CN109895986B - 一种用于开式水润滑尾轴承的润滑水装置及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于开式水润滑尾轴承的润滑水装置及其运行方法，该装置包括氧化器、压气机、海水除硫舱、海水供给泵、润滑海水舱和润滑海水供应泵，氧化器氧化来自废气总管的废气，将废气中的硫氧化物转化为二氧化硫，压气机压缩并输送被氧化后的废气，分别通过电动开度阀进入到海水除硫舱和润滑海水舱，海水供给泵入口连接海水沉淀舱，出口连接润滑海水舱，通过海水供给泵给润滑海水舱补充润滑海水，润滑海水供应泵用于抽取润滑海水舱内润滑海水供给尾轴尾管装置使用。本发明利用润滑海水舱参与废气脱硫，同时利用废气余热降低润滑海水中冰晶含量，降低摩擦，还利用脱硫过程降低润滑海水PH值，减弱其腐蚀性。

Description

一种用于开式水润滑尾轴承的润滑水装置及其运行方法

技术领域

本发明属于船舶领域，涉及一种船舶水润滑尾轴附属设备，具体涉及一种用于开式水润滑尾轴承的润滑水装置及其运行方法，能够在去除废气中硫氧化物的同时供给满足要求的轴承润滑水。

背景技术

绿色环保是未来船舶行业发展的大趋势，船舶在航行中的污染主要包括大气污染、油类污染、生活污水污染、垃圾污染。其中主要的污染就是大气污染和油类污染，船用重油的含硫量较高，所以大气污染中硫氧化物的危害较为严重，由于油水分离器的强制使用和严格管理，船舶油类污染以油润滑尾轴承泄露的滑油污染为主。针对硫氧化物的污染，国际海事组织制定了严格的排放法规，现在关于降低硫氧化物排放主要有两种方法，一种方法是使用硫含量较低的低硫燃油，另外一种是采用废气后处理工艺，但是低硫燃油的价格要比船用重油高得多、柴油机的相关系统也要进行繁琐的技术改造，这都限制了低硫油的推广应用。在此情况下，废气后处理的经济效益就具有相当大的优越性，在电厂广泛应用的海水除硫法对于船舶来说同样适用，海水除硫法是先利用氧化剂将废气中的硫化物全部氧化为二氧化硫，然后将氧化过的废气通入到海水，利用弱碱性的海水吸收二氧化硫，从而减少硫氧化物对大气的污染。对于油润滑尾轴承污染航行水域的问题，目前主要有两种解决方法，一种是使用环保润滑油，该种方法无法解决滑油泄露的问题，只是减少了对航行水域的危害，而且据多家船厂反映，使用环保润滑油的尾管轴承出现了高温报警以及轴承磨损的情况，说明环保润滑油润滑尾轴承的可靠性还存在问题；另一种解决方法是使用水润滑轴承，水润滑轴承可分为开式和闭式两种类型，对在洁净水域航行的船舶而言，开式水润滑轴承要优于闭式水润滑轴承，不过在极地等寒冷水域航行的船舶，由于海水中冰晶的存在，会使开式水润滑轴承的摩擦磨损加剧，可靠性和寿命下降，因此去除润滑海水中的冰晶非常重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：提供一种适用于使用开式水润滑尾轴承的寒冷水域航行船舶，能够在去除废气中硫氧化物的同时供给满足要求的轴承润滑水的装置及其运行方法。

为了上述解决技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于开式水润滑尾轴承的润滑水装置，其特征在于：包括氧化器、压气机、海水除硫舱、润滑海水舱和润滑海水供应泵，所述氧化器的入口与船舶上废气总管的相连，氧化器的出口与压气机的入口相连，压气机的出口分成两路，分别通过控制阀门和脱硫管道连接到海水除硫舱和润滑海水舱；所述润滑海水舱用于存储润滑海水，所述润滑海水供应泵入口与润滑海水舱相连，出口通过润滑海水进口管连接到水润滑尾轴承的尾轴尾管装置，通过润滑海水供应泵给水润滑尾轴承提供润滑海水。

作为改进，所述脱硫管道在润滑海水舱和海水除硫舱内均采用插底设置，润滑海水舱和海水除硫舱顶部均设有排气孔。

作为改进，所述润滑海水舱内设有水位自动调节装置，所述水位自动调节装置包括高位浮子开关、低位浮子开关、控制器、海水供给泵以及设于海水供给泵出入口的控制阀门，所述海水供给泵入口连接海水沉淀舱，出口连接润滑海水舱，通过海水供给泵给润滑海水舱补充润滑海水，所述高位浮子开关和低位浮子开关用于测量润滑海水舱内高低限液位信号，传递给控制器，通过控制器控制海水供给泵及其进出口的控制阀门实现润滑海水舱内自动补水。

作为改进，所述装置还包括控制器，所述润滑海水供应泵出口的润滑海水进口管上设有PH值传感器，所述润滑海水供应泵出口的润滑海水进口管上还设有用于检测所供给润滑海水性能的温度传感器、压力传感器以及冰晶颗粒度传感器，控制器根据PH值信号和冰晶颗粒度信号控制润滑水供给泵的排量和与润滑海水舱相连的废气调节阀的开度；根据温度和压力传感器的信号控制润滑海水供应泵的润滑海水供给量。

作为改进，所述润滑海水供应泵和海水供给泵为变量泵。

作为改进，所述压气机出口的控制阀门电动开度阀，所述海水供给泵进出口的控制阀门是电动开度阀或者电动开关阀。

一种上述在寒冷水域同时实现海水除硫与开式水润滑尾轴承润滑的装置的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）来自主机废气总管的废气首先经过氧化器，将其中的硫氧化物转化为二氧化硫，转化后的废气经过压气机压缩后通过控制阀门分别进入到海水除硫舱和润滑海水舱，与海水反应后的废气经过排气孔排入大气，形成废气的循环回路；

2）海水供给泵从海水沉淀舱抽取海水送至润滑海水舱，润滑海水供应泵从润滑海水舱中抽取润滑海水送至尾轴尾管装置，经过尾轴尾管装置后的润滑水流出舷外，形成润滑水的循环回路；

3）开启润滑海水供应泵、压气机及管路上的控制阀门，润滑水和废气在各自的循环中循环，控制器根据润滑海水舱上布置的高、低位浮子开关传送的电位信息，控制海水供给泵的启停、转速和其进出口阀的开关，根据尾轴尾管装置进口处的温度传感器、压力传感器、冰晶颗粒度传感器、PH值传感器和尾轴尾管装置上的温度传感器传送的信息，控制润滑海水供应泵的转速、海水除硫舱和润滑海水舱进口废气管路上的控制阀门的开度，使系统内润滑水的温度、压力、流量、PH值和冰晶颗粒数满足要求。

本发明与现有的技术相比，具有以下有益效果：

1）本发明能够有效去除润滑水中的冰晶颗粒，提高开式水润滑尾轴承在寒冷气候下的可靠性和使用寿命。

2）本发明充分利用了主机废气的余热，有利于降低船舶的EEOI指数。

3）本发明中水润滑尾轴承的润滑海水来自海水沉淀舱，能够充分利用物理沉降来减少润滑海水中的杂质，有效提高水润滑尾轴承的可靠性和寿命。

4）本发明装置中的润滑海水供应泵和海水供给泵均采用变频电机驱动，采用变速调节具有流量和压力调节范围广，响应迅速和能耗低的优点。

5）利用海水的天然碱性，使用海水除硫法，具有技术成熟、投资及运行成本低、维护管理方便和硫酸盐对环境无害的优点，而且能与在寒冷水域航行的使用开式水润滑尾轴承的船舶轴承润滑水的处理结合，在减少硫氧化物排放的同时提高了水润滑尾轴承的可靠性，实现多功能一体化。

6）利用氧化后的主机废气通入润滑海水中产生的H⁺中和海水中的OH^-，使得处理后的海水呈现中性，减少了对尾轴尾管装置的腐蚀，而且废气中颗粒物的主要成分是碳，这是一种良好的固体润滑剂，不会对尾轴承摩擦副造成不良影响。

7）海水除硫舱可以使用压载水舱，据电厂排放的酸性废水方面的研究，通入氧化后的废气后，压载水的PH值减低，呈现一定的酸性，酸性压载水在一定程度上可以抑制海洋生物的生存和生长，这对于防止海洋生物的入侵也有益处。

8）使用高低位浮子开关、温度传感器、压力传感器、冰晶颗粒度传感器、PH值传感器检测系统的相关参数，由控制器控制变量泵的启停、电动开关阀的开关、电动开度阀的开度，并传送至显示器和计算机供机舱人员监测处置，能够实现系统的智能化运行，减少机舱人员的工作量。

9）本发明控制器还可以与计算机和显示器相连，实现对装置重要设备运行状态的智能化监控。

附图说明

图1是本发明的润滑水装置结构示意图；

图中：1-氧化器，2-压气机，3-海水除硫舱废气电动开度阀，4.-海水除硫舱排气孔，5-海水除硫舱，6-海水供给泵出口电动开关阀，7-单片机，8-润滑海水舱废气电动开度阀，9-润滑海水舱排气孔，10-润滑海水舱，11-高位浮子开关，12-低位浮子开关，13-海水供给泵进口电动开关阀，14-海水供给泵，15-润滑海水供应泵，16-润滑水进口温度传感器，17-压力传感器，18-冰晶颗粒度传感器，19-PH值传感器，20-尾轴尾管装置温度传感器，21-显示器，22-计算机，23-尾轴尾管装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构、原理和工作过程作进一步的说明。

本发明是一种适用于使用开式水润滑尾轴承的润滑水装置，用于安装在寒冷水域航行的船舶上，能够在去除废气中硫氧化物的同时供给满足尾轴承水润滑的要求。如图1所示，该装置包括氧化器1、压气机2、海水除硫舱5、海水供给泵14、润滑海水舱10、润滑海水供应泵15、润滑水进口温度传感器16、压力传感器17、冰晶颗粒度传感器18、PH值传感器19、尾轴尾管装置23温度传感器20、尾轴尾管装置23、单片机7（即控制器）、显示器21、计算机22。所述氧化器1的入口与船舶上的废气总管相连，氧化器1的出口与压气机2的入口相连，氧化器1中的氧化剂可以将废气中绝大多数的硫氧化物转化为二氧化硫，压气机2的出口分成两路，分别通过控制阀门和脱硫管道连接到海水除硫舱5和润滑海水舱10；其中，海水除硫舱废气电动开度阀3连接到海水除硫舱5内，脱硫管道在海水除硫舱5内插底设置，海水除硫舱5顶部设有通往大气的海水除硫舱排气孔4，润滑海水舱废气电动开度阀8连接到润滑海水舱10，润滑海水舱10内的脱硫管道也是插底设置，润滑海水舱10的顶部设有连通大气的润滑海水舱排气孔9，来自废气总管的废气通过氧化器1后进入到压气机2中，被压缩后的废气通过两个电动开关阀和脱硫管道分别进入到海水除硫舱5和润滑海水舱10，最后从两个舱的排气孔排放至大气；海水供给泵14从海水沉淀舱抽取海水泵送至润滑海水舱10，润滑海水供应泵15从润滑海水舱10抽取润滑水送至尾轴尾管装置23，润滑水通过尾轴尾管装置23后排出舷外。

所述海水供给泵14入口通过海水供给泵进口电动开关阀13连接海水沉淀舱，出口通过海水供给泵出口电动开关阀6连接润滑海水舱10，通过海水供给泵14给润滑海水舱10补充润滑海水，本发明实施例中，润滑海水舱10内还设有水位自动调节装置，所述水位自动调节装置包括高位浮子开关11、低位浮子开关12、单片机7、海水供给泵以及设于海水供给泵14出入口的控制阀门，所述高位浮子开关11和低位浮子开关12用于测量润滑海水舱10内高低限液位信号，并将电位信息传递给单片机7，单片机7根据润滑海水舱10上布置的高位浮子开关11和低位浮子开关12传送的电位信息，控制海水供给泵14的启停、转速和其进出口阀的开关，实现润滑海水舱10内自动补水。

本发明实施例中，所述润滑海水供应泵15和海水供给泵14为变量泵，海水供给泵14也可以是非变量泵，其进出口阀门也可以是电动开度阀等其他形式的控制阀门。

单片机7根据尾轴尾管装置23进口处的温度传感器、压力传感器17、冰晶颗粒度传感器18、PH值传感器19和尾轴尾管装置23上的温度传感器传送的信息，控制润滑海水供应泵15的转速、海水除硫舱5和润滑海水舱10进口废气管路上的电动开度阀的开度。

所述润滑海水供应泵15出口的润滑海水进口管上设有PH值传感器19，通过PH值传感器19检测润滑海水舱10内PH值，通过两路脱硫管道上的控制阀门控制进入润滑海水舱10内氧化废气量来调节润滑海水舱10内PH值。所述润滑海水供应泵15出口的润滑海水进口管上还设有用于检测所供给润滑海水性能的润滑水进口温度传感器16、压力传感器17以及冰晶颗粒度传感器18，所述尾轴尾管装置23上设有尾轴尾管装置温度传感器20。

单片机7根据尾轴尾管装置23进口处的润滑水进口温度传感器16、压力传感器17、冰晶颗粒度传感器18、PH值传感器19和尾轴尾管装置23上的尾轴尾管装置温度传感器20传送的信息，控制润滑海水供应泵15的转速、海水除硫舱5和润滑海水舱10进口废气管路上的电动开度阀的开度，从而调节润滑海水供应质量，比如温度，压力、PH值以及冰晶颗粒度。

本发明利用氧化后的主机废气通入润滑海水中产生的H⁺中和海水中的OH^-，使得处理后的海水呈现中性，减少了对尾轴尾管装置23的腐蚀，而且废气中颗粒物的主要成分是碳，这是一种良好的固体润滑剂，不会对尾轴承摩擦副造成不良影响。

本发明工作原理如下：

氧化器1氧化来自废气总管的废气，将废气中的硫氧化物转化为二氧化硫，压气机2压缩并输送被氧化后的废气，一路通过海水除硫舱废气电动开度阀3进入到海水除硫舱5，另一路通过润滑海水舱废气电动开度阀8进入到润滑海水舱10，通入的废气中的二氧化硫被海水吸收，剩余的废气通过海水除硫舱排气孔4或润滑海水舱排气孔9排至大气。通过控制润滑海水舱废气电动开度阀8开度，可在润滑海水的PH值为中性的条件下去除海水中的冰晶。润滑海水舱10中的海水供给泵14为变量泵，从海水沉淀舱吸取经过物理沉降的较为干净的海水，泵送至润滑海水舱10，海水供给泵14的进口和出口的阀门均为电动开关阀，分别为海水供给泵进口电动开关阀13和海水供给泵出口电动开关阀6。润滑海水舱10上布置有高位浮子开关11和低位浮子开关12，用于检测润滑海水舱10的水位，两个浮子开关将水位的物理信号转化为电信号，传送至单片机7，单片机7根据浮子开关传送的信息控制海水供给泵14的启停和转速，以及海水供给泵进口电动开关阀13和海水供给泵出口电动开关阀6的开关。润滑海水供应泵15是变量泵，从润滑海水舱10抽取处理过的海水，泵送至尾轴尾管装置23，润滑和冷却尾轴承，然后从尾轴承的尾部排至船外。在尾轴尾管装置23前的润滑海水进口管上安装有润滑水进口温度传感器16、压力传感器17、冰晶颗粒度传感器18和PH值传感器19，在尾轴尾管装置23上布置有一个尾轴尾管装置23温度传感器20，这些传感器将检测到的信号传送至单片机7进行处理，单片机7根据接收到的信号和温度、压力、冰晶颗粒度、PH值的人为设定值之间的偏差，控制润滑海水供应泵15的驱动电机的转速、润滑海水舱废气电动开度阀8和海水除硫舱废气电动开度阀3的开度，从而使相关参数（比如润滑海水舱10内PH值、润滑海水的温度、压力和颗粒度）稳定在设定值附近。单片机7同时还将接收到的信号传送至显示器21和计算机22，供机舱管理人员监测和处理，减少工作人员的工作量，实现参数的智能实时监控，提高装置的可靠性。

需要指出的是本发明中高低位浮子开关可用液位遥测系统替代，实时显示液位，并传送至单片机控制。

单片机7也可用其它形式的控制器替代，海水除硫舱5根据需求可以是多个串联，进而提高除硫效果，当海水除硫舱5中水的酸度过高时还可以通过添加排液泵排出舷外并补充新的海水；氧化器1前的废气还可以来自船舶上的废气余热回收装置；水洗后的废气还可以有其他用途；废气还可以与其他加热装置并联对润滑海水进行加热，本发明实施例中提到的海水沉淀舱为船舶上已有的常规设备，其形状和结构不对本发明技术方案实施例造成影响，因此不再赘述。需要指出的本发明实施例中海水供给泵出口电动开关阀6仅仅是一种举例说明，其也可以用电动开度阀替代。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于开式水润滑尾轴承的润滑水装置，其特征在于：包括氧化器、压气机、海水除硫舱、润滑海水舱和润滑海水供应泵，所述氧化器的入口与船舶上的废气总管相连，氧化器的出口与压气机的入口相连，压气机的出口分成两路，分别通过控制阀门和脱硫管道连接到海水除硫舱和润滑海水舱；所述润滑海水舱用于存储润滑海水，所述润滑海水供应泵入口与润滑海水舱相连，出口通过润滑海水进口管连接到水润滑尾轴承的尾轴尾管装置，通过润滑海水供应泵给水润滑尾轴承提供润滑海水；

所述润滑海水舱内设有水位自动调节装置，所述水位自动调节装置包括高位浮子开关、低位浮子开关、控制器、海水供给泵以及设于海水供给泵出入口的控制阀门，所述海水供给泵入口连接海水沉淀舱，出口连接润滑海水舱，通过海水供给泵给润滑海水舱补充润滑海水，所述高位浮子开关和低位浮子开关用于测量润滑海水舱内高低限液位信号，传递给控制器，通过控制器控制海水供给泵及其进出口的控制阀门实现润滑海水舱内自动补水。

2.如权利要求1所述的润滑水装置，其特征在于：所述脱硫管道在润滑海水舱和海水除硫舱内均采用插底设置，润滑海水舱和海水除硫舱顶部均设有排气孔。

3.如权利要求1所述的润滑水装置，其特征在于：所述装置还包括控制器，所述润滑海水供应泵出口的润滑海水进口管上设有PH值传感器，所述润滑海水供应泵出口的润滑海水进口管上还设有用于检测所供给润滑海水性能的温度传感器、压力传感器以及冰晶颗粒度传感器，控制器根据PH值信号和冰晶颗粒度信号控制润滑水供给泵的排量和与润滑海水舱相连的废气调节阀的开度；根据温度和压力传感器的信号控制润滑海水供应泵的润滑海水供给量。

4.如权利要求1所述的润滑水装置，其特征在于：所述润滑海水供应泵和海水供给泵为变量泵。

5.如权利要求1所述的润滑水装置，其特征在于：所述压气机出口的控制阀门为电动开度阀，所述海水供给泵进出口的控制阀门是电动开度阀或者电动开关阀。

6.一种权利要求5所述的润滑水装置运行方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）来自主机废气总管的废气首先经过氧化器，将其中的硫氧化物转化为二氧化硫，转化后的废气经过压气机压缩后通过控制阀门分别进入到海水除硫舱和润滑海水舱，与海水反应后的废气经过排气孔排入大气，形成废气的循环回路；

2）海水供给泵从海水沉淀舱抽取海水送至润滑海水舱，润滑海水供应泵从润滑海水舱中抽取润滑海水送至尾轴尾管装置，经过尾轴尾管装置后的润滑水流出舷外，形成润滑水的循环回路；

3）开启润滑海水供应泵、压气机及管路上的控制阀门，润滑水和废气在各自的循环中循环，控制器根据润滑海水舱上布置的高、低位浮子开关传送的电位信息，控制海水供给泵的启停、转速和其进出口阀的开关，根据尾轴尾管装置进口处的温度传感器、压力传感器、冰晶颗粒度传感器、PH值传感器和尾轴尾管装置上的温度传感器传送的信息，控制润滑海水供应泵的转速、海水除硫舱和润滑海水舱进口废气管路上的控制阀门的开度，使系统内润滑水的温度、压力、流量、PH值和冰晶颗粒数满足要求。

Images