船用多级油分离器及分离方法与流程

1.本发明涉及油分离器技术领域，尤其涉及一种船用多级油分离器及分离方法。


背景技术：

2.气体在运输和升压的过程中，部分应用场合需要对压缩机排出的油气混合物进行油气分离。按照应用工艺不同，其对气体中油夹带率有着不同的要求，如：200ppm，100ppm，10ppm，1ppm，0.1ppm，0.01ppm等。现有技术多选用标准的油分离器串联结构。如需要实现气体油夹带率＜1ppm，则需要三级油分串联：一级油分进气口与压缩机排气口相连，进行一次油气分离后从油分排气口排出，进入二级油分离器。二级油分离器进气口与一次油分排气口相连，排气口与三次油分进气口相连。
3.在船用过程中，船舶一般有横摇和纵摇的要求，譬如船级社规定：横向：静态15℃，动态22.5℃；纵向：静态5℃，动态7.5℃。在摇摆中，一级油分油池中的润滑油有概率因为船舶的摇摆，产生剧烈的波动，在排气气流压力的联合作用下出现断流，对后期供油造成影响，以及三级油分串联，需要更大的占地空间，有悖于船舶紧凑布置的问题。针对上述出现的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

4.发明目的：提供一种船用多级油分离器及分离方法，以解决现有技术存在的上述问题。
5.技术方案：一种船用多级油分离器，包括：卧式筒体；两端盖，分别与所述卧式筒体两端固定连接；汽包，直立设置于所述卧式筒体中轴线；进气三通管，与所述卧式筒体固定连接，其进气端位于所述卧式筒体外侧，两出气端位于所述卧式筒体内部且分别面向两所述端盖；第一初级油气分离组件，固定设置于所述卧式筒体内部一侧；第二初级油气分离组件，固定设置于远离所述第一初级油气分离组件一侧的所述卧式筒体内，且与所述第一初级油气分离组件关于所述汽包对称设置；及至少一个聚结器，填充设置于所述汽包内；通过所述第一初级油气分离组件和所述第二初级油气分离组件初步分离油气，以使油液沉降于卧式筒体底部，并通过所述聚结器过滤残留的油气，以使油气分离。
6.作为优选，所述汽包内壁靠近底部一侧设置有聚结器安装板，所述聚结器安装板上设置有所述聚结器，所述聚结器一侧设置有延伸出所述汽包的聚结器回油口。
7.作为优选，所述汽包一侧靠近顶部开设有排气口，所述汽包内壁靠近所述排气口一侧设置有排气口挡板，所述排气口挡板、所述聚结器安装板和所述汽包内壁密封围合形成具有顶部进气口的气体容置腔，所述气体容置腔与所述排气口连通。
8.作为优选，所述进气三通管的两出气端分别设置有进气弯头。
9.作为优选，所述第一初级油气分离组件包括：水平设置于所述卧式筒体内的第一防吹板，且位于油池上方，所述第一防吹板远离所述端盖一侧设置有与所述卧式筒体顶部固定连接的第一除沫器，所述第一除沫器底部设置有第一挡油板，所述第一除沫器底部的
高度不低于所述第一挡油板顶部的高度。
10.作为优选，所述第一防吹板靠近所述端盖一侧设置有第一间隙，所述第一防吹板和所述第一挡油板之间设置有第二间隙，所述第一挡油板与所述卧式筒体底部内壁设置有第三间隙，所述第一间隙、所述第二间隙和所述第三间隙用于供油液流通沉降至所述卧式筒体底部。
11.作为优选，所述第二初级油气分离组件包括：水平设置于所述卧式筒体内的第二防吹板，且位于油池上方，所述第二防吹板远离所述端盖一侧设置有与所述卧式筒体顶部固定连接的第二除沫器，所述第二除沫器底部设置有第二挡油板，所述第二除沫器底部的高度不低于所述第二挡油板顶部的高度。
12.作为优选，所述第二防吹板靠近所述端盖一侧设置有第四间隙，所述第二防吹板和所述第二挡油板之间设置有第五间隙，所述第二挡油板与所述卧式筒体底部内壁设置有第六间隙，所述第四间隙、所述第五间隙和所述第六间隙用于供油液流通沉降至所述卧式筒体底部。
13.作为优选，所述第一除沫器和所述第二除沫器之间设置有与所述卧式筒体内壁固定连接的第三防吹板，所述第三防吹板与分别与所述第一防吹板和所述第二防吹板平齐设置，所述第三防吹板底部中心处设置有第三挡油板。
14.作为优选，所述第一防吹板、所述第二防吹板、所述第三防吹板底部与所述卧式筒体底部之间设置有加热器。
15.作为优选，所述卧式筒体底部设置有出油口。
16.为实现上述目的，本发明提出了船用多级油分离方法，包括以下步骤：
17.s101、油气混合物通过进气三通管的进气端进入卧式筒体内部，并通过进气三通管的两出气端和进气弯头分成两路分别引导喷射至两端盖，在折向和部分离心力的作用下，实现折挡分油；
18.s102、折挡分油后，油气混合物从左右端盖两端分别向筒体中心线流动，路径沉降段实现二次分油；
19.s103、沉降段末端对称设置有两除沫器，油气混合物路经两除沫器时，油粒与其中丝网撞击，失速进行三次分油；
20.s104、撞击分油后的油气混合物，进入填充设置于汽包的聚结器段，再次进行油气分离，以降低油夹带率目标值。
21.有益效果：在本技术实施例中，采用油气分离组件对称设置于卧式筒体的方式，通过所述第一初级油气分离组件和所述第二初级油气分离组件初步分离油气，以使油液沉降于卧式筒体底部，并通过所述聚结器过滤残留的油气，以使油气分离，达到了提高结构稳定性的目的，从而实现了避免油分油池因船舶摇摆发生供油断流和整合多级油分结构的技术效果，进而解决了船舶在摇摆中，一级油分油池中的润滑油有概率因为船舶的摇摆，产生剧烈的波动，在排气气流压力的联合作用下出现断流，对后期供油造成影响，以及三级油分串联，需要更大的占地空间，有悖于船舶紧凑布置的技术问题。
附图说明
22.图1是本发明的船用多级油分离器局部剖视图；
23.图2是本发明的船用多级油分离器a-a结构示意图；
24.图3是本发明的船用多级油分离器b-b结构示意图；
25.图4是本发明的船用多级油分离方法的流程示意图。
26.附图标记为：1、卧式筒体；2、端盖；3、汽包；4、进气三通管；41、进气端；42、出气端；5、第一初级油气分离组件；51、第一防吹板；52、第一挡油板；53、第一除沫器；54、第一间隙；55、第二间隙；56、第三间隙；6、第二初级油气分离组件；61、第二防吹板；62、第二挡油板；63、第二除沫器；64、第四间隙；65、第五间隙；66、第六间隙；7、聚结器；8、聚结器安装板；9、聚结器回油口；10、排气口；11、排气口挡板；12、气体容置腔；13、进气弯头；14、第三防吹板；15、第三挡油板；16、加热器；17、出油口。
具体实施方式
27.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
28.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
29.此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
31.如图1-3所示，本技术涉及一种船用多级油分离器及分离方法。该一种船用多级油分离器包括：卧式筒体1；卧式筒体1是指横放的长方形卧式筒体1，能够实现容置其他部件和介质的效果，从而便于进行多道工序的效果。两端盖2，分别与卧式筒体1两端固定连接；两端盖2通过焊接的方式，将两端盖2分别与卧式筒体1两端固定连接，能够确保筒体良好的密封性能，从而确保防止发生油液泄漏的情况。进一步的，两端盖2呈椭圆形。在折向和部分离心力的作用下，气体中夹带的大部分润滑油在此处分离。汽包3，直立设置于卧式筒体1中轴线；通过将汽包3直立焊接固定设置于卧式筒体1的中轴线上，能够实现提高筒体重心的稳定性，同时还能实现对油气进行精分处理。
32.进气三通管4，与卧式筒体1固定连接，其进气端41位于卧式筒体1外侧，两出气端42位于卧式筒体1内部且分别面向两端盖2；通过在卧式筒体1上设置有进气三通管4，能够实现将外界的待处理油气输送至卧式筒体1内，从而实现良好的油气输送效果；同时三通管
的两出气端42将油气分成两路，将油气引导喷射至端盖2，以实现折挡分油的效果，进而实现为后续的工序提供保障。进一步的，进气三通管4的两出气端42分别设置有进气弯头13。通过在进气三通管4末端焊接设置有两进气弯头13，能够实现对油气进行第一次折挡和离心分离的效果，从而实现良好的预分离效果。
33.第一初级油气分离组件5，固定设置于卧式筒体1内部一侧；通过设置有第一初级油气分离组件5，能够实现将折挡后的油气进行沉降和撞击这两道工序，从而实现卧式筒体1内一侧的初级油气分离效果。第二初级油气分离组件6，固定设置于远离第一初级油气分离组件5一侧的卧式筒体1内，且与第一初级油气分离组件5关于汽包3对称设置；通过将第二初级油气分离组件6和第一初级油气分离组件5对称设置于卧式筒体1内，能够提高卧式筒体1的结构稳定性，从而能够实现克服船舶因摇摆产生剧烈波动，导致影响供油，同时，通过对称的结构，将油气分成两路进行油分，能够实现节省卧式筒体1所需的空间，从而实现提高油分效率和节省成本的效果；且采用本技术结构，能够实现整合整合1级、2级、3级油分，在保证其功用的情况下减少设备数量、设备占地、认证费用以及检修空间的要求，并去除设备间的连接管道。
34.至少一个聚结器7，填充设置于汽包3内；通过在汽包3内填充设置有至少一个聚结器7，能够实现精细油气分离的效果，从而实现更低的油夹带率目标。聚结器7精度一般高于目标值，如需实现1ppm的油夹带率，则需要选用0.1ppm精度聚结器；如实现0.1ppm目标值，则需选用0.01ppm精度聚结器。
35.通过第一初级油气分离组件5和第二初级油气分离组件6初步分离油气，以使油液沉降于卧式筒体1底部，并通过聚结器7过滤残留的油气，以使油气分离。将折挡、沉降、撞击均整合在卧式筒体1内完成，即通过对称设置的第一初级油气分离组件5和第二初级油气分离组件6分别对油气进行分离，并通过立式汽包3内的聚结器7将撞击后的油气进入其内进行精细分离，从而实现良好的油气分离效果。
36.从以上的描述中，可以看出，本技术实现了如下技术效果：
37.在本技术实施例中，采用油气分离组件对称设置于卧式筒体1的方式，通过第一初级油气分离组件5和第二初级油气分离组件6初步分离油气，以使油液沉降于卧式筒体1底部，并通过聚结器7过滤残留的油气，以使油气分离，达到了提高结构稳定性的目的，从而实现了避免油分油池因船舶摇摆发生供油断流和整合多级油分结构的技术效果，进而解决了船舶在摇摆中，一级油分油池中的润滑油有概率因为船舶的摇摆，产生剧烈的波动，在排气气流压力的联合作用下出现断流，对后期供油造成影响，以及三级油分串联，需要更大的占地空间，有悖于船舶紧凑布置的技术问题。
38.进一步的，汽包3内壁靠近底部一侧设置有聚结器安装板8，聚结器安装板8上设置有聚结器7，聚结器7一侧设置有延伸出汽包3的聚结器回油口9。通过在汽包3内壁且靠近其底部焊接固定设置有聚结器安装板8，能够实现将聚结器7固定安装于聚结器安装板8的效果。优选的，聚结器安装板8的数量至少为一个。在实际生产过程中，可以根据实际的使用需求即油气的过滤要求进行聚结器7数量的增减，提高精细油气分离的程度。更进一步的，汽包3一侧靠近顶部开设有排气口10，汽包3内壁靠近排气口10一侧设置有排气口挡板11，排气口挡板11、聚结器安装板8和汽包3内壁密封围合形成具有顶部进气口的气体容置腔12，气体容置腔12与排气口10连通。通过在汽包3一侧设置有排气口10，能够实现将过滤的气体
进行排出的效果，从而实现将气体进行循环利用的效果，进而实现提高资源的重复利用率。同时，将排气口挡板11底部与聚结器安装板8满焊，两侧与汽包3筒体满焊，仅允许上部进气，以防止安装板上聚集的润滑油顺着筒壁被带出油分。能够确保良好的洁净度和油气分离效果。
39.进一步的，第一初级油气分离组件5包括：水平设置于卧式筒体1内的第一防吹板51，且位于油池上方，第一防吹板51远离端盖2一侧设置有与卧式筒体1顶部固定连接的第一除沫器53，第一除沫器53底部设置有第一挡油板52，第一除沫器53底部的高度不低于第一挡油板52顶部的高度。通过在卧式筒体1内一侧分别设置有第一防吹板51、第一挡油板52和第一除沫器53，能够实现对折挡后的油液进行沉降和撞击效果，从而再次进行油气分离的效果。卧式容器段在筒径计算时，需要考虑一定的贮液时间。以贮液时间来确定油位的最高处。在油位最高处设置防吹板，放吹板以孔板折制。以尽可能的减少排气对油位的影响。在油池内，垂直设置挡油板。档油板按照其缺口大小，可以由孔板制造，也可以用整板。其作用是，当船体发生摇摆时，尽可能的缓冲摇摆对油位产生剧烈的影响。优选的，第一挡油板52呈l型。能够实现便于固定连接和挡油的效果。
40.更进一步的，第一防吹板51靠近端盖2一侧设置有第一间隙54，第一防吹板51和第一挡油板52之间设置有第二间隙55，第一挡油板52与卧式筒体1底部内壁设置有第三间隙56，第一间隙54、第二间隙55和第三间隙56用于供油液流通沉降至卧式筒体1底部。通过设置有多个间隙，能够实现供油液流通的效果，从而实现沉降于卧式筒体1底部的效果。
41.进一步的，第二初级油气分离组件6包括：水平设置于卧式筒体1内的第二防吹板61，且位于油池上方，第二防吹板61远离端盖2一侧设置有与卧式筒体1顶部固定连接的第二除沫器63，第二除沫器63底部设置有第二挡油板62，第二除沫器63底部的高度不低于第二挡油板62顶部的高度。通过在卧式筒体1内另一侧分别设置有第二防吹板61、第二挡油板62和第二除沫器63，能够实现对折挡后的油液进行沉降和撞击效果，从而再次进行油气分离的效果。卧式容器段在筒径计算时，需要考虑一定的贮液时间。以贮液时间来确定油位的最高处。在油位最高处设置防吹板，放吹板以孔板折制。以尽可能的减少排气对油位的影响。在油池内，垂直设置挡油板。档油板按照其缺口大小，可以由孔板制造，也可以用整板。其作用是，当船体发生摇摆时，尽可能的缓冲摇摆对油位产生剧烈的影响。优选的，第二挡油板62呈l型。能够实现便于固定连接和挡油的效果。
42.更进一步的，第二防吹板61靠近端盖2一侧设置有第四间隙64，第二防吹板61和第二挡油板62之间设置有第五间隙65，第二挡油板62与卧式筒体1底部内壁设置有第六间隙66，第四间隙64、第五间隙65和第六间隙66用于供油液流通沉降至卧式筒体1底部。通过设置有多个间隙，能够实现供油液流通的效果，从而实现沉降于卧式筒体1底部的效果。将油液沉降于卧式筒体1底部，能够实现提高筒体稳定性的效果，从而能够实现克服船舶摇摆所产生的影响。
43.进一步的，第一除沫器53和第二除沫器63之间设置有与卧式筒体1内壁固定连接的第三防吹板14，第三防吹板14与分别与第一防吹板51和第二防吹板61平齐设置，第三防吹板14底部中心处设置有第三挡油板15。通过设置有第三防吹板14和第三挡油板15，能够实现防止卧式筒体1中部的油液在排气时对油位产生影响。
44.进一步的，第一防吹板51、第二防吹板61、第三防吹板14底部与卧式筒体1底部之
间设置有加热器16。通过在防吹板和卧式筒体1底部之间设置有加热器16即在油液池内设置有加热器16，能够确保机组油品在停机时处于热备状态，从而能够实现快速达到开机条件的状态。优选的，加热器16可以选用水加热、蒸汽加热、电加热。
45.进一步的，卧式筒体1底部设置有出油口17。通过在卧式筒体1底部设置有两管道，两管道汇集至出油口17，能够实现良好的出油效果，从而实现油液循环利用的效果。更进一步的，出油口17设置于筒体两侧。以缓解船体摇摆时油位波动对后续流程造成影响。还有一种方式是通过横摇和纵摇的摆幅，确定液包的大小，从液包底部引出。
46.如图2所示，本发明还提供一种船用多级油分离方法，包括以下步骤：
47.s101、油气混合物通过进气三通管4的进气端41进入卧式筒体1内部，并通过进气三通管4的两出气端42和进气弯头13分成两路分别引导喷射至两端盖2，在折向和部分离心力的作用下，实现折挡分油；
48.具体的，气体/油混合物通过进气三通管4的进气端41，进入多级油分离器卧式段。通过进气管三通的两出气端42，油气混合物并分为两股分别输送至左右端盖2附近。均分的两股气流通过进气弯头13的引导喷射至端盖2的一端。封头为椭圆形，在折向和部分离心力的作用下，气体中夹带的大部分润滑油在此处分离。
49.s102、折挡分油后，油气混合物从左右端盖2两端分别向筒体中心线流动，路径沉降段实现二次分油；
50.具体的，折挡段后的油气混合物沿筒体路径从端盖2两侧往中心线方向流动，因进入筒体的气流被三通分为两股，流量减半，固在一定的沉降速度下，筒体直径能够减小。在沉降距离内，油分受到重力的影响大于气流浮力的影响，实现二次的油气分离。
51.s103、沉降段末端对称设置有两除沫器，油气混合物路经两除沫器时，油粒与其中丝网撞击，失速进行三次分油；
52.具体的，沉降段末端各设置两个除沫器，气流夹带油滴进入除沫器，与其中的丝网或者编织物发生撞击。油滴失速滴落完成油气分离。至此，由于分离预设的油滴大小和分油效率不同，通过设计不同的沉降速度及除沫器选型，可实现油夹带率5～100ppm。
53.s104、撞击分油后的油气混合物，进入填充设置于汽包3的聚结器段，再次进行油气分离，以降低油夹带率目标值。
54.具体的，从两侧除沫器实现初级油气分离后进入汽包3，汽包3内分别串级设置有两级聚结段，聚结器7安装在聚结器安装板8上。参照最终除油目标值，两级汽包3内，选定不同精度的聚结器7，或者同高精度聚结器而填装数量不同，实现最终的目标值。
55.油气混合物进入除沫器内侧，在除沫器中实现油气分离。润滑油通过重力影响流至聚结器安装板8上，在压力的作用下，通过回油口排出。而实现了油气分离的气体依次通过一级聚结器、二级聚结器后，排出油分。
56.本发明还具有如下有益效果：
57.一、因油分的直径主要由：贮油的停留时间和沉降的流速决定。在保证贮油时间一定的情况下，为保证沉降的效果，如油分直径做得小则油分整体长度会加长(增加沉降距离)；如油分整体长度缩短，则直径需加大(减小流速)。故一级油分通常过大，有一定占地空间的要求。本技术将油气引导至端盖两侧，折挡后的油液从两端往筒体中心处流动，能够减小沉降功能段的设备直径，从而使设备更加紧凑，减小重量和材料成本。
58.二、解决三级油分各自工作原理和设计目标值不同，一般直径大小由其工作允许流速和内件尺寸确定，筒体尺寸有着差异，固需要分三个容积设计、制造来完成其功用。本技术将三级油分整合于卧式筒体内，以完成初级油气分离。
59.三、解决三级油分的串联形式，每级油分需要分别安装和独立的检修空间，这有悖于船舶狭小空间的实际情况。
60.四、解决三级油分串联，增加了额外的压力管道、材料、制造和检验，以及制造工序和检验成本，导致增加成本。
61.五、使油池贮油适应船舶摇摆工况，即本技术的油池结构适应船舶的横摇和纵摇。
62.六、提高前端除油效率，以延长聚结器使用寿命。
63.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。