船用真空集污系统设计.pdf

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1、第42卷第3期2013年06月船海工程SHIP＆0CEANENCINEERINGV01．42No，3Jun．2013DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2013．03．016船用真空集污系统设计李小军1，俞恒毅2(1．中国舰船研究设计中心，武汉430064；2．浙江省边防总队海警一支队，浙江温州325401)摘要：介绍船用真空集污系统中真空泵、真空罐、控制系统、真空管系的参数选取和设计方法，提出船用真空集污系统在设计与选用过程中的注意事项等。关键词：真空集污；真空机组；控制系统；真空管路；设计中图分类号：U664．9文献标志码：A文章编号：1671-7953(2013)

2、03-0061-04船用真空集污系统是指以真空抽吸的方式收集船上生活污水(黑水和灰水)的系统，相比传统重力水冲洗的方式，这项技术不但能节约用水，保护环境，而且具有管径相对较小、管网安装方便、不易堵塞，经济性能好等优点，已在飞机、火车、船舶等交通领域得到了广泛的应用，对于空间十分宝贵的船舶而言，其技术优势显得尤其明显。1船用真空集污系统原理船用真空集污系统是一个完全密闭的排水系统，系统组成及工作原理见图1。诱气管图1船用真空集污系统原理系统是利用系统内外的气压差来实现生活污水的排空和传输的。系统利用真空机组在排污管路中形成一定的真空，在系统内部真空和外界大气压的作用下，真空洁具内的黑水和灰水克

3、服管道阻力排人真空收集箱或生活污水处理装置内，真空收集箱内的污水通过污水泵经收稿日期：2012—09—03修回日期：2012—10—15第一作者简介：李小军(1978一)，男，硕士，工程师研究方向：船舶机械研究与设计E-mail：zsqlxj@yahoo．com．cn国际通岸接头排至岸上或接收船舶，进人生活污水处理装置中的污水经处理达到排放标准后排至舷外01-2]。如图1所示，真空洁具连接在一套真空排水系统上，各洁具通过排污支管连接在一起后与排污主管(立管)相连。排污主管的末端与真空机组相接。真空机组用来在排污支管和排污主管内产生系统所需的真空，并将进入的污水排放到污水处理设备中。洁具内的污

4、水进入排污支管，通过排污主管和真空机组排放到船底舱设置的污水处理设备中。2船用真空集污系统设计2．1真空机组设计2．1．1真空泵的选取真空泵是真空机组的核心，其作用是产生真空、粉碎和排放污物。真空泵的抽吸能力可通过式(1)计算。Q=a·f·(n1Vl+n2v2)／1000(1)式中：p——系统所需的抽吸能力，m3／h；n——真空系统的泄露系数，一般为1．20～1．30，这里取1．25；卜真空容器的使用频次，按照IS015749—3—2004的设计要求，真空机组的总能力应满足每厕位每小时12次的峰值条件下的使用要求，取12次／h旧1；n，——真空马桶的数量；y．——使用一次马桶的耗气量，L／次

5、，一般为(45～60)L／次，取50L／次；忍，——灰水阀的数量；K——使用一次灰水阀的耗气量，L／次，一般为(60～80)I／次，取70L／次。61第3期船海工程第42卷2．1．2真空罐的选取真空罐用来增大真空管路的容积和储存空间，可大幅提升抽吸效果，减少真空泵的启动次数，有利于真空集污系统工作的稳定性。真空罐具有保持系统真空度和储存污物的功能，真空容器的容积％器按式(2)计算。％器=巧／叩一y管系(2)式中：U——系统真空调节量，其值根据真空容器的数量确定，具体参见表1Ho；卵——系统真空度从最大下降到最小的差值，真空系统的真空度一般控制在30％～60％，故卵为30％。％系——真空系统管

6、路的容积，L。表1系统真空调节量与真空容积数量系统真空容器数量／个5～1516～3031～50系统真空调节量／L300～400410～600610～800储存污水所需的容量按式(3)计算。‰污=b·m。t·五(gI+q2)(3)式中：‰污——储存污水容器的容积，L；6——容积裕度系数；m——船舶上的定员数量，人；卜一储污时间，当船上设有满足MEPC．159(55)决议的生活污水处理装置，t取0．5—1．0h，反之根据船舶连续航行时间确定；．^——每人人厕频次，取0．25次／(h·人)；q，——真空容器每次冲洗耗水量，取1．5L；g：——每次如厕产生的粪便量，取0．27L；真空罐容积取式(2)

7、、(3)计算结果的大值。2．2控制系统设计控制系统通过压力变送器检测管道压力，当管路真空度低于设定低值时(一0．03MPa)，泵站自动启动抽真空，将管路和真空罐的真空度提高至设定高值(初始设定一0．05MPa)时停止运行，此时系统进入等待状态。当有人使用完便器后，通过感应面板(或手动按钮)自动将信号传送给便器控制器，控制器首先控制排污阀上的水阀喷水以冲洗便盆，然后打开排污阀，利用管路内外的压差，将污物吸入真空