衡，滑动活塞下移（滑动活塞下面的水会经水孔挤出至空间（4），和上盖分开，开始排渣。   为说明滑动活塞（3）上移关闭排渣口，结束排渣，需先做一种假设，即供排渣水期间排渣口一直开着。不管油渣的排出情况如何，排渣供水时间到，供水关闭，环形活塞下部的水经泄水孔（7）排出，活塞下移，空间（6）增大（4）内部的水空间（6），滑动活塞（3）被托起，结束排渣，排渣时间即是供水时间，大约 2s，也就是说供排渣水期间排渣口一直是开着的。 要证明上述假设正确与否，可让分油机达到正常转速后，手动打开电磁阀（19）2s，让滑动活塞上行形成密封空间，再手动打开水封水电磁阀 3s，水封水进入，模拟油渣，接着打开电磁阀（19）并一直开着，当听到排渣声，并看到有气流和水冲出，证明进行了一次排渣。此时手动供水封水并保持开着，如果上述判断正确，这时排渣口应一直开着，从排渣检查孔就能看到水封水被排出。但结果却相反，水封水没有从排渣口排出。这就充分证明“供排渣水期间排渣口一直是开着的”假设是不对的，换句话说“供水时间即排渣时间”是不对的。 相反通过上述实验恰恰可以证实排渣时间小于供水时间且小于 2s。 即使遇如分离片脏污、排渣口脏堵等，油渣没有在 2s 之内充分排出的特殊情况，系统也会在规定时间结束排渣，所以正常情况下排渣口的打开时间不会大于供排渣水的时间（约 2s） 总之，排渣口打开的时间小于等于供排渣水的时间； 5）WAIT AFTER EJECTION 5s。由于滑动活塞（3）及环形活塞（2）的上下移动，会影响到分油机的转速，在这里给出 5s 的时间就是让分油机恢复正常的转速； 6）TOTAL-EJECTION 2s。二次排渣。若第一次排渣时油渣已充分排出，那么仅环形活塞（2）上下移动，滑动活塞（3）不动作，排渣口不打开；若第一次排渣时油渣不充分，则再进行一次排渣； 7）SPEED RECOVER 10s。同 5）； 8）FILLING 8s。进水封水； 9）WAIT AFTER FILLING 5s。让水封水稳定下来，为进油做准备； 10）FEED VALVE OPEN。开始分油。 6 水量检控系统 WMS（water content monitoringsystem） 参照图 5，水量检控系统在分水机上作用一是排出从油中分离出的水，二是控制油水分界面的位置，所以此类型分油机无比重环。 工作过程：在分油机正常分油期间，电磁阀（7）周期开启，大概每分钟开启 3s。在开启期间，分离桶内的液体经上盖（13）上的孔（21）进入感液泵（11），后经管（9）→压力传感器（PT2）→水份检测器（5）→电磁阀（7）→节流孔（20），进入进油管路。水份传感器（5）利用油、水导电率不同的原理工作。如果水份传感器检测到是油流过时，电磁阀（7）周期启闭；如果水份传感器检测到是水流过时，电磁阀（8）开启、电磁阀（7）关闭，水被排至油渣柜。这样就使油水分界面的位置始终在上盖板（13）开孔的外侧附近，也可以说该孔控制了油水分界面的最小直径，防止油水分界面内移至分离片内部，造成分离效果下降、分离片脏污。另外，水的密度大于油的密度，只要水封水量合适，在离心力的作用下，油水分界面是不可能外移的。综上得知：孔（21）的位置决定了油水分界面的位置。上述即是该分油机可以取消比重环的原因，也是当该类型分油机作为分水机使用时，螺丝（21）必须拧下的原因。 7 油渣量检控系统 SMS（sludge space monitoringsystem） 参照图 5，用在分水机或分杂机上，其作用是检测分离桶内部油渣的数量，视情排渣。 工作过程：在分油机正常分油期间，电磁阀（7）周期开启，大概每分钟开启 3s。在开启期间，分离桶内的液体经上盖上部进入感液泵（11），后经管（9）→压力传感器（PT2）→水份检测器（5）→电磁阀（7）→节流孔（20），进入进油管路。当油渣与水、油分界面逐渐内移时，油渣会阻挡液体进入向心泵（11），因此压力传感器（PT2）会检测到低压信号并将信号传送到控制箱（10），控制箱（10）根据此信号发出排渣指令。 8 维护 如果水分传感器后面的管子堵了、电磁阀不能开启、水份传感器被油或杂质包裹等，就会导致分水机不排水，进而导致油水分界面内移，分离效果下降、分离片赃污，但这时仍能正常分油，不易被发现。所以建议每天记录燃油自清滤器的冲洗次数，冲洗次数上升，可以考虑分油机是否出了问题，同时观察、对比日用柜的放残量。 分油机上所有的“孔”很重要，所以分油机上的所有“孔”一定要彻底清通，尤其是分离桶底部通环形活塞的水道较长，不要用压缩空气吹吹就了事，如果这样水道会越来越窄，水量也会减小，久而久之分油机出故障是必然的。 9 总结语 通过对 GEA-Westfalia Separator 分油机从原理、特点，工作过程方面详细介绍了说明书上没有提到的一些部件内部结构及原理，还对排渣系统作了详尽的描述，也对分油机的维护提出了一些看法，这些有助于加深对此类分油机的理解、有助于对此类分油机的管理和维护。众所周知分油机是船舶重要的辅助设备之一，直接关乎着船舶能否适航，作为轮机管理者必须对它充分了解，通过科学维护保养使其正常、高效工作。为船舶的正常航行提供保障。 |
|
|
