一、引言

随着国内船舶行业的发展，分油机被越来越广泛地应用于船舶燃油（包括轻柴油、重柴油和燃料油）和润滑油的分离净化处理，用来去除燃滑油中含有的水分和固体杂质，以达到减少机械故障、提高设备工作可靠性和使用寿命的目的。分油机是船舶燃滑油净化系统的重要设备。

船用分油机一般使用碟式分离机。碟式分离机通常用于分离较难分离的物料，例如黏性液体与细小固体颗粒组成的悬浮液，或密度相近的液体组成的混合液等。碟式分离机的核心部件是高速旋转的转鼓，转鼓内依靠一组或几组碟片组合形成液体的分离流道，通过高速旋转产生强大的离心力场，使得两种不同比重且互不相溶的液体（以及少量细小固体）获得不同的离心力，从而在转鼓内产生分层，达到将液-液或液-液-固分离的效果。

本文以德国GEA Westfalia某型全自动排渣型碟式分离机为例，探究其转鼓分离排渣的工作原理。

二、碟式分离转鼓的组成和结构特点

碟式分离转鼓内部结构相对较复杂，转鼓主要由4部分组成。分离筒高速旋转能产生强大的离心力场，使得介质能够进行有效的分离和净化。布油器为进料提供通道并将其加速至转鼓的转速，同时转送至碟片组进行分离。碟片组由很多锥形的碟片堆压在布油器上，作用是分离液体混合物中的轻相和重相，如油和水。碟片有特殊的结构设计，目的是使碟片与碟片之间能够形成一个准确的间隙，这个间隙的大小对分离效果起着至关重要的作用。所谓的分离腔就是由碟片间这些平行的间隙空间组成的，这种结构形成的环形沉降通道大大减少了固体杂质的径向沉降距离、改善和提高了分离效果。此外，碟片平滑的表明有助于固体杂质的滑移，使得碟片具有自清洁能力。固体收集室用于收集从碟片内分离出来的固体杂质。

三、碟式分离转鼓的工作原理

3.1 工作流程

外置独立的供油泵向分离机提供一定压力的燃油或滑油，待分离油品通过进油口进入高速旋转的分离鼓内，经布油器向周边移动，通过布油器外边缘进入碟片组所形成的均匀分离腔，油品的重相和轻相在分离腔的运动中逐渐被分离出来，干净的油沿碟片内壁朝中央出口流动，向心泵作为换能器，将分离后净油的部分动能转换成压能，一定压力的净油通过出油口排出转鼓。分离出来的废水沿着碟片组外边缘向上穿过顶盘的槽道，经由比重环、感液泵和节流阀排出转鼓外。在净油排出通道上和排水通道上均安装有压力传感器，分别将排油压力和排水压力反馈给控制单元进行实时监测。分离出来的固体杂质汇集在转鼓外侧的锥形收集空间内，定时通过排渣口向外排出。

分离鼓在高速运转的工作状态下，控制单元发出指令给电磁阀组，控制工作水的通断，工作水驱动转鼓底部的滑动底盘等实现全自动的分离和排渣过程。当达到预设分离时间时，控制单元将执行先断油、再置换水、后排渣的程序步骤，排渣结束后重新开始分油程序。

3.2 碟式分离原理

当悬浮液在动压头的作用下，经布油器中心管流入高速旋转的碟片间隙时，便产生了惯性离心力。其中，密度较大的固体颗粒在离心力的作用下向上层碟片的下表面运动，随后沿碟片下表面向转子周围下滑，液体则沿转子中心上升，从套管中排出，从而达到分离的目的。同样地，分离乳浊液时，轻液沿中心向上流动，重液沿周围流下，从而实现分离。碟片的设置降低了沉降高度、增加了沉降面积、大大提高了沉降速度。

3.3 向心泵原理

向心泵的设置目的是将转鼓内分离出来的净油和废水以一定的压力排出。向心泵有两个，均被固定在分离机盖上，一个是用来排出净油的净油向心泵，另一个用来排出废水，并提供少量液体给监控系统，故又称感液泵。

液体随着转鼓高速旋转，向心泵相对液体是固定不动的，旋转的液体经过向心泵内的弯曲通道后，部分动能转化为压力能，液体按特定的路径排出并具备一定的压力。当流量很低或是排出管无背压时，液体环带的内径正好等于向心泵的外径；当液体必须克服背压时，液体环带的内径将逐渐减小，直到与对应的背压平衡。

3.4 分离与排渣过程

目前，碟式分离机按转鼓排渣形式可分为人工清渣型（固体保留型）和自动排渣型。该型Wsetfalia分离机的自动排渣控制方式与传统的分油机不同，转鼓底座内不同位置设有不同孔径的通孔，操作水通过一只喷嘴向注射腔供水，通过底座内的通孔通向不同的腔室，并通过控制液力活塞上下腔的离心压力差来控制活塞的上下运动，以达到密封与排渣的目的。

转鼓底盘内置两个液力活塞，均随转鼓一同旋转，工作水注入注射腔后，在高速旋转的状态下产生很大的离心压力，两个活塞在液力驱动下可以进行轴向运动。环形活塞的主要作用是在工作水液压的作用下，通过改变密封腔的密封状态来调节滑动活塞的位置。滑动活塞在压紧密封腔的位置时，转鼓排渣口密封，处于正常分离工作状态，而滑动活塞位置下移打开排渣口后，转鼓进入排渣状态。

转鼓密封分离：分离机启动完成达到稳定转速后，控制单元发出指令控制工作水电磁阀打开一段时间，将一定量的工作水注入到分离鼓底盘的注射腔中，在离心惯性的作用下，工作水尽可能向转鼓边缘聚集，并通过转鼓底座离轴心较远的通孔进入密封腔，进入密封腔内的水随转鼓高速旋转产生强大的压力，一方面压迫环形活塞下移至密封位置，使密封腔不泄漏，另一方面推动滑动活塞上移压住密封圈，关闭转鼓的排渣口，分离机进入正常分离工作状态。

转鼓排渣过程：在转鼓正常分离工作状态下，控制单元根据设定排渣时间控制工作水电磁阀再次打开，注入一定量的工作水到注射腔内，由于密封腔已经注满水，注入的工作水只能通过另一靠近轴心的通孔进入敞开室，敞开室内建立起一定的水压，由于环形活塞上部环带面积小于下部环带面积，环形活塞上下压差的改变使其上移，破坏了密封腔的密封性，密封腔中的水经转鼓侧边的泄水孔排出，滑动活塞下移，从而打开分离鼓上的排渣口，完成排渣动作。在转鼓的侧边有节流孔与敞开室连通，排渣的同时，敞开室内的水也在经节流孔排出，随着注射腔内的工作水逐渐减少以及受离心惯性力的作用，剩余的工作水再次聚集在转鼓外缘，密封腔再次建立起压力，环形活塞下移，滑动活塞上移，重新进入分离工作状态。整个排渣过程在极短时间内完成。

3.5 比重环的选择

分离机转鼓要清晰地区分不同密度的重相和轻相，才能使液体混合物有更好的分离效果。比重环作为转鼓内控制出水量的重要部件，对油水分离效果起着至关重要的作用。为此，需根据分离介质的密度来为转鼓选择合适的比重环。

比重环的内径选择的原则一般是：内径小的比重环适用于重油；内径大的比重环适用于轻质油。

比重环内径的大小直接决定出水口的直径。在一定油品处理量的情况下，排水量的大小会影响转鼓内油水分界面的位置。

选择合适的比重环，油水分离面在碟片的外缘边界处。此时，分离排出的净油中不含有水，分离排出的水中不含有油。

选择内径太大的比重环后，出水口排水量过多，造成油水分界面外移，远离了碟片外缘边。此时，分离排出的净油中不含有水，分离的水中却含有油，造成出水口跑油。此外，油水分界面外扩可能会破坏水密封。

选择内径太小的比重环后，出水口出水不顺畅，排水量减小，油水分界面内移至碟片里侧。此时，分离的水中不含有油，而分离排出的油中含有水，分离效果变差。

四、注意的问题

船上工作环境恶劣，分油机会经常出现各种问题。针对该型分离机的工作特点，介绍一些在使用过程中需注意的问题以及对常见故障的判断和分析。

（1）转鼓是高速旋转部件，转鼓可达12000r/min，分离机首次运行前，需严格按照规范检查转鼓的安装和内部碟片的安装是否到位，避免安装不合格带来的机组振动噪声加剧或其他危险情况。

（2）在没有介质注入的情况下，转鼓一般不允许空转超过15min，空转时间过长将引起转鼓材料过热损坏。

（3）为保证分离效果，应根据分离介质的实际情况，调整或选取合适的比重环，避免排水口跑油或分离效率降低。

（4）应定期清洁分离碟片和向心泵。若碟片间隙和净油向心泵堵塞，会造成排油困难，油水分界面外移，排水口跑油。若感液泵堵塞，则会造成排水困难，使得排油带水，分离效果降低。

（5）工作水泄漏、压力过低会使得转鼓底部液力活塞失效，导致转鼓排渣口关闭不严、排渣口跑油，甚至会使排渣动作不能正常进行。

（6）应定期检查或更换密封件。转鼓内有许多密封圈，工作时间过长易导致密封圈失效，密封腔压力降低使得滑动活塞不能完全密封排渣口，造成排渣口跑油。

五、结束语

分油机是非常重要的船舶辅助设备，文章对某型Wsetfalia全自动排渣型碟式分离机转鼓的基本结构和工作原理进行了详细介绍，并结合其特点，有针对性地提出了一些使用中需要注意的问题，为分油机的设计、使用和维修保养提供了借鉴和参考。