“CRYSTAL STAR”船EVAC系列真空厕所系统故障分析

杨 烨，梅 森，王慧勇

(1.大连海洋大学，辽宁大连 116023;2.中国船级社大连分社辽宁大连 116013;3.天津海事局，天津 300211)

“CRYSTAL STAR”船EVAC系列真空厕所系统故障分析

杨 烨1，梅 森2，王慧勇3

(1.大连海洋大学，辽宁大连 116023;2.中国船级社大连分社辽宁大连 116013;3.天津海事局，天津 300211)

针对实船对EVAC系列船用真空厕所系统的组成及工作过程和原理进行了剖析，依据工作经验对该系统的故障及原因进行了分析总结。

真空厕所;故障分析;节能减排

真空厕所系统用真空作为工作介质，利用压差以抽吸的形式把便器和卫生设施内的污物运送到中央收集装置，它的节能减排效果明显，目前真空厕所系统在很多领域得到广泛应用，如飞机、高铁、邮轮等，目前在很多商船上也有应用。

由图1可知，FMA分解的中心思想是将机床制造加工这种复杂的综合运动(即功能)进行逐层分解，直至分解为一系列最基本的且不可再分解的动作单元，这类似于整机拆分成零件的过程，只不过前者是以机床的功能为研究对象，后者则是以机床的结构为研究对象。因此，整机的功能运动是否正常实际上取决于各个元动作是否会发生故障。

真空厕所系统有诸多优点:降低臭味 (传统水冲式臭味会滞留在空气中，而负压是由外向里吸的臭味不会扩散到空气中去)、大量节约用水 (国家规定的传统节水马桶为6 L/次，而采用真空厕所后每次冲厕＜0.8 L/次)、简化系统结构和安装程序、便于维修保养、节约成本、减少堵塞以及运行稳定等。该系统也有很多缺点:部件材料容易老化漏泄、如果该系统的某一位置出现故障将有可能影响整个系统的正常运行等［1］。

本文依托于实船“CRYSTAL STAR”船，此船为韩国制造的17万吨级散货矿砂船，其厕所系统为EVAC系列真空厕所系统，本文以该船的实际工作经验为例，对其真空厕所系统的工作过程和工作原理及故障进行分析总结，希望为他人提供借鉴和帮助。

1 真空厕所系统的组成及工作过程

系统的组成概括为4部分:①马桶端排放和控制部分，此部分的作用为控制马桶端排污阀的启闭、马桶充水等;②真空管路部分，储存真空及运送污物等;③收集储存部分，收集、处理以及储存系统中排放的污物等;④真空建立部分，抽吸系统中的空气、保持系统真空度等。

工作过程概括为:真空建立装置中的循环泵抽吸搜集柜中液体进行循环和粉碎，液体经过喷射泵作为工作流体抽吸污水 (真空)主管路中的空气使其达到一定的真空度，压力传感器感应真空度达到一定值后，循环泵停止工作，同时单向阀关闭使管路密闭保持一定的真空度，当马桶端排放污物进入真空管路时污物经过真空管路通过单向阀送入到收集装置中，此过程对管路中的真空有一定程度的破坏作用，当压力传感器感应到真空度降低到一定的数值时，循环泵将自动运行，利用抽射泵进行抽吸真空，如此循环工作。

1)污水收集及真空建立部分。污水收集装置和真空建立装置如图1所示，系统中的污物被存放到收集柜中。压力传感器用来控制真空管路中的真空度，当管路中的真空度降低到一定数值时循环泵自动启动，液流经过真空抽射泵作为抽射泵的工作液体抽吸真空管路中的空气使其达到设定的真空度，循环泵自动停止工作，抽吸真空的同时循环泵的运转对污物也起到了粉碎作用，循环泵在将污物排出船外时也起排出泵的作用。抽射泵的入口设有单向阀，抽射泵启动或者管路中吸入污物时其临时开启，抽射泵停止工作或者污物排放完毕后其自动关闭使真空管路密闭并保持一定的真空度。

图1 污水收集和真空建立装置示意图

1)真空度不能正常保持。马桶排污阀损坏，破坏真空，由于排污阀橡胶隔管材质的易老化性其寿命有限，应用时间过长容易产生裂纹漏气破坏系统真空。弹簧关闭机构损坏、橡胶隔管脏污导致关闭不严等。上述故障的主要表现包括马桶端会发出吱吱的抽气响声，声音会随着漏泄的增大而增大，马桶内存留的水封水将消失等。

(1)排污阀。排污阀的两端与马桶及真空管路连接，由排放控制部分直接控制，如图2所示，它主要由橡胶套、橡胶隔管、弹簧关闭机构等组成。橡胶套，保持排污阀内部的密闭状态。橡胶隔管，两端分别连接马桶和真空管路，控制马桶和真空管路连接的通断。弹簧关闭机构，关闭橡胶隔管。排污阀在关闭状态下真空管路与排污阀橡胶套腔室隔离，排污阀内部密闭空间处于大气压状态，依靠弹簧式关闭机构使橡胶隔管关闭，隔离马桶端和真空管路。排污阀在开启状态下真空管与排污阀内部密闭空间连通，处于真空状态，此时依靠大气压差的作用使弹簧关闭机构抬起，橡胶隔管打开使马桶端与真空管连通。

图2 排污阀示意图

4)排污阀不能关闭。控制系统中的旁通阀关闭不严或时序控制阀损坏使排污阀一直处于真空状态，排污阀弹簧关闭机构失效等。

图3 控制系统示意图

2 故障分析过程

几天以后，同样的故障再次出现，并且更加严重，真空度无法建立，循环泵持续运转不停。对该系统各部分进行详细检查，当检查到居住区第三层时，在走廊里就听到了呜呜的响声，发现是二管轮房间的厕所出了故障，暂停系统对排污阀进行拆解，发现橡胶隔管出现很大裂纹，换新后系统恢复正常工作。

本船厕所卫生系统运行状况一直良好，某天常规检查时发现循环泵频繁启停运转，手触摸马达温度很高，将该系统暂时关闭，待马达冷却后重新启动，对该装置进行了详细检查后发现，真空度建立时间明显增长，真空表显示真空度破坏速度很快，对系统各部分进行检查没有发现明显异常，初步判断是循环泵脏堵，拆卸后发现并无异常，随后对真空单向阀进行了拆检，内部有结垢脏污，清洁后装复试运行，状况并无明显改善，为防止马达过热损坏，对其进行密切监控，一旦温度过高将系统暂停使用待冷却后恢复运转，一天后发现二层公共卫生间内有一马桶内的水自动被抽空，水封水不能存留，判断是排污阀故障，拆检后发现橡胶隔管上有小裂纹对其进行换新，系统运行状况明显改善。

由于该船船龄已十几年，在管理该系统的工作中，各种问题会频频出现，该系统的核心工作过程就是真空度的建立和保持以及马桶端控制，任何一个问题都将影响整个系统的正常运行，现将各种故障的分析总结如下，以便在类似的系统中出现问题能够快速地诊断并解决。

鞣酸与蛋白质结合成具有收敛作用的鞣酸蛋白质，使肠蠕动减慢，从而延长粪便在肠道内停留的时间。不但易造成便秘，而且还增加了有毒物质和致癌物质被人体吸收的可能性，所以餐后不可立即饮茶，特别不要立即喝浓茶。

2)马桶端排放及控制部分。控制部分的组成主要有马桶、排污阀以及排污控制系统组成。控制系统由冲洗按钮、时序控制器、旁通阀、冲水阀及管路等组成。

排污阀与真空管连接处漏气，单向膜片阀膜片或阀座脏污使其关闭不严漏气，橡胶膜片裂纹漏气，真空管路漏泄等。

3)排污阀不能开启。橡胶套漏气无法使排污阀内部保持密闭，时序控制器故障使真空无法通入排污阀，真空管路真空度不足等。

2)真空度不能建立。循环泵故障导致抽射泵工作水不足，抽射泵工作水管路脏堵或者抽气管路脏堵，真空抽射泵损坏，真空管路发生较大的漏泄，以及一些操作失误等。

(2)控制部分。控制系统主要控制真空的通断从而控制排污阀和冲水阀的启闭以及开启持续时间等。时序控制阀是系统的核心部件，如图3所示，真空作为系统的驱动介质，当按下冲洗按钮时，时序控制阀动作，按照预先设定的通气时间将真空分别通入冲水阀和排污阀，并保持一定的持续时间。

“拓展实验”是指以教材实验为探索起点，在原有实验目的、实验原理、实验材料、变量的控制、实验方法、与实际生活的联系等基础上发展出新的课题，并随之开展的实验探究，包括教材实验的改进探究、延伸探究以及利用教材实验原理开展的新的问题探究等。

5)循环泵频繁启动或者连续运转。压力传感器故障，系统真空度不能正常保持或者无法建立，控制系统故障等。

德钦书松尼姑寺是云南省唯一的藏传佛教尼姑寺院（藏名：塔巴林），也是被命名为“云南省和谐寺观教堂”的佛寺中唯一的尼姑寺。

(4)“房子是用来住的，不是用来炒的”的定位。2017年2月28日，习近平总书记指出，建立促进房地产市场平稳健康发展长效机制，紧紧把握“房子是用来住的，不是用来炒的”的定位。[注] 习近平在2017年中央财经领导小组第15次会议上的讲话。习近平总书记在十九大报告中指出，坚持房子是用来住的,不是用来炒的，加快建立多主体供给、多渠道保障、租购并举的城镇住房制度，让全体人民住有所居。

6)压力表或压力传感器管路脏赌。真空度无法正常显示或正常传感，真空度无法正常保持或者建立，循环泵的运转不正常等。

［1］刘旭华，周敬宣，胡国良.真空厕所终端控制系统的研究 ［J］.真空，2007，44(3):54-55.

The composition and working principle of vacuum toilet system are analyzed.The fault causes are concluded according to the actual working experience.

vacuum toilet;fault analysis;energy saving

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.04.010

杨烨 (1985-)，男，吉林吉林人，讲师，硕士，主要从事轮机工程相关工作。

2014-12-16