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隨著IMO《國(guó)際船舶壓載水及其沉積物控制與管理公約》D-2排放標(biāo)準(zhǔn)的生效，為了滿足MEPC.279(70)導(dǎo)則的要求，越來(lái)越多的國(guó)際航行船舶加裝了壓載水管理（處理）系統(tǒng)。

NB-4000型壓載水管理系統(tǒng)從屬于NiBallastTMBWMS系列，是江蘇南極機(jī)械公有限責(zé)任公司為滿足《國(guó)際船舶壓載水及其沉積物控制與管理公約》D-2排放標(biāo)準(zhǔn)而自主開(kāi)發(fā)的一種全新壓載水管理系統(tǒng)。NB-4000管理系統(tǒng)主要由濾器單元、膜分離單元、制氮裝置、控制單元、出口流量調(diào)節(jié)閥、進(jìn)口閥、旁通閥、壓載艙P(yáng)/V閥（空氣管自動(dòng)關(guān)閉裝置）等設(shè)備組成（見(jiàn)圖1）。

壓載時(shí)，NB-4000管理系統(tǒng)首先通過(guò)自動(dòng)反沖洗的不銹鋼濾網(wǎng)式濾器單元去除壓載水中50微米以上的生物和固體顆粒；然后采用自動(dòng)反沖洗的膜分離單元所配置的微濾膜去除壓載水中10微米以上的固體顆粒、微生物甚至細(xì)菌；最后采用制氮裝置制造的高濃度氮?dú)猓?9%以上）充入水中，并通過(guò)P/V閥使壓載艙保持2KPa壓力的氮?dú)猓越档蛪狠d水中的溶解氧，抑制微生物的生長(zhǎng)和繁殖，使壓載水滿足D-2排放標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)系統(tǒng)NB-4000故障時(shí)，可打開(kāi)系統(tǒng)旁通閥進(jìn)行應(yīng)急壓載。

NB－4000－MF型膜分離單元是NB-4000壓載水管理系統(tǒng)的重要組成部分，壓載時(shí)，被濾器單元除去大尺寸雜物的壓載水流經(jīng)膜分離單元，由膜分離單元所配置的微濾膜去除壓載水中10微米以上的固體顆粒、微生物甚至細(xì)菌，干凈壓載水經(jīng)加注氮?dú)夂笈湃雺狠d艙，以滿足D-2排放標(biāo)準(zhǔn)。膜分離單元工作正常與否到直接影響到壓載水處理最終效果。

在使用壓載泵壓排水時(shí)，發(fā)生了泵葉輪被異物堵住通道導(dǎo)致壓載泵損壞的故障。在檢修壓載泵時(shí)，發(fā)現(xiàn)葉輪堵塞材料中除了脫落的管系防腐材料外，還有膜元件材料（見(jiàn)圖2）。于是拆下#1&2（左&右）膜分離單元出口總管盲板法蘭，進(jìn)入膜單元內(nèi)部檢查，發(fā)現(xiàn)#1&2（左&右）膜分離單元內(nèi)部各膜元件微濾膜存在不同程度的損壞（見(jiàn)圖3）。到底是什么原因?qū)е鲁霈F(xiàn)上述故障的呢？我們先從膜分離單元的組成和工作原理說(shuō)起。

一、膜分離單元的組成和工作原理

（一）膜分離單元組成（見(jiàn)圖4）

NB-4000壓載水管理系統(tǒng)的膜分離單元由9個(gè)立式膜分離組件組合而成，主要包括本體、膜元件、進(jìn)水氣動(dòng)蝶閥、流量調(diào)節(jié)閥、氣電轉(zhuǎn)換閥和反沖洗機(jī)構(gòu)等部件，其中膜元件和反沖洗機(jī)構(gòu)是膜分離單元的核心部分。

膜元件是由過(guò)濾精度為10微米微濾膜組成，作用是去除10微米以上的固體顆粒、微生物甚至細(xì)菌，使壓載水滿足D-2排放標(biāo)準(zhǔn)。

反沖洗機(jī)構(gòu)包括進(jìn)口氣動(dòng)蝶閥、氣動(dòng)空氣閥、排污氣動(dòng)蝶閥、氣電轉(zhuǎn)換閥、排污泵和出口閥等部件，作用是完成對(duì)膜元件的反沖洗，并將污水排出舷外。

（二）膜分離單元工作原理（見(jiàn)圖4）

膜元件和反沖洗機(jī)構(gòu)是膜分離單元的核心部分，膜分離單元工作原理就是膜元件和反沖洗機(jī)構(gòu)的工作原理

1. 過(guò)濾

壓載水由濾器單元出口進(jìn)入膜分離單元，由內(nèi)向外流經(jīng)膜元件，截留壓載水中10微米以上的固體顆粒、生物和細(xì)菌，經(jīng)過(guò)濾后的壓載水與氮?dú)饣旌虾筮M(jìn)入壓載艙；

2. 反沖洗（順序沖洗）

當(dāng)進(jìn)出口壓差達(dá)到0.05Mpa（可調(diào)）或達(dá)到設(shè)定沖洗間隔時(shí)間10分鐘（可調(diào)）（壓差優(yōu)先），第一組膜組件進(jìn)水氣動(dòng)蝶閥關(guān)閉，氣動(dòng)空氣閥和排污閥打開(kāi)，排污泵啟動(dòng)，壓縮空氣和濾后水開(kāi)始一起對(duì)第一組膜元件由外向內(nèi)進(jìn)行反沖洗，壓縮空氣反沖洗10秒后氣動(dòng)空氣閥關(guān)閉，濾后水繼續(xù)反沖洗至累計(jì)30秒后第一組膜組件反沖洗停止，打開(kāi)進(jìn)水氣動(dòng)蝶閥，關(guān)閉排污閥，此時(shí)排污泵繼續(xù)運(yùn)行；同時(shí)第二組膜組件進(jìn)水氣動(dòng)蝶閥關(guān)閉，氣動(dòng)空氣閥和排污閥打開(kāi)，對(duì)第二組膜元件由外向內(nèi)進(jìn)行反沖洗進(jìn)行反沖洗；如此依次對(duì)后續(xù)膜組件進(jìn)行反沖洗，直至第九組膜組件反沖洗結(jié)束，一個(gè)反沖洗循環(huán)結(jié)束。

二、故障原因分析和整改措施

（一）故障原因分析

經(jīng)多次使用觀察分析和拆檢驗(yàn)證，膜元件材料問(wèn)題和膜元件前后壓差過(guò)大是造成膜元件損壞的主要原因。而造成膜元件前后壓差過(guò)大的原因是多方面的，下面就一一進(jìn)行闡述。

1. 膜元件材料本身有問(wèn)題

為防止系統(tǒng)膜元件臟堵?lián)p壞，我們都是選擇海水水質(zhì)較好航區(qū)才使用該系統(tǒng)進(jìn)行壓載作業(yè)的，而且壓載系統(tǒng)的最高壓力都在0.35Mpa以下，從沒(méi)有達(dá)到系統(tǒng)報(bào)警壓力設(shè)定值0.40Mpa，膜元件的前后壓差也在0.25Mpa以下，但膜元件就出現(xiàn)變形和損壞，證明膜元件材料有問(wèn)題，至少膜元件的內(nèi)外保護(hù)支架剛度不足。

2. 膜元件前后壓差過(guò)大

1）濾器單元濾網(wǎng)和膜元件功能不匹配

根據(jù)NB-4000壓載水管理系統(tǒng)的工作原理，壓載水先流經(jīng)過(guò)濾精度50微米的濾網(wǎng)（濾器單元），除去50微米以上的雜質(zhì)；再流經(jīng)過(guò)濾精度10微米的膜元件（膜分離單元），除去10微米以上的雜質(zhì)。在實(shí)際使用過(guò)程中，濾器單元的前后壓差基本不超過(guò)0.02Mpa，每10分鐘反沖洗一次；而膜分離單元前后壓差基本不低于0.10Mpa，反沖洗從不間斷。由此可見(jiàn)，濾器單元過(guò)濾精度設(shè)計(jì)過(guò)低，過(guò)多雜質(zhì)到達(dá)膜分離單元，導(dǎo)致膜元件前后壓差過(guò)高。

2）反沖洗壓縮空氣流量過(guò)小

根據(jù)膜單元反沖洗原理，反沖洗初期10秒利用0.40Mpa壓縮空氣加壓濾后水進(jìn)行反沖洗，后期20秒單獨(dú)利用濾后水進(jìn)行反沖洗。由于濾后水壓力較低，膜元件臟堵后就更低，因此壓縮空氣加壓反沖洗尤為重要。但設(shè)計(jì)的壓縮空氣（0.7Mpa）管徑只有15mm（DN15）,加上調(diào)壓閥的節(jié)流損失，空氣流量相對(duì)過(guò)小，降低了反沖洗效果，從而造成了膜元件的臟堵。

3）膜單元排污閥故障

由于膜單元排污閥本身原因及其驅(qū)動(dòng)裝置故障，導(dǎo)致部分膜單元反沖洗功能失效，也是造成膜元件前后壓差過(guò)大的原因之一。

（二）整改措施

1.改進(jìn)膜元件材料設(shè)計(jì)

改進(jìn)膜元件材料的設(shè)計(jì)，加強(qiáng)其保護(hù)支架剛度和硬度，防止壓差過(guò)大而產(chǎn)生變形或損壞。

2.提高濾器單元過(guò)濾精度

濾網(wǎng)的過(guò)濾精度，使濾器單元和膜分離單元過(guò)濾功能相匹配，避免過(guò)多雜質(zhì)聚集而造成損壞。

3.提高反沖洗壓縮空氣流量

在壓縮空氣調(diào)壓閥后加裝合適容積的反沖洗空氣儲(chǔ)存緩沖罐，加裝合適通經(jīng)的反沖洗空氣管、閥，增加反沖洗壓縮空氣流量，以提高膜元件反沖洗效果，避免膜元件臟堵。

4.確保排污閥工作正常

每次使用前，檢查、活絡(luò)各排污閥，發(fā)現(xiàn)卡阻及時(shí)拆檢、修復(fù)，避免膜單元反沖洗失效而造成損壞。

三、應(yīng)急措施

膜元件損壞的整改需經(jīng)廠家改善設(shè)計(jì)、調(diào)試、審核等程序才能裝船，是一個(gè)較漫長(zhǎng)的過(guò)程。在此期間，船舶需采取一些應(yīng)急措施防止膜元件進(jìn)一步損壞，維持設(shè)備正常使用，避免各種被外部檢查開(kāi)具缺陷，影響船舶正常營(yíng)運(yùn)。

1.降低流量使用

在時(shí)間允許的前提下，使用管理系統(tǒng)以不高于壓載泵額定排量的75流量的進(jìn)行壓載作業(yè)，以減小膜元件的前后壓差，防止膜元件進(jìn)一步損壞。

2.提高濾器單元反沖洗頻率

在確保濾器單元正常運(yùn)行的前提下，將其反沖洗間隔時(shí)間從10分鐘調(diào)整至3-5分鐘，提高濾器單元的反沖洗頻率，減少到達(dá)膜元件的雜質(zhì)數(shù)量，以減小膜元件的前后壓差，防止膜元件進(jìn)一步損壞。

3.確保排污閥工作正常

每次使用前，檢查、活絡(luò)各排污閥，發(fā)現(xiàn)卡阻及時(shí)拆檢、修復(fù)，避免膜單元反沖洗失效而造成膜元件的前后壓差過(guò)大而進(jìn)一步損壞。

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