某船舶油水分离器的选型设计及技术改良

朱浩+刁正芳

（江苏南极机械有限责任公司）

摘 要： 随着国际海事组织（IMO）对水域环境的日益重视，涉及船舶防污染的各项法规条文相继生效并更新了相关要求。本文主要通过对船用油水分离器的组建构成及其工作原理做介绍，同时针对油水分离器的常见故障进行了深入分析，并通过两种类型油水分离器在各个的方面性能进行了对比，最终做出优化选择。并对在技术上进行了改良设计，使之使用性能更加优良。

关键词： 油水分离器；聚结器；气动三通阀

一、船用油水分离器的基本构成和工作原理及影响因素

1、工作原理

船用油水分离器原理主要有重力分离法、聚结分离法、过滤法和吸附法等。就现阶段而言，绝大部分船用滤油设备是采用重力分离法，同时配合或辅助聚结、过滤和吸附等方式。具体工作原理如下：首先，油污水通过进口进入集油室，然后粗大型油滴便会朝上浮动，继而进入集油室顶部，而油污水（含有小颗粒的）则会朝下流动，接着经过板式聚结器进行粗分离，最后相对较大的油滴形成，朝上浮动，集中到集油室，而剩下的油污水，则会通过过滤器、过滤掉机械杂质和一分部石蜡胶体，剩下的细微油粒会通过纤维聚结器的两极分离进行分离，分离出来后，会朝上浮动至集油室，最后，排放符合排放标准的水，如果超过了排放标准（>15ppm），污水排放自动停止装置会自动报警，并且将不符合排放标准的污水通过三通电磁阀的启闭自动泄放返送至船舶舱底。如果油位监测器检测到集油室的污油达到一定位置，则要启动排油污阀，将污油泵至污油柜中。

2、影响分离性能的因素

油水分离器的分离效果的好与坏，与其本身结构，污水中的油类品种及其含油量、污水泵类型、流量、工作压力有关，而这些因素一般不太好改变，因此总结下来从管理的角度上看，造成水中含油量高的原因有：

（1）排油控制系统失效，分离出的污油未及时排出，连同排出的水一起流出分离器；

（2）吸附材料的使用性能将决定最终的水中的含油量，因此吸附材料的使用性能下降或失效时；

（3）污水螺杆泵橡胶衬套磨损，容积效率下降，使油水乳化，分离效率下降时；

（4）分离温度下降或过高，使油的粘度过大或者过小；

（5）分离器内部太脏；

二、CYF-B型和ZYF型油水分离器各方面性能对比

1、两种油水分离器的性能对比

（1）相同点

CYF-B型和ZYF型油水分离器，这两种油水分离器的分油基本工作原理是相同的，都是先后经过重力分离和聚结分离进行两级分离。而且两种类型的油水分离器的排放量都能达到标准要求，所以在民用船舶上都有应用。

（2）不同点

但是两者在分油器的结构上却有很大差异，油污水进入油水分离系统的过程也大不一样。主要区别有以下几点：

①泵对污油水的搅拌和使用寿命

CYF-B型油水分离器分离污油水时，油污水要先经过泵。经过泵的抽吸和搅拌（不论是单螺杆泵还是电动柱塞泵），都会将原来油污水中大的油滴搅拌成细小的油滴，使污油乳化，从而增大了分离的难度。而对于ZYF型油水分离器，采用后置污油水泵，先对分离筒抽真空，这样油污水没有经过泵直接进入分离筒，从而避免了对油污水的搅拌作用。因此ZYF型油水分离器分离精度要比CYF-B型油水分离器高，更容易达到排放标准。同时，由于泵的后置泵吸入和排出的都是污染度很小的清水，减少了泵磨损，故障率降低，泵的使用寿命更长。

②分离效果-气浮分离效应

气浮分离是从水中除油的一种常用方法：在一定方法下让一部分气体溶于水，形成气溶水。然后采用突然降压，快速释放产生的大量微细气泡粘附于经过混凝反应水中的油花上，使絮体上浮，从而迅速除去水中乳化油，达到净水除油的目的。油污水中溶入一定的空气，可以看作是气溶水。ZYF型油水分离器工作时分离筒内处于真空状态，油污水进入分离筒，相当于压力突然下降，油就会迅速被水中的气体带离到水面，在真空状态下进行重力分离，从而避免了油被乳化。由于CYF-B型油水分离器中的污油水没有压力变化，因此没有气浮分离效应，污油的乳化程度增大，使分离难度增加。

③聚结器冲洗清洁效果

油水分离器工作一段时间后，分离器的聚结器和滤器都会受到污油水的污染。如果不及时加以清洗，就会影响分离效果，达不到排放标准。对于CYF-B型油水分离器，当聚结器脏污时，可以打开蒸汽冲洗喷嘴对板式聚结器组和两个纤维聚结器利用高温高压的蒸汽进行冲洗。这种冲洗方式是顺着污油水流动的方向进行的，再加上板式聚结器比较容易脏污，且板的表面很容易附着粘稠的污油，冲洗清洁效果比较差。因此在正常使用中CYF-B型油水分离器的聚结器清洁会很频繁。

而对于ZYF型油水分离器的冲洗则是：海水先后经过阀和气动三通阀，经过泵后通过气动三通阀，经分离筒的底部进入，对两级聚结器分离器先后进行清洗，最后经过喷口，气动三通阀排出。因为海水冲洗路线和油污水进入分离筒的路线相反，因此称为反冲洗。反冲洗清洁聚结器的效果要比顺冲洗好的多，而且不会堵塞。因而ZYF型系列油水分离器的聚结器使用寿命很长，拆洗周期可达2年。

④加热方式对比

CYF-B型油水分离器采用的蒸汽加热方式，虽然在一定程度上节约了能量，但也大大增加了蒸汽管路的长度和敷设管路的难度，同时由于蒸汽管路的绝热包扎和可能存在的泄露，更增大了蒸汽管路的初装费用和管理难度。因此油水分离器使用蒸汽加热方式越来越少。

ZYF型油水分离器采用的是电加热，相比蒸汽加热更可靠，设计和管理更简单，同时也达到良好的加热效果。

2、优选类型

通过对CYF-B和ZYF两种类型的油水分离器的比较，不难发现ZYF型油水分离器分离具有分离精度高、泵和聚结器的使用寿命长、设计和管理简单方便、重量轻等性能。但是后者的价格要高。ZYF型的油水分离器虽然取消了蒸汽加热和复杂冗长的蒸汽管路，却增加了气动控制管路。但相比于蒸汽管路，气动控制管路更容易设计和管理。通过反复的论证和性价比的计算，最终确定ZYF型的油水分离器更适合现代化船舶的设计观念。从而船舶最终选择设计使用ZYF型的油水分离器。

3、设计改良

ZYF型的油水分离器系统，为节省管路采用了很多气动三通阀，这就要求设计很多气动控制管路。这些空气管路的存在不仅占用了机舱的空间，同时也会造成空气泄露从而导致气动控制失效的可能。另外由于控制空气管路很长，遭受污染的機率增多，使气动阀的故障率升高，增加了维护频率。因此使用电动控制代替气动控制，用电磁三通阀来代替气动三通阀。在电动控制中，自动控制的精准度提高，电路的敷设要比空气管路要容易的多，这样不仅减少了设计成本，更重要的是电动控制更加直接、可靠、灵敏。

三、结束语

船舶机舱油水分离器是船舶防止海洋污染的重要设备，在防止船舶对海洋环境造成污染的过程中发挥着至关重要的作用。提出某船舶油污水处理装置的选型设计和技术改良的方法，这对防止并有效控制船舶污染，维持船舶健康运营将有着至关重要的作用，同时在类型优胜略汰的规则下，达到了国内外排放标准，操作简单，性价比高，是现代船舶适应科技发展的体现和需求。

参考文献

[1] 魏栋，吕辉笔.船舶机舱油水分离器排油监控系统的PSC检查[J].中国海事，2014（04）.

[2] 白道光.船舶污水处理技术及其发展趋势[J].上海造船，2006（02）.