用于船用低速柴油机EGR的水处理系统的制作方法

本发明涉及船用低速柴油机，特别涉及一种用于船用低速柴油机egr的水处理系统，属于柴油机技术领域。

背景技术：

随着环保要求的日益严格，根据国际海事组织tieriii规范，当2016年1月1日后建造的船舶运行在氮氧化物排放控制区域(nox-ecas)时，对于转速低于130rpm的主机，要求氮氧化物的排放量周期值必须低于3.4g/kwh，各负荷点下的排放值也不得超过5.1g/kwh。这也就是说，相对于tierii，tieriii的氮氧化物排放量降低了76％。目前常规的me型主机通常只能满足tierii的排放规范，而不能达到tieriii规范的要求。因而现有常规主机必须进行技术改进，以满足tieriii规范的要求。现有常规主机为了满足tieriii规范要求，主要采用两种技术方案：一种是采用废气再循环系统(egr)，另一种是采用选择性催化还原系统(scr)。选择性催化还原系统，简称scr，是一种废气后处理技术，利用尿素溶液对排出的废气进行氮氧化物处理。该系统体积庞大，对于空间狭小有限的船舱而言，安装难度很大，并且运行成本也很高。废气再循环系统，简称egr，是把一定量的废气重新引入至主机的扫气系统中，利用循环废气中的二氧化碳来替换扫气中的氧气，通过这种替换来降低燃烧速度，从而降低燃烧的峰值温度，同时由于二氧化碳相对于氧气具有较高的比热容，这也导致了燃烧温度的降低；较低的燃烧温度，尤其是较低的燃烧峰值温度，能够减少nox排放物的产生。egr本身是集成于主机上的，即与主机结构为一体，对船舱空间的要求较小，运行成本也相对较低，是满足tieriii技术规范要求的主机首选技术方案。

egr的水处理系统是egr系统的主要核心部件之一。由于主机的废气要再次进入气缸内进行循环参与燃烧，而废气内部含有酸洗气体、积碳及其他杂质，为了防止循环再利用的废气中的硫化物和固体颗粒损伤主机，因而废气需要进行清洗和处理，egr的水处理系统通过将不断循环利用的洗涤水提供给egr单元来实现废气的清洗。由于循环水呈浑浊状，具有一定的酸性或碱性以及含有颗粒杂质，因此还需要对循环水进行水质处理。废水处理系统必须能够保证去除循环水中积聚的固体颗粒和中和硫化物，并确保供水速率和压力能够提供足够的洗涤水至egr单元中。此外考虑到船舱的空间特点，废水处理系统应尽量结构紧凑，同时结合车间空间有限的条件，需要考虑主机和废水处理系统各部件的合理布置，既能使废水处理系统结构紧凑，单元模块化，又能方便在紧凑有限的空间中进行布置。由于egr系统还需要供给naoh溶液，以中和主机所产生的酸性气体，因此egr的水处理系统还要供给所需的碱液使用量，由于naoh溶液属于危化品，因而系统还必须具有自主进行naoh溶液加注、放残的功能，以减少人为参与，降低作业风险，提高劳动效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于，克服现有egr的水处理系统的不足，提供一种用于船用低速柴油机egr的水处理系统，解决动车时egr单元循环水和naoh溶液的供给、储存、监测和处理问题，采用智能逻辑控制，达到结构紧凑、提高控制精度和自动化运行的效果。

本发明的技术方案如下：

一种用于船用低速柴油机egr的水处理系统，连接于所述egr单元上，所述的水处理系统成撬设计，集成了机械撬块及控制系统，包括循环水缓冲罐、naoh溶液罐和控制系统；

所述循环水缓冲罐与所述egr连接并向该egr提供循环水，具有液位报警、液位自动控制、循环水自动补给、极高液位溢流、强制泄放以及自动监测和控制水质浊度功能，该循环水缓冲罐设有出水口、回水口和泄水口；

所述naoh溶液罐与所述egr连接并向该egr提供naoh溶液，具有液位报警、液位自动控制、自动加注补充和温度自动控制功能，该naoh溶液罐设有输入口和输出口；

所述控制系统分别与所述循环水缓冲罐和naoh溶液罐连接，包括两就地控制装置和远程控制装置，所述两就地控制装置分别安装在该循环水缓冲罐和naoh溶液罐上，所述远程控制装置设置在远端的集控室内，与所述就地控制装置使用网线进行连接通讯；

所述控制系统控制所述循环水缓冲罐完成所述egr的循环水的供给、处理和监测，并且实现循环水的自动补给、液位报警和自动控制以及水质浊度的监测和自动控制；所述控制系统控制所述naoh溶液罐完成egr的naoh溶液的供给、加温和监测，并且实现naoh溶液的自动加注补充、液位报警和自动控制以及温度的监测和自动控制。

作为进一步改进，所述的循环水缓冲罐包括缓冲罐体、就地控制箱、强制泄放泵、磁性翻板式液位计、信号转换器、浊度传感器和框架；

所述缓冲罐体用于盛装循环水，其分别通过所述循环水缓冲罐的出水口和回水口与所述egr连接，通过所述循环水缓冲罐的泄水口与污水箱连接；

所述强制泄放泵用于强制泄放所述缓冲罐体内的循环水，该强制泄放泵连接于所述缓冲罐体与所述循环水缓冲罐的泄水口之间，构成强制泄放管路系统；

所述磁性翻板式液位计连接在所述缓冲罐体上，用于现场显示液位，同时输出4-20ma电流用于远程显示液位；

所述浊度传感器安装在所述缓冲罐体的顶部，用于监测所述循环水的水质，所述信号转换器与该浊度传感器连接，并输出4-20ma的电流信号供所述控制系统使用；

所述就地控制箱与所述控制系统连接，用于通过手动/自动控制方式集成控制所述循环水缓冲罐向所述egr提供循环水，该就地控制箱连接所述强制泄放泵以实现循环水的强制泄放，连接所述磁性翻板式液位计以实现循环水的自动补给、液位的报警和自动控制，连接所述信号转换器和该浊度传感器以实现循环水的水质浊度的自动监测和控制；

所述缓冲罐体、就地控制箱、强制泄放泵、磁性翻板式液位计、信号转换器和浊度传感器集成安装在所述框架上。

作为进一步改进，所述的缓冲罐体的有效容积为2m³，材质为316l不锈钢。

作为进一步改进，所述的浊度传感器设置有个，相互备用，相互校验。

作为进一步改进，所述的naoh溶液罐包括naoh溶液罐体、就地控制箱、加注泵、磁性翻板式液位计、浮球式液位控制器、电加热器和框架；

所述naoh溶液罐体用于盛装naoh溶液，通过所述naoh溶液罐的输出口连接所述egr，通过所述naoh溶液罐的输入口与naoh供货箱连接；

所述加注泵具有加注/泄放的双重功能，用于加注/抽出所述naoh溶液罐体内的naoh溶液，所述naoh溶液罐的输入口通过所述加注泵连接于所述naoh溶液罐体的上部，形成加注通路，所述naoh溶液罐体的底部通过所述加注泵连接所述naoh溶液罐的输入口，形成泄放通路；

所述磁性翻板式液位计连接在所述naoh溶液罐体上，用于现场显示液位，同时输出4-20ma电流用于远程显示液位；

所述浮球液位控制器安装在所述naoh溶液罐体上，用于液位监测报警；

所述电加热器安装在所述naoh溶液罐体上，用于加热该naoh溶液罐体内的naoh溶液，以维持naoh溶液的温度；

所述就地控制箱与所述控制系统连接，用于通过手动/自动控制方式集成控制所述naoh溶液罐向所述egr提供naoh溶液，该就地控制箱连接所述加注泵以实现naoh溶液的自动加注，连接所述磁性翻板式液位计以实现naoh溶液的自动补充，连接所述浮球液位控制器以实现naoh溶液的液位的报警和自动控制，连接所述电加热器以实现naoh溶液的温度的监测、加温和自动控制；

所述naoh溶液罐体、就地控制箱、加注泵、磁性翻板式液位计、浮球液位控制器和电加热器集成安装在所述框架上。

作为进一步改进，所述的naoh溶液罐体的有效容积为1m³，材质为316l不锈钢。

作为进一步改进，所述的电加热器安装有两个，对角放置在所述naoh溶液罐体上。

所述用于船用低速柴油机egr的水处理系统的安全和便捷性体现在以下几点：

①该水处理系统成撬设计，集成了机械撬块及就地控制系统，且各个撬装模块结构紧凑，占地小，重量轻，便于吊装、运输及搬运；

②所述水处理系统功能较完善，可以应用于不同主机的egr单元，针对超大型主机的egr单元，可以增加相同的系统就能够完全适用，如果试车台进行变换，设备移动后只需要对系统进行供电、外接管连接便可以使用，不需要再进行调试，适应性很强；

③循环水缓冲罐外接工业自来水，并利用工业自来水的水压进行循环水补给，控制循环水水位，不需要利用水泵抽水补给，水位补给由液位传感器及液位计进行控制，确保了液位处于正常水位，保证了egr主机动车；

④循环水缓冲罐安装有浊度传感器，具有水质监测的功能，如果循环水的浑浊度高于设定值就会开启水处理功能，补给干净的工业自来水，泄放掉罐内浑浊的循环水，水处理的功能控制属于自动控制，不需要人为参与，减少了操作的工作量；

⑤naoh溶液罐作为naoh溶液的存储设备，可以加热naoh溶液罐体内的naoh溶液，维持罐体内naoh溶液的温度；自控加注溶液，控制罐内溶液的液位；使用一个加注泵同时具备加注、强制泄放的功能；

⑥所述水处理系统自动化程度高，减少了人为干预操作，可以根据设定值自行进行调整，远程控制系统可以直接输入设定值给plc模块，由plc模块控制各种设备的运转，保证egr单元正常运行。

与现有技术相比，本发明的技术效果如下：

1)本发明解决了egr单元动车时对循环水的需求问题，能满足egr主机的动车需求。

2)egr单元循环水在动车过程中呈现了不同程度的酸碱值和浑浊度，本发明通过稀释的方案解决了该问题，不需要单独去购置一套专用的水质处理设备。

3)本发明解决了egr单元动车时对naoh溶液的需求问题，并能控制加热器维持naoh溶液的供给温度。

4)所述水处理系统成撬设计，撬块体积小，有效节省了车间的场地空间。

5)本发明自动化程度高，减少了人为干预操作，采用智能逻辑控制，减少了操作者的工作量，且提高了控制精度。

6)本发明具有远端控制系统，集成了各种阀件、泵组动作控制，包括手动/自动控制。

附图说明

图1是本发明的原理图。

图2是循环水缓冲罐的立体结构图之一。

图3是循环水缓冲罐的立体结构图之二。

图4是naoh溶液罐的立体结构图之一。

图5是naoh溶液罐的立体结构图之二。

图中：1—循环水缓冲罐，2—naoh溶液罐，3—控制系统，4—污水箱，5—naoh供货箱，11—缓冲罐体，12—就地控制箱，13—强制泄放泵，14—磁性翻板式液位计，15—信号转换器，16—浊度传感器，17—框架，21—naoh溶液罐体，22—就地控制箱，23—加注泵，24—磁性翻板式液位计，25—浮球式液位控制器，26—电加热器，27—框架，a—手动补水阀，b—电动补水阀，c—手动回水阀，d—手动溢流阀，e—电动泄放阀，h—手动供给阀，v1—手动阀，v2—手动阀，v3—手动泄放阀，v4—电动进口阀，v5—泄放口手动阀，v6—手动主输出阀，v7—电动加注阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明所述的用于船用低速柴油机egr的水处理系统做进一步的详细说明，但不能因此而限制本发明要求保护的范围。

本发明由三大部分组成：一套用于循环水供给、处理和监测的循环水缓冲罐；一套用于储存、加温和供给naoh溶液的naoh溶液罐；一套兼备就地控制和远程控制功能的用于自动控制循环水和naoh溶液的处理、补给、排放、加温、检测等的集成式控制系统。

请参阅图1，整个所述用于船用低速柴油机egr的水处理系统包括循环水缓冲罐1、naoh溶液罐2和控制系统3。

所述循环水缓冲罐1的作用是用于盛装及处理egr单元的循环水，具有循环水自动补给、液位自动控制、高液位、低液位和极低液位报警、极高液位溢流、水质浊度监测、强制泄放等功能。该循环水缓冲罐1的出水口与主机的su单元使用化学软管连接，su的出口与egr的wi接口连接，为柴油机提供egr清洗的循环水，该循环水缓冲罐1的回水口与柴油机egr的外接口wo接口连接，将egr单元的回水引入到所述循环水缓冲罐1内部，所述循环水缓冲罐1的泄水口使用化学软管接到污水箱4，将排放的废水进行收集，然后集中处理。

所述naoh溶液罐2的作用是用于对外界供给的naoh溶液纳入罐体进行储存，具有自行控制液位、低液位时自动开启加注泵进行naoh溶液补充、高低液位报警等功能。该naoh溶液罐2的输出口连接su单元，然后naoh溶液由su的计量泵输送给主机；所述naoh溶液罐2的输入口与naoh供货箱5连接，使用加注泵23将naoh溶液加注到naoh溶液罐2内部。

所述控制系统3分为就地控制和远程控制两套装置。一套就地控制装置分别与所述循环水缓冲罐1和naoh溶液罐2集成，集成控制各种阀件、泵组动作，包括手动/自动控制；另一套远程控制装置放置在远端的集控室内，与就地控制装置使用网线进行连接通讯，能够显示远端罐体的各种信息，也能控制各种电磁阀件的动作，方便主机操车人员控制，同时具有报警监测的功能；远程控制的控制级别高于就地控制，作为主控进行操作，该远程控制装置集成了plc模块、触摸屏、控制器等元件。

请结合参阅图2和图3，所述循环水缓冲罐1包括7个部分：缓冲罐体11、就地控制箱12、强制泄放泵13、磁性翻板式液位计14、信号转换器15、浊度传感器16和框架17。

所述缓冲罐体11用于盛装循环水，有效容积为2m³，由于循环水呈一定的酸碱性，该缓冲罐体11的材质为316l不锈钢。罐体上安装有多种传感器、泵、管件以及阀件，所述缓冲罐体11的主输出管路与手动供给阀h相连，见图1，该手动供给阀h连接所述循环水缓冲罐1的出水口；所述缓冲罐体11的回水管路与手动回水阀c相连，该手动回水阀c连接所述循环水缓冲罐1的回水口；所述缓冲罐体11的自动泄放管连接电动泄放阀e，该电动泄放阀e连接所述就地控制箱12，由所述控制系统3控制；强制泄放及自动泄放的管路出口汇合一起通过所述循环水缓冲罐1的泄水口连接到所述污水箱4；补注水管并联两路，分别连接手动补水阀a及电动补水阀b，该手动补水阀a及电动补水阀b后面与所述缓冲罐体11连接；所述缓冲罐体11的顶部布置有进气口、加药口以及传感器的安装位置。

所述就地控制箱12用于集成控制各种阀件、泵组动作，包括手动/自动控制；该就地控制箱12使用网线连接所述控制系统3，并进行通讯控制，该就地控制箱12能够通过泄放或补给循环水来控制所述缓冲罐体11内循环水的浊度。

所述强制泄放泵13用于强制泄放所述缓冲罐体11内的循环水，该强制泄放泵13的上游通过手动阀v1连接强制泄放管，该强制泄放管连接所述缓冲罐体11，所述强制泄放泵13的下游通过手动阀v2连接所述循环水缓冲罐1的泄水口，从而构成强制泄放管路系统。

所述磁性翻板式液位计14连接在所述缓冲罐体11上，用于机械显示液位，同时可以输出4-20ma电流用于远程显示液位。

所述浊度传感器16安装在所述缓冲罐体11的顶部，用于监测循环水的水质，所述信号转换器15与该浊度传感器16连接，由于所述浊度传感器16输出的信号不能直接使用，因此信号必须经过所述信号转换器15处理，并输出4-20ma的电流信号供控制系统3使用。所述浊度传感器16设置有2个，相互备用，相互校验。

所述框架17作为整个缓冲罐体11、强制泄放泵13、管路和就地控制箱12部分的支撑，放置在地面上，同时还具有收集泄放液体的功能。

请结合参阅图4和图5，所述naoh溶液罐2包括7个部分：naoh溶液罐体21、就地控制箱22、加注泵23、磁性翻板式液位计24、浮球式液位控制器25、电加热器26和框架27。

所述naoh溶液罐体21的有效容积为1m³，用于盛装naoh溶液，由于naoh的浓度是50％，最高的ph值达到14，具有强腐蚀性，因此naoh溶液罐体21的材质为316l不锈钢；所述naoh溶液罐体21上的输出管连接手动主输出阀v6，进而连接所述naoh溶液罐2的输出口。

所述就地控制箱22用于集成控制各种阀件、泵组动作，包括手动/自动控制；该就地控制箱22使用网线连接所述控制系统3，并进行通讯控制。

所述加注泵23具有加注/泄放的双重功能，用于加注/抽出所述naoh溶液罐体21内的naoh溶液。所述naoh溶液罐2的输入口连接电动进口阀v4，该电动进口阀v4之后连接所述加注泵23，该加注泵23出口两路中的一路连接电动加注阀v7，该电动加注阀v7连接于所述naoh溶液罐体21的上部，此为加注通路；位于所述naoh溶液罐体21底部的泄放管连接手动泄放阀v3，该手动泄放阀v3之后连接所述加注泵23的进口，该加注泵23出口两路中的另一路连接泄放口手动阀v5，该泄放口手动阀v5连接所述naoh溶液罐2的输入口，此为泄放通路。

所述磁性翻板式液位计24连接在所述naoh溶液罐体21上，用于机械显示液位，同时可以输出4-20ma电流用于远程显示液位。

所述浮球液位控制器25安装在所述naoh溶液罐体21上，用于液位监测报警，所述naoh溶液罐体21上沿垂直方向安装有液位传感器。

所述电加热器26安装有两个，对角放置在所述naoh溶液罐体21上，用于加热该naoh溶液罐体21内的naoh溶液，以维持naoh溶液的温度；所述naoh溶液罐体21的中下部安装有温度控制传感器，同时配备有温度计，实时指示naoh溶液罐体21内介质的实时温度。

所述框架27作为整个naoh溶液罐体21、加注泵23、管路和就地控制箱22部分的支撑，放置在地面上，同时还具有收集泄放液体的功能。

本发明应用于船用低速柴油机废气再循环系统(egr)。柴油机主机在装配结束后都要进行柴油机台架动车磨合。此时，柴油机的辅机系统需要进行备车，所有的柴油系统、滑油系统、高温冷却水系统、低温水冷却系统、启动空气系统、控制空气系统、气缸油系统、天然气供给系统都必须处于开启备车状态，柴油机主机上控制系统通电，调试完毕；同时所述水处理系统也必须处于备车状态，要求随时能为柴油机动车提供和处理循环水，并能提供naoh溶液。

请参阅图1，本发明运行的具体操作过程如下：

1、连接所述水处理系统各个设备的管路，管道使用耐腐蚀的316l不锈钢管或使用化学软管，要求管道连接可靠，不得有任何泄露；完成连接通讯线、网络线等电气准备。

2、系统连接好污水箱4以及naoh供货箱5。

3、设备进行通电，按照要求为水处理系统提供支持的电源，打开两就地控制箱的主电源开关，远程电控箱也进行供电。

4、循环水缓冲罐1通电，控制系统3运行，打开手动溢流阀d，打开手动补水阀a或者电动补水阀b，将工业自来水补进缓冲罐体11内部；如果打开手动补水阀a，那么就需要人为监测液位，避免液位过高溢出，如果打开电动补水阀b供水，设备高液位时会自动关闭电动补水阀b。

5、待循环水液位到达正常值，关闭手动补水阀a，将电动补水阀b切换到自动状态；切换电动泄放阀e到自动状态，打开手动回水阀c和手动供给阀h。

6、naoh溶液罐2连接好naoh供货箱5后，关闭手动泄放阀v3和泄放口手动阀v5，切换电动加注阀v7和电动进口阀v4处于开启状态，手动开启加注泵23，将naoh供货箱5内的naoh溶液抽到naoh溶液罐体21内部，然后关闭电动加注阀v7和电动进口阀v4并将其切换到自动状态。

7、动车前，将手动主输出阀v6打开，给egr单元供给naoh溶液。

8、主机在动车时，随着烟气进入egr单元，循环水洗涤后会浑浊，所述水处理系统的浊度传感器16对缓冲罐体11内的溶液浊度进行监测，当溶液浊度超过930fnu时，电动补水阀b和电动泄放阀e打开，补给干净的工业自来水，泄放掉浑浊的循环水，直到浊度下降到700fnu以下，之后电动补水阀b和电动泄放阀e关闭；系统的浊度控制值可根据实际情况调整设置：控制系统3信号以两个浊度传感器16采集数据浊度高的为准，如果两个浊度数据误差超过50％，系统报警,然后手动屏蔽，系统正常运转。

9、缓冲罐体11内部的液位百分比控制在65％～75％之间，控制系统3打开电动泄放阀e进行泄放，打开电动补水阀b进行补水，以控制液位高度；当液位百分比在50％低液位时，控制系统3自动打开电动补水阀b，液位百分比达到70％时，触发电动补水阀b自动关闭。

10、naoh溶液罐2配备了电加热器26和温度控制传感器，温控设定值为20℃～30℃；18℃时触发电加热器26开启，电加热器26内部温控器设定值不超过65℃。

11、naoh溶液罐2配备液位开关对naoh溶液罐体21进行液位监测，液位在100％时发出高液位报警，液位在8％时发出低液位报警，液位在5％时发出极低液位报警，并且警报声区别于低液位报警声；低液位报警或液位计数值在8％时，电动进口阀v4和电动加注阀v7自动打开，加注泵23启动开始加液，高液位时触发停止。

12、所有的功能及显示，远程控制箱均能实现。

上述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。