Судовые сепараторы

Реферат на тему:

Судовые сепараторы

Сепаратор отстойного типа СТВ-100 (рис. 1), предназначенный для очистки балластных и трюмных вод. Сепаратор работает в режиме проточного отстоя с производительностью не более 100 м³/ч. Объем отстойной полости сепаратора около 25 м³, продолжительность проточного отстоя при производительности 100 м³/ч равна 14 мин, а при производительности 50 м³/ч -- 28 мин. Рабочее давление в сепараторе составляет 2,5 кгс/см².

Корпус сепаратора сварной (из листовой стали) и состоит из двух частей: горизонтальной отстойной полости и вертикальной нефтесборной полости.

Сепаратор СТВ-100 оборудован автоматической системой слива отстоявшихся нефтепродуктов, в которую входят поплавковый датчик 5, управляющий золотник 10 и сдвоенный сливной клапан 13 с паровым сервоприводом 11. Имеющееся в сепараторе коалесцирующее устройство гидродинамического типа состоит из шести центробежных сопел 2. В уплотнительной камере коалесцирующего устройства расположены паровые подогревательные змеевики 1.

В отстойной полости сепаратора расположены: горизонтальная каскадная перегородка 8, отражательная перегородка 3, предотвращающая возмущения в нефтесборной полости, вызванные струйным характером выходящей из сопел воды; вертикальные гидравлические перегородки 7 и паровой змеевик подогрева 9.

В нефтесборной полости размещаются:

- поплавковый датчик системы автоматического слива отстоявшихся нефтепродуктов;

- решетка 6, служащая нижним упором для поплавка;

- змеевики подогрева 4.

Снаружи нефтесборной полости размещены пробные краники и термометр 12 для контроля температуры в нефтесборной полости. Выпуск воздуха из нефтесборной полости осуществляется вручную -- открытием клапана или через нефтесливную трубу.

Для управления работой подогревательных змеевиков сепаратор снабжен штатной арматурой. Контроль давления в сепараторе, а также пара в змеевиках осуществляется манометрами. На сепараторе установлен предохранительный клапан 14.

Рис. 1. Сепаратор СТВ-100

Работа сепаратора сводится к следующему. Загрязненная вода через входной патрубок входит в уплотнительную камеру и через сопла попадает в отстойную полость, по которой перемещается в горизонтальном направлении к выходному патрубку. За время нахождения воды в отстойной полости частицы нефтепродуктов под воздействием силы тяжести всплывают и собираются в нефтесборной полости, а освобожденная от них вода через сливной клапан направляется за борт. При накоплении отстоявшихся нефтепродуктов происходит переключение сливного клапана 13 в положение «Слив отстоявшихся нефтепродуктов»; при этом слив очищенной воды из сепаратора прекращается. После удаления из нефтесборной полости отстоявшихся нефтепродуктов клапан переключается в положение «Слив очищенной воды». Переключение сливного клапана осуществляется подачей пара в одну из полостей сервопривода 11 и регулируется паровым золотником в зависимости от положения поплавка 5. Соотношение объема и веса поплавка выбрано таким образом, чтобы при погружении в воду поплавок находился в крайнем верхнем положении, а при погружении в нефтепродукты опускался в крайнее нижнее положение. Поплавковый датчик 5, находящийся в верхней части сепаратора, связан системой рычагов с управляющим золотником 10. На рисунке золотник изображен в среднем положении, которое соответствует некоторому определенному уровню нефтепродуктов, условно показанному пунктирной линией. По мере скопления нефтепродуктов этот уровень снижается, а так как удельный вес нефтепродуктов меньше, чем воды, то поплавок при этом опускается. Золотник перемещается вниз и сообщает верхний канал пара с сервоприводом 11. Поршенек последнего, перемещаясь вправо, прекращает слив очищенной воды и открывает сливной клапан 13. Нефтепродукты сливаются в сборную цистерну обводненного топлива и масла. По мере удаления нефтепродуктов подъемная сила, действующая на поплавок, увеличивается, и он поднимается, перемещая золотник вверх. Когда золотник достигает среднего положения, подача пара к сервоприводу прекращается, но сливной клапан все еще остается открытым. Продолжая подниматься, поплавок поднимает золотник выше среднего положения; при этом пар к сервоприводу поступает по нижнему трубопроводу, поэтому сливной клапан закрывается и вновь начинается слив очищенной воды. Затем цикл повторяется.

Экипаж судна должен особенно тщательно следить за системами, обеспечивающими живучесть судна. Незнание систем и инструкций по их обслуживанию могут привести к порче груза и оборудования, потере судовых запасов (воды, топлива и т. д.), а также аварии.

Схемы всех систем должны быть вывешены в одном из коридоров судовых служебных помещений в рамках под стеклом на видном и освещенном месте. Не допускаются:

· наличие свищей и неплотностей трубопроводов;

· неисправность крепления;

· провисание пластмассовых труб (стрела прогиба не должна быть более диаметра трубы);

· неисправность ограждений и кожухов труб;

· неплотность закрытия клапанов, задвижек и другой арматуры;

· отсутствие ручек, а также рисок, показывающих направление прохода у пробковой арматуры;

· отсутствие отличительных планок с надписями и отличительных полос на трубопроводах (в соответствии с правилами окраски);

· нарушение изоляции и отсутствие протекторов в предусмотренных местах.

Все повреждения трубопроводов и их крепления следует устранять по мере обнаружения.

При низких температурах принимаются меры, предотвращающие замерзание трубопроводов и арматуры. Особое внимание следует обращать на техническое состояние и надежность действия трубопроводов продувания и обогрева кингстонов и забортной арматуры. Все контрольно-измерительные приборы и датчики автоматических устройств, установленные на трубопроводах, должны быть исправны и проверены (опломбированы); неисправные приборы должны немедленно заменяться.

Системы должны подвергаться систематическим осмотрам. Проверка и очистка приемных сеток, решеток, сточных и колодцев, грязевых коробок системы осушения и льяла в машинном и котельном отделениях производится по мере надобности, но не реже одного раза в сутки, в трюмах -- после каждой выгрузки и перед каждой погрузкой.

Проверка правильности показания системы дистанционного замера уровня жидкости по замерам футштоками осуществляется не реже одного раза в 6 мес. Осмотр отдельных узлов, проверка возможности открытия и закрытия всей арматуры (за исключением приводящей к потере живучести судна) производятся не реже одного раза в месяц. Внеочередной осмотр проводится после каждого морского и океанского перехода в штормовых или ледовых условиях.

Для исправного действия балластной и осушительной систем балластные отсеки судов, двойное дно, льяла должны содержаться в чистоте. Безотказная работа этих систем во многом зависит от того, насколько регулярно выбираются из льял обтирочные материалы, мусор, шлак, окалина и т. п., а также от исправного состояния сеток на приемных отростках в колодцах и льялах. При температурах ниже 0°С танк заполняют на 95%.

Измерительные и воздушные трубы необходимо поддерживать в хорошем состоянии. Краны мерительных труб, выходящие в машинно-котельное отделение и туннель гребного вала, должны быть расхожены и закрываться под тяжестью противовеса. Палубные пробки мерительных труб должны легко закрываться, а их втулки иметь разборчивые надписи. Гуськи воздушных труб должны закрываться крышками в штормовую погоду, а при операциях с цистернами быть открытыми. При отсутствии крышек гуськи закрывают деревянными заглушками или брезентовыми чехлами. Особенно тщательно необходимо следить за состоянием и плотностью фланцев, крепящих воздушные и мерительные трубы к настилу двойного дна, так как в случае их неплотности может быть подмочен груз или затоплен грузовой трюм.

Сепаратор предназначен для очистки от воды и механических примесей дизельного топлива и минеральных масел вязкостью до 350 мм3/С при температуре +50°С, не образующих с водой стойких эмульсий. Существует возможность использования сепаратора на автозаправках для очистки дизельного топлива, кроме этого проведены испытания по сепарированию смеси, состоящей из 13% нефтепродуктов и 87% воды, в результате чего получено очищение воды от нефтепродуктов от 0,064% до 0,0023%.

Выполнен в виде центробежного саморазгружающегося агрегата вертикального типа непрерывного действия с периодичной выгрузкой осадка на ходу машины. Конструктивные усовершенствования, касающиеся узла обгонной муфты, торцевых уплотнений барабана устраняют недостатки, сопутствующие аналогичной продукции в мире, значительно улучшают эксплуатационные возможности сепаратора.

Рис. 2. Устройство сепаратора:

1. Рукоятка впускного патрубка.

2. Смотровое стекло в узле выпуска масла.

3. Впуск жидкости для гидравлического затвора.

4. Впуск сепарируемой жидкости.

5. Выпуск очищенной жидкости.

6. Барабан сепаратора.

7. Распределительный клапан для воды.

8. Распределительный диск буферной воды;

9. Патрубок отвода шлама;

10. Муфта фрикционная.

11. Станина.

12. Амортизатор.

13. Регулятор расхода.

14. Впускной патрубок.

15. Крышка.

16. Откидной зажимной болт.

17. Приемник шлама.

18. Смотровая коробка.

19. Вертикальный вал.

20. Подшипник.

21. Датчик оборотов.

22. Заливка смазочного масла.

23. Тормоз.

24. Указатель уровня масла.

25. Колесо ведущее.

26. Слив смазочного масла.

Система автоматического управления сепаратором:

· пульт автоматического управления,

· бак буферной воды,

· теплообменник,

· клапаны управления разгрузкой и подачей нефтепродукта,

· датчики давления, температуры, вибрации

Сепарирование топлива осуществляется в сепараторах, действие которых основывается на отделении механических примесей и воды за счет центробежных сил, возникающих благодаря большой скорости вращения барабана. В системах топливоподготовки находят применение сепараторы дискового и трубчатого типа.

Сепараторы более ранних выпусков требуют периодической разборки и очистки вручную и поэтому для сепарирования тяжелых топлив, содержащих большие количества загрязняющих примесей, малопригодны. Особые трудности возникают при использовании таких сепараторов для очистки топлив, склонных к выделению асфальто-смолистых соединений. В современных сепараторах самоочищающегося типа периодическая очистка осуществляется автоматически, путем промывки горячей водой и сброса шлама в грязевую цистерну. Период между разгрузками барабана устанавливают опытным путем. Сигналом о необходимости разгрузки может служить появление водотопливной эмульсии в смотровом окне сливного патрубка, вызываемое заполнением грязевой полости барабана шламом и вытеснением водяного затвора.

Сепараторы в зависимости от настройки могут работать в режимах кларификации (отделение механических примесей) и пурификации (разделение топлива и воды с одновременным отделением механических примесей). Последний способ при очистке тяжелых топлив (в силу его универсальности является более предпочтительным. К достоинствам пурификации относится также возможность промывки топлива горячей водой, вводимой в сепаратор в количестве 3--4% топлива при температуре, на 3--5° превышающей температуру топлива. Промывка улучшает отделение механических примесей и способствует удалению из топлива водорастворимых солей золы.

Повышению эффективности очистки топлива в сепараторах способствуют снижение вязкости топлива за счет его подогрева перед сепаратором и сепарация с производительностью, не превышающей 0,3--0,5 от ее паспортного значения.

Верхним допустимым пределом подогрева топлива является температура кипения воды. Обычно не рекомендуется нагревать топливо свыше 95° (368 К). Для маловязких дистиллятных топлив замедленного коксования или термоконтактного крекинга температура подогрева не должна превышать 35--40°С (308--313 К). В противном случае возможно выделение из топлива в процессе его сепарации асфальто-смолистых соединений.

При работе сепаратора в режиме пурификации эффективность сепарирования зависит также от положения пограничного слоя представляющего собой границу раздела между топливом и водой. Нормально он должен располагаться у внешней кромки распределительных отверстий дисков и ни при каких обстоятельствах не должен проходить по отверстиям и тем более правее них. В первом случае будет наблюдаться торможение потока топлива на входе в диски, что приведет к резкому ухудшению сепарации, во втором -- в зону очищенного топлива будет поступать вода.

Эффективность сепарирования повышается, когда поверхность раздела отодвигается влево от отверстий, так как увеличивается эффективная поверхность дисков. Но в этом случае растет риск исчезновения (разрыва) водяного затвора и, как следствие, утечки топлива через водоотводной канал в грязевую цистерну. Регулировка положения пограничного слоя осуществляется с помощью гравитационной шайбы, устанавливаемой в верхней части корпуса барабана и оказывающей сопротивление выходу из него воды. Если установить шайбу с меньшим диаметром отверстия, давление воды на топливо в корпусе барабана сепаратора увеличится и пограничный слой переместится ближе к оси вращения. Поскольку давление в слое топлива зависит от его плотности, то для того чтобы обеспечить необходимое равновесие между топливом и водой при подборе диаметра регулировочной шайбы, нужно руководствоваться значением плотности сепарируемого топлива. Обычно этой цели служат номограммы или таблицы, помещаемые в инструкции к сепараторам.

Процесс кларификации применяют для очистки топлива, которое мало содержит или совсем не содержит воду. При этом удаляемые из топлива примеси скапливаются в грязевой камере, расположенной на периферии барабана. Барабан кларификатора имеет только одно выпускное отверстие (рис. 3). Гравитационные диски здесь не применяют, так как поверхность раздела жидких фаз не образуется. Поэтому барабан работает с максимальной разделяющей способностью, так как топливо подвергается воздействию максимальной центробежной силы.

Рис. 3. Продольный разрез барабана самоочищающегося сепаратора: I - удаление из барабана примесей, сепарированных из топлива; II - подвод рабочей воды, управляющей открытием и закрытием грязевой камеры барабана.

Тарелки барабана. Барабаны пурификаторов и кларификаторов содержат каждый по пакету конических дисков (тарелок). В каждом таком пакете может быть до 150 тарелок, отделенных одна от другой небольшим зазором (просветом). Процесс отделения примесей и воды из топлива происходит между этими тарелками. Ряды центрированных отверстий, расположенных в каждой тарелке около ее наружной кромки, служат для поступления в межтарельчатые пространства грязного топлива, т. е. топлива, подлежащего обработке. Под действием центробежной силы легкие компоненты (чистое топливо) перемещаются к оси вращения барабана, а вода и примеси (более тяжелые компоненты) отбрасываются к периферии барабана, т. е. к его стенкам. Вода и примеси образуют отстой (шлам), который движется к периферии барабана вдоль нижних сторон (поверхностей) тарелок.

Периодическая работа сепаратора. Некоторые сепараторы сконструи-рованы так, что имеют непродолжительный период работы. Затем их выключают для очистки отсепарированных примесей (плотных частиц). После очистки тарелок и удаления шлама из барабана сепаратор опять включают. При такой периодической работе используются барабаны двух различных конструкций: длинный узкий и короткий широкий барабаны. Для сепараторов с узким барабаном требуется очистка после непродолжительного периода работы. Для этого барабан необходимо разбирать. Очистка такого узкого барабана, не имеющего пакета тарелок, намного проще, чем барабана с тарелками. Сепаратор с широким барабаном и с тарелками можно чистить на месте, хотя и имеются дополнительные трудности в очистке пакета конических тарелок.

Непрерывная работа сепаратора. Сепараторы с широкими барабанами современных конструкций могут эффективно работать в течение длительного периода. Это достигается путем выброса (выстреливания) через определенные промежутки времени шлама из барабана. Шлам скапливается по периферии барабана в процессе непрерывной его сепарации из топлива. Через определенные промежутки времени шлам выбрасывается из барабана наружу, прежде чем он начнет отрицательно влиять на процесс сепарации топлива. В начале процесса выброса шлама (автоматическая очистка барабана) подачу топлива в сепаратор прекращают и топливо, оставшееся в барабане, удаляют впуском промывочной воды. Вода заполняет гидравлическую систему, расположенную в нижней части барабана, и открывает пружинные клапаны. Затем под воздействием воды движется вниз подвижная нижняя часть барабана. В результате этого открываются выпускные окна, расположенные по периферии барабана в его средней части. Шлам выталкивается через эти окна центробежной силой. Затем под воздействием воды поднимается подвижная часть барабана опять вверх (в исходное положение). В результате этого выпускные окна закрываются. Затем в барабан подается вода для восстановления жидкостного уплотнения (водяного затвора), необходимого для процесса сепарации. После этого возобновляют подачу в сепаратор необработанного топлива и процесс сепарации продолжается.

Выброс шлама длится всего несколько секунд и сепаратор при этом работает непрерывно. В существующих конструкциях сепараторов применяются разные способы удаления шлама из барабана, например полное удаление, частичное управляемое удаление и т. д. При частичном управляемом удалении подачу топлива в сепаратор не прекращают и весь шлам выталкивается. При этом процесс сепарации непрерывен. Какой бы метод сепарации не применялся, но сепаратор должен быть устроен так, чтобы процесс удаления шлама осуществлялся или вручную, или посредством автоматического программного регулятора (таймера).

Техническое обслуживание сепаратора. Барабан и пакет тарелок нуждаются в периодической очистке, если сепаратор сконструирован без подвижных поршневых затворов, т. е. с несамо-очищающимся барабаном. При разборке барабана должны быть приняты меры предосторожности. Следует пользоваться только специальным инструментом, предназначенным для этой цели.

Нужно учитывать, что у некоторых деталей сепаратора имеются резьбы левого вращения (против часовой стрелки). Барабан является точно сбалансированным устройством, имеющим высокую частоту вращения. Поэтому все его детали должны быть тщательно осмотрены и подогнаны.

Сепарация смазочного масла циркуляционных систем дизелей. Смазочное масло при циркуляции в дизеле загрязняется частицами изнашивающихся деталей, продуктами сгорания топлива и водой. В данном случае для непрерывного удаления из масла этих примесей применяются центробежные сепараторы, работающие по принципу пурификации.

Пропускание большого количества масла, циркулирующего в системе, т. е. всего потока масла, будет стоить слишком дорого. Поэтому применяется байпасная система, при которой загряз-ненное масло забирается из нижней части картера сточной масляной цистерны, в отдаленном от всасывающего патрубка месте и возвращается очищенным в месте, расположенном вблизи от всасывающего патрубка. Так как это байпасная (перепускная) система, то следует руководствоваться принципом: меньшая загрязненность масла, содержащегося в циркуляционной системе, будет при работе сепаратора со значительно меньшей производительностью по сравнению с паспортной (максимальной).

По желанию можно принять схему очистки масла с промывкой его водой во время сепараци. Однако некоторые масла содержат водорастворимые присадки, которые будут утеряны, если такое масло промывать водой.

Преимущество промывки масла водой в процессе сепарации заключается в том, что происходит растворение и удаление водорастворимых кислот, улучшается процесс сепарации, так как плотные частицы увлажняются и непрерывно обновляется гидравлический водный затвор в барабане. Промывочная вода должна иметь температуру подогрева немного большую, чем температура масла.

Сепараторы являются важными элементами судовых энергетических установок. Они служат для очистки смазочных масел и топлива для двигателей и парогенераторов. На новых судах сепараторные установки полностью автоматизированы. Для защиты морской воды от вредных загрязнений, в основном от остатков масла, используются маслоотделители. Трюмная вода, содержащая просочившиеся остатки топлива, смазочного масла и другие примеси, проходит через трюмным насос, затем через маслоотделитель, в котором отделяются масло и все примеси, которые легче воды. Очищенная таким образом вода откачивается за борт. Принцип действия маслоотделителя показан на рисунке ниже. вода попадает в маслоотделитель, начинает вращаться и все глубже опускается во внутреннюю часть аппарата. При медленном движении воды в воронкообразных цистернах частицы масла отделяются, т. е. они поднимаются или под воздействием центростремительной силы собираются около оси маслоотделителя.

Литература

1. О.Г.Колесников, Судовые вспомогательные механизмы и системы, М.,Транспорт, 1977

2. А.Е.Богомольный, Судовые вапомогательные и рыбопромысловые механизмы, Л., Судостроение, 1971

3. Л.И.Токарев, Судовые электрические приборы управления, М., Транспорт, 1988

4. М.М.Баранников, Электрооборудование и вспомогательные механизмы промысловых судов, М., Агропромиздат, 1987