船舶5PPM油水分离器分析

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　　摘 要：本文介绍了防污染设备的分类，并针对船舶安装的防污染设备，阐述了防污染设备的主要组成和各部件功能，描述了防污染设备的启停操作过程，并根据防污染设备的工作原理和实际情况，提出了防污染设备使用中常出现的问题，并对应提出解决方案，给出了防污染设备的日常维护保养和管理建议，对5PPM油水分离器的推广和使用有一定的指导意义。
　　关键词：油水分离器;PPM;折射率;维护保养
　　随着人类对海洋环境重要性认识的提高，国际海事组织制定相应公约，即：?73/78防污染公约或MARPOL73/78?，该公约有效地控制了由海滩事故、操作性排放以及人为因素造成的海洋污染，对保护海洋环境起到积极作用，公约有六个附则，附则Ⅰ：防止油污规则;附则Ⅱ：控制散装有毒液体物质污染规则;附则Ⅲ：防止海运包装有害物质污染规则;附则Ⅳ：防止船舶生活污水污染规则;附则Ⅴ：防止船舶垃圾污染;附则Ⅵ：防止船舶空气污染规则，为满足附则Ⅰ防止油污染的规定，油水分离器应运而生;
　　1 防油污染设备的种类
　　油水分离器的最简单分类是PPM 分类，分为15PPM和5PPM油水分离器。目前船舶用的最普遍、最广泛的是15PPM，是?73/78防污染公约?附则Ⅰ强制要求的，随着人们对海洋环境保护意识的增强，排油控制逐渐从15PPM发展为5PPM（非强制要求）。按照排污设备的型号和厂家分类，实在太多，但不论哪一种型号和哪一厂家的生产的油水分离器，都具有相同的工作原理，利用油水的密度不同，对含油 的污水进行分离，干净的水排出舷外。
　　2 防污染设备的主要组成和各部件的功能
　　2.1 现以某科考船5PPM型油水分离器为例，进行分析和论证：5PPM油水分离器BilgeMaster-E2000cleandesign;制造厂：GEA Westfalia Separator Group Gmbh59299 Oelde  Gemany;分油机型号：WSE-20-01-037。 5PPM油水分离器的组成如图1：
　　螺杆泵（Frequency-controlLed feed pump with safety water fittings）、加热器（Pre-heater）、分油机（Self-cleaning WSE separator）、吸附滤器（Adsorption filter）、油分检测器（Oil monitor）、污油駁运泵（Sludge transfer P/P）、自动清洗滤器（Automatic filter 320um）减压阀（Pressure retaining valve）供给阀（Feed valve）、舷外排出阀（Overboard valve）等部件;管路分为：淡水管路、空气管路等;淡水管路：供给螺杆泵（Feed pump）、分油机（Purifier）、油分检测器（oil monitor）、冷却器（Cooler）;空气管路：供给气动阀件（valves）和污油驳运泵（Sludge transfer p/p）。除机械组成部分外，还有电器部分。
　　2.2  各部件功能描述：
　　（1）污水供给泵必须满足对液体的搅动最小，防止被泵送液体的乳化，一般选用螺杆泵或往复泵，污水泵提供从污水舱到分油机进口的动力，并保证一定流量;
　　（2）加热器（heater）给污油水混合物加热，经过加热后，增强分离效果;
　　（3）分油机（purifier）是主要设备，作用是：除去油污水中大部分油分和杂质，然后进入吸附滤器;进行油水的精分离;
　　（4） 吸附滤器（Adsorption filter）：精分离污油水作用，油污水经过分油机后，除去大部分油分和杂质后，进入到吸附滤器，除去剩余的部分油分和杂质。
　　（5） 油渣驳运泵（Sludge transfer p/p）：提供污水从小污油舱到污油舱的动力，污油泵的启停，受小污油柜的液位高低控制。
　　（6）油分检测器（Oil monitor）是系统的监工，检测排往舷外的污水是否达到标准（5PPM）。工作原理是：利用光在不同介质中的折射率和折射后的光的强度不同，对排舷外污水进行检测。
　　2.3 电器部分：包括控制电路和非控制电路两部分，控制电路（CPU）由6个模式组成：
　　2.3.1“ Overboard” 模式
　　此模式只有离最近的陆地大于15海里并且在航行中使用;“Overboard model” 控制排舷外污水阀的通断，当OMD检测到PPM值大于5时，关闭排舷外阀，使污水流回污水舱，避免造成环境的污染;当OMD检测值小于5PPM时，接通排舷外阀，干净的水排出舷外。其中“Flush OMD”模式，用来矫正OMD的零PPM值和冲洗OMD内部。（图2）。
　　2.3.2  “Automatic speed regulation，feed pump”模式
　　污水供给泵有两种模式，自动模式和手动模式。在手动模式时，按上下键控制泵的转速，调节泵的流量;在自动模式时，泵的转速是受排舷外污水的浓度（PPM），进行自动控制的，见图3。
　　2.3.3  “Tank clean model”模式
　　使用此模式的条件必须满足如下：①污水舱的液位接近最低液位;②离最近的陆地或者港口小于15海里;③排出舷外的污水中，乳化油或者杂质的含量较高;④当选择“Start up installation automatically model”，系统启动结束后，停留在“Tank clean model”;总之，“Tank clean model”主要是禁止不达标的污水排出舷外，保护海洋环境。
　　2.3.4  “Switch adsorption filter on and off manually”模式 　　此模式是选择吸附滤器的通断，仅在“BilgeMaster”的部分型号中存在，只能在“Overboard model”下能使用。其作用是污水在排舷外前，判断排舷外污水的浓度，根据污水中含油量，自动选择吸附滤器的通断。（见图2和4）
　　2.3.5  “CombiMaster”模式
　　油水分离器在此模式下，利用计量泵的自动启停，对小污水舱的油污水进行处理，这个功能在“Overboard ”模式下，严禁使用，并且只在含有“污油计量泵”的系统中存在。使用者在选择“CombiMaster”模式后，计量泵开始工作，排舷外阀关闭，污水舱阀打开，此时的油水分离器相当于“Tank clean”模式下的功用.控制显示屏上，显示“Sludge treated model - no overboard possible”，见图5。
　　2.3.6   “BilgeMaster model”模式
　　根据排放舷外污水的浓度（PPM），系统自动控制污水的排放。当选择“BilgeMaster”时，分油机自动进入排渣模式，排渣时间间隔自动调节为3600秒或可以手动调节排渣时间间隔，排渣结束后，油水分离器通过检测排舷外污水的浓度，自动控制排弦外阀的通断，避免污水的意外排放，保证海洋环境的安全。
　　3 油水分离器的启停步骤
　　3.1 油水分离器的启停分为两种方式
　　一种是：手动启停;一种是：自动启停。
　　油水分离器的型号是“BilgeMaster-E2000cleandesign”的分油机为例，“BilgeMaster” 型号油水分离器是典型的利用离心分离法的原理，根据含油污水中的油与水的密度差，当含油污水进入分油机后，利用分油机的分离筒高速旋转产生的离心力，使污油水在离心力的作用下分离;
　　3.2  油水分离器的手动启停
　　这种型号的油水分离器只存在手动启停模式，启动前，检查系统的控制部分和非控制部分，控制电路是否正常、分油机的油位、皮带、各个阀件的开关状态、螺杆泵吸口的滤器的清洁度等等。油水分离器的启动条件满足后，合上主电源（6）- 启动分油机（3）- 污水供给泵（4）- 加热器等主要部件（图6），最后在控制面板上，按下“Pro on”按键，系统顺利的启动。油水分离器的停止，按照启动的逆操作进行。
　　3.3  油水分离器的自动启停
　　油水分离器自动启动前的检查，启动条件满足后，按下“Unit on”（图7），油水分离器按照CPU设定程序启动。
　　4 常见问题和建议解决方案
　　4.1 油水分离器效果欠佳
　　“BilgeMaster-E2000cleandesign”型號油水分离器，处理含油泥等的污水，分离效果欠佳，增加工作量。
　　4.1.1 分油机除杂不完全
　　污油水经过分油机后，除去污水中大部分的油分和大颗粒的杂质，而污水中的溶解的其他成分（油泥等），无法去除掉;
　　4.1.2  污吸附滤器的脏堵原因
　　污水经过高速旋转的分油机后，部分与水的密度相近的杂质，经过分油机的高速搅拌，使得杂质更好的溶解在水中，无法分离。杂质会直接进入吸附滤器，使滤器脏堵。滤器的拆卸或更换，增加工作量和备件消耗。
　　建议：油污水在进分油机前，充分的沉淀，增加沉淀柜;在分油机的排出端，增加半透膜装置。
　　4.2 加热器缺少上、下泄放装置
　　4.2.1 加热器造成腐蚀
　　油水分离器停止运行后，加热器中会残留油污水，如果油水分离器长时间不用，在厌氧菌的作用下，油污水会在加热器内发酵，对加热器壳体和加热盘管产生腐蚀。
　　4.2.2 加热器内的气体无法卸放
　　油水分离器在第一次投入使用或者放空后，加热器内的存在的气体;还有加热过程中产生的气体等。建议：安装上、下放泄阀（全自动）。
　　4.3 吸附滤器的清洗不方便、不安全
　　油泥中含有苯系物、酚类、芘、蒽等有恶臭的有毒物质，以及铜、锌、铬、汞等重金属，对人体健康有害，滤器的清洗，需要专门的清洗工具和地点;清洗后的污水的怎么处理等。
　　建议：吸附滤器改装为自动旋转滤器，并且自带海水反洗冲洗装置;油水分离器在供给泵的吸口，加装海水或者淡水管路。
　　5“BilgeMaster-E2000claeandesign”型号油水分离器的维护保养和运行管理
　　5.1 油水分离器的维护保养
　　油水分离器的维护保养：①分油机的维护保养（机和电）;②污水供给泵滤器的清洁;③油分检测器滤器的检查和更换以及腔室的清洁;④减压阀的检查和清洁;⑤舷外转换阀的检查和保养;⑥控制箱内清洁和检查;⑦吸附滤器的拆解和清洗;⑧小污油柜液位传感器的检查和测试;⑨5PPM报警测试;⑩控制电路以及元件的检查。
　　5.2  油水分离器的运行管理
　　5.2.1 油水分离器运行前
　　（1）通知驾驶台，获得允许;记录油水分离器运行开始时，船舶的坐标，时间;
　　（2）油水分离器在运转前，测试5PPM报警、排舷外阀的转换是否正常;
　　（3）运转部件的检查：油水分离器的污水供给泵或者分油机的检查;
　　（4）控制电路的检查，污水舱和小污油柜的液位传感器的检查等;
　　（5）熟读油水分离器的说明书，熟悉各个部件的工作原理。
　　5.2.2 油水分离器运行中管理
　　（1）定期检查5PPM或者15PPM报警是否正常。当报警激活时，确定排舷外阀、污水供给泵或者分油机的动作情况。
　　（2）检查运动部件的震动。污水驳运泵或者分油机震动出现时，立即停止运转，进行检查。
　　（3）控制箱上电流、压力、阀的开关等的检查。如吸附滤器壳体上安全阀开启，表明滤器的脏堵;污水供给泵的吸口压力下降表明滤器的脏堵;分油机的电流过大，可能机械故障或者电器故障。
　　（4）定期测量污油舱和污水舱。根据污水舱的实际情况，确定合适的停机液位，严禁排空污水舱。
　　（5）油水分离器的泄漏检查。包括油、水 气、电等的泄漏检查。
　　（6）注意含有分油机的油水分离器的检查，如油位的高低和皮带的松紧等。
　　总之，油水分离器在运行期间，船舶值班人员应对其加强巡视。在应急情况下，立即停止油水分离器的运转，避免对海洋环境造成污染。
　　6 结束语
　　油水分离器作为船舶防污染的重要设备，船舶人员应该非常熟悉的掌握，油水分离器的工作原理、各部件的功能、操作，尤其懂得常见故障的排出。做好日常的维护保养工作，使设备保持随时可用。从油水分离器的发展过程（15PPM-5PPM），可以看出，人们对环境污染的认知性的提高。油水分离器在?73/78防污染公约?附则Ⅰ中，起到重要的作用;作为船舶人员，认真学习国际防污染规则，熟悉和掌握规则的内容，这样不仅满足国际公约的要求，也保护了我们的海洋环境，为造福人类做出贡献;鉴于人们保护海洋环境的决心，油水分离器的发展前景广阔，对于未来油水分离器的精度要求更高，向更精密的方向发展（0PPM）。
　　参考文献：
　　[1] 殷佩海，船舶防污染技术，大连海事大学出版社2000.
　　[2]张跃文、船舶管理 大连海事大学出版社、2012.91-105
　　[3]郭军武、李燕、刘宁、轮机英语.大连海事大学出版社.2012.133-141.
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