船舶壓載-艙底水管系應(yīng)用技術(shù)研究

摘要：本文從應(yīng)用技術(shù)角度總結(jié)了壓載-艙底水管系工作特點(diǎn)；解析了管系布置圖設(shè)計(jì)的重要性及出圖歸屬問(wèn)題；對(duì)系統(tǒng)用泵選型、機(jī)艙-壓載艙-首部管系布置，以及對(duì)負(fù)壓（抽真空）工況用的截止止回閥、止回閥型號(hào)鄧提出了見(jiàn)解；并對(duì)規(guī)范中某些表述予以說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：壓載-艙底水；應(yīng)用技術(shù)；研究

中圖分類號(hào)：U664.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Ship Ballast, Bilge Water Piping Application Technology Research

ZHANG Xijian

（Shandong weihai shipyard , weihai 264200）

Abstract: this paper summarizes the application technique Angle ballast, bilge water piping job characteristics; Parsing the piping plan in the design of the importance and the figure of belonging problem; For the system with pump selection were alarmed; The cabin - ballast tank - stem of piping layout elements and nodes; The working condition of negative pressure (vacuum) misuse of stop-check valves, check valves model put forward correction; And the ambiguity in the specification.

Keywords: ballast； bilge water；application technology；research

1 引言

船舶壓載-艙底水管系在船舶中主要承擔(dān)著裝卸貨服務(wù)和航行安全兩大功能，其有以下特點(diǎn)：一是管路長(zhǎng)，一直延伸到艏部防撞艙壁前部；二是路徑特殊，一般要在底壓載艙內(nèi)穿過(guò)；三是功能性強(qiáng)，涉及壓載艙輸/排水及艙底水吸/排工況；四是自動(dòng)化程度高，遙控閥大都設(shè)在該兩管系。由于船型及功能各異，該管系在應(yīng)用設(shè)計(jì)中不確定因素很多，或者說(shuō)因人而異沒(méi)有既定模式，因此在系統(tǒng)原理及布置上容易出現(xiàn)種種誤區(qū)。筆者根據(jù)已監(jiān)造船舶的前車之鑒，提出以下避免誤區(qū)的應(yīng)用技術(shù)要素，供同行借鑒和研究。

2管系設(shè)計(jì)圖的出圖歸屬

由于詳細(xì)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)設(shè)計(jì)職能的獨(dú)立性和民船對(duì)詳細(xì)設(shè)計(jì)深度的簡(jiǎn)化需求，使船舶設(shè)計(jì)諸多傳統(tǒng)規(guī)則都被更改或廢棄，對(duì)于管路而言則表現(xiàn)為將理論技術(shù)（管系原理圖）和應(yīng)用技術(shù)（管統(tǒng)布置圖）割裂，分屬為兩個(gè)部門的設(shè)計(jì)產(chǎn)品，這是非常錯(cuò)誤的。

（1）管系布置體現(xiàn)在布置圖上，目前大多數(shù)詳細(xì)設(shè)計(jì)部門只出原理圖不出布置圖，使本屬于詳細(xì)設(shè)計(jì)職能的布置圖劃歸了生產(chǎn)設(shè)計(jì)部門。船舶管系設(shè)計(jì)分為兩部分：一是原理設(shè)計(jì)；二是布置設(shè)計(jì)。上述兩部分加在一起才是管系設(shè)計(jì)圖，簡(jiǎn)稱管系圖，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)CB/T3243.5-1995輪機(jī)表A5清楚的說(shuō)明了這一點(diǎn)。表中標(biāo)注的管系圖，應(yīng)包括系統(tǒng)圖、原理圖、管系圖所規(guī)定的內(nèi)容。

（2）管系布置是設(shè)計(jì)者在空間模擬的量化位置及路徑，需要相對(duì)準(zhǔn)確，若無(wú)布置圖則會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)錯(cuò)誤：①船東或監(jiān)造部門失去了提前審圖發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及修改圖紙的機(jī)會(huì)；②生產(chǎn)設(shè)計(jì)部門在布置設(shè)計(jì)上無(wú)法與原理圖設(shè)計(jì)思路求得一致，全憑自身的理解進(jìn)行布置，導(dǎo)致出現(xiàn)諸多冗余或不良設(shè)計(jì)乃至錯(cuò)誤，而此錯(cuò)誤要在管路安裝后才能曝光，一旦發(fā)現(xiàn)就為時(shí)已晚，并且一般情況下是無(wú)法更改的。因此，全船管系布置圖必須由詳細(xì)設(shè)計(jì)部門做出，并最遲在審圖后轉(zhuǎn)交生產(chǎn)設(shè)計(jì)部門前提交船東審閱并確認(rèn)。

（3）管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)俗稱“放樣”，是將管線路徑示意變?yōu)榫唧w尺寸的管段施工圖。生產(chǎn)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)職能是根據(jù)管系布置圖繪制管段施工圖紙（俗稱放樣小票），因此該職能不具備管系布置設(shè)計(jì)能力，對(duì)管系布置的修改僅限于對(duì)閥門直通/直角等的選擇權(quán)，其它如有錯(cuò)誤均需反饋詳細(xì)設(shè)計(jì)部門予以更正。初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)設(shè)計(jì)相互銜接的基本要求CB/Z254-88標(biāo)準(zhǔn)5.1和5.4.b條對(duì)詳細(xì)設(shè)計(jì)供圖范圍做了明確規(guī)定。而目前不少船舶設(shè)計(jì)中，將生產(chǎn)設(shè)計(jì)職能延伸至詳細(xì)設(shè)計(jì)階段并由其進(jìn)行管系布置設(shè)計(jì)的做法是十分錯(cuò)誤的。

3壓載泵、艙底泵、噴射泵選型及布置

3.1 壓載泵

應(yīng)采用立（可拆葉輪式）泵結(jié)構(gòu)，排量參數(shù)應(yīng)略大于設(shè)計(jì)排水時(shí)間以滿足當(dāng)泵間隙偏大時(shí)也能滿足原定排水時(shí)間；泵吸口不能高于海水總管，如高出需設(shè)置真空自吸裝置的，在泵出口需設(shè)置具有垂直回落止回功能閥門；真空裝置要設(shè)定真空度/真空量技術(shù)參數(shù)，參數(shù)要與真空工況相吻合。

3.2 艙底-消防泵（離心式）

應(yīng)同于壓載泵結(jié)構(gòu)，二級(jí)壓力/排量參數(shù)；泵吸口距內(nèi)地板高度不能大于2倍艙底水總管直徑安裝高度；兩泵必須具有各泵獨(dú)立排舷外口和互備轉(zhuǎn)換功能；兩泵設(shè)在機(jī)艙同一側(cè)的，另一側(cè)噴射泵要單獨(dú)設(shè)置出舷外口。

艙底-消防泵隨機(jī)的真空裝置性能，應(yīng)根據(jù)船用泵抽吸裝置CB/T3489-92標(biāo)準(zhǔn)給定的技術(shù)參數(shù)與實(shí)際工況相適應(yīng)，或?qū)⒀b置參數(shù)作相應(yīng)的修改。自吸裝置真空能力參數(shù)計(jì)算依據(jù)為：①機(jī)艙艙底水總管→各支管→末端止回閥；②機(jī)艙→全船艙底水總管→最長(zhǎng)兩支管→末端止回閥前管內(nèi)體積之和。

3.3 噴射泵

機(jī)艙噴射泵排量參數(shù)應(yīng)不小于艙底泵高壓排量的70%，首部噴射泵應(yīng)不小于應(yīng)急消防泵排量的80%；機(jī)艙噴射泵吸口不能高出花鋼板（距壓載泵出口總管越低越好，可以水平安裝）；不需設(shè)置噴射泵至污水井吸入管路；首部噴射泵必須垂直安裝，高度位置見(jiàn)6（3）條。

3.4 應(yīng)急消防泵

自吸臥式離心泵的自吸能力只是針對(duì)單獨(dú)吸入管路的垂直高度而言，因此只能滿足在海水吸入高度不足工況下的單一自吸功能，該泵恰當(dāng)?shù)挠猛臼亲鳛閼?yīng)急消防泵而不能作為艙底泵使用。

4 機(jī)艙管系布置

（1）壓載泵排出：泵出口至左右舷外路徑應(yīng)避免出花鋼板向上然后呈倒U型反向至舷外口，應(yīng)在花鋼板以下（海水總管下部）直接至舷外口。

（2）艙底水吸入：至機(jī)艙內(nèi)地板以上邊空艙（含機(jī)艙壁前）的水平吸入管均要在該艙底部敷設(shè)，垂直吸口至水平管高度不能大于1 000 mm，水平吸管路經(jīng)高度不能高于初始高度，需設(shè)膨脹彎管的要按水平方向延伸。

5壓載艙內(nèi)總管布置

（1）由于壓載-艙底水遙控閥現(xiàn)已采用電-液式原理結(jié)構(gòu)，如再在壓載艙下設(shè)置管弄以及將此閥還布置在單層底的閥艙內(nèi)已不滿足該組合閥門對(duì)安全使用及維護(hù)工況的需求，因此遙控閥必須布置在貨艙橫壁的底墩艙內(nèi)或單獨(dú)為遙控閥設(shè)置的閥艙內(nèi)（內(nèi)底板上）。鑒于此，機(jī)艙至首部壓載-艙底水總管在底壓載艙的每艙內(nèi)按開口S型膨脹節(jié)布置，即一個(gè)壓載艙內(nèi)只出現(xiàn)一個(gè)開口S型彎管，彎管長(zhǎng)度按許可的鋼管彈性模數(shù)確定。壓載總管通道應(yīng)在艙前后肋板上等設(shè)置專用減輕孔；艙底水總管（一般為右側(cè)）布置同壓載總管禁止占用人孔通道。

（2）如總管采用直線布置并采用波紋膨脹節(jié)取代S型管路膨脹節(jié)的，現(xiàn)波紋式膨脹節(jié)CB1153-93標(biāo)準(zhǔn)由于壁厚不夠等原因不能在外部也接觸海水工況下使用，應(yīng)在以下尺寸上做修改并取得CCS證書：①波數(shù)可減少30%但總長(zhǎng)度不動(dòng)（5波紋改3波紋）；②波形外徑與內(nèi)徑的間距應(yīng)加大一倍及以上，波形板厚度要加大一倍；③要采用B型結(jié)構(gòu)，接管與波形板的焊接應(yīng)為熔透焊并為同等材質(zhì)。該膨脹節(jié)應(yīng)安裝在總管與水密橫壁后三通支管的連接處。

（3）左右壓載總管在底墩艙及閥艙下部設(shè)一三通支管至底墩艙或閥艙內(nèi)，在艙內(nèi)再連接三通支管與兩遙控閥連接；至左右底壓載艙支管經(jīng)遙控閥后按最佳路徑引入底艙吸口處；至左右頂邊艙的支管經(jīng)遙控閥后在艙內(nèi)向兩側(cè)沿槽型壁向上進(jìn)入頂邊艙吸口處；

（4）從流體力學(xué)原理嚴(yán)格界定分路三通管進(jìn)/出口連接，應(yīng)以直管的一端作為吸排總管而禁止將三通管（與直管垂直管） 作為吸排總管布置。

（5）因?yàn)榕摰姿胪瑫r(shí)兼有對(duì)機(jī)艙/貨艙/泵艙分別進(jìn)水應(yīng)急排水功能，因此總管至各吸入支管總流通面積應(yīng)按機(jī)艙、單一貨艙、防泵艙為各自獨(dú)立工況進(jìn)行分別計(jì)算，各支管總流通面積應(yīng)不小于總管流通面積。如艙底泵吸口通經(jīng)為DN200，則機(jī)艙4吸口各通經(jīng)不小于DN100；貨艙2吸口各通經(jīng)不小于DN150；應(yīng)急消防泵艙單獨(dú)吸口不小于DN200。現(xiàn)諸多設(shè)計(jì)將至貨艙兩吸口通經(jīng)設(shè)為DN100、至應(yīng)急消防泵艙設(shè)為DN65（有些船該艙為單層底）是不合理的。

（6）艙底水總管在右側(cè)進(jìn)入底墩艙同壓載總管布置，至左右污水井的水密通艙件應(yīng)為螺栓可拆式（見(jiàn)鋼通艙管件CB/T3480-92 A、C型）。

6 首部管系布置

（1）首部管系主要由機(jī)艙艙底水管系和應(yīng)急消防泵管系兩部分組成。由于規(guī)范只強(qiáng)調(diào)首應(yīng)急消防泵的消防功能，因此習(xí)慣上都把首部艙底水（首應(yīng)急消防泵艙、錨鏈艙、空艙、首甲板室）抽取功能統(tǒng)劃歸機(jī)艙艙底泵負(fù)責(zé)，并由一個(gè)噴射泵負(fù)責(zé)吸/排水而將應(yīng)急消防泵功能閑置（只打消防水），這導(dǎo)致在使用效果、頻率以及功率配置上極不合理并使耗能無(wú)端增加，建議將首部艙底水吸入也并入應(yīng)急消防泵吸入管路，并將噴射泵只保留至錨鏈艙吸入管路，其他直接接入艙底水吸入總管。

（2）應(yīng)急消防泵艙艙底需設(shè)置內(nèi)底板及污水井，板下與壓載艙貫通。壓載總管至首壓載艙減徑支管應(yīng)在泵艙內(nèi)底板上部經(jīng)防撞艙壁進(jìn)入應(yīng)急消防泵艙。該通艙管件短管壁厚要按舷外短管等同要求，至首壓載艙支管在遙控閥后需經(jīng)彎管膨脹節(jié)后進(jìn)入首壓載艙吸口處。艙底水至消防泵艙支管穿艙布置同壓載支管。

（3）首部噴射泵吸口至錨鏈艙底部垂直高度要控制在1~1.5 m之間（不可緊貼底部吸口不設(shè)止回閥）；非垂直部分管段要呈直線型斜度狀布置；噴射泵進(jìn)出管路均須用蝶閥控制并需將其安裝在垂直管路上（使泵停止時(shí)吸入管內(nèi)的泥漿水不能滯留于管路中）。

（4）噴射泵及控制閥均應(yīng)設(shè)在應(yīng)急消防泵艙通道中至首空艙底平面高度，通道中無(wú)安裝位置的應(yīng)向前空艙內(nèi)延伸形成水密工作平臺(tái)。

7 遙控閥及控制臺(tái)

（1）壓載水閥門遙控系統(tǒng)要將尾尖（壓載）艙閥門遙控包括在內(nèi)；有條件的要將泵前、后的轉(zhuǎn)換閥門以及至左右噴射泵（掃艙系統(tǒng)）進(jìn)出口閥門納入遙控范圍。

（2）遙控臺(tái)屬于液位顯示-閥門遙控組合顯示-控制臺(tái)，臺(tái)面上需設(shè)置壓載泵、艙底-消防泵、應(yīng)急消防泵啟動(dòng)/停止按鈕和壓載泵、艙底-消防泵（一級(jí)/二級(jí)壓力）遙測(cè)式壓力表。

8 吸入式截止止回閥、止回閥

（1）對(duì)于艙底水負(fù)壓（抽真空）吸入工況而言。截止止回閥的概念不再是一個(gè)組合功能閥門，而應(yīng)是截止閥+法蘭旋起式直通止回閥閥組。鑒于DN 50及以上鑄鐵旋啟式止回閥目前還無(wú)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)，仍應(yīng)以JIS F7372、7373作為標(biāo)準(zhǔn)選用。如將排出型截止止回閥（GB/T591-93）、（GB/T592-93）繼續(xù)設(shè)置在負(fù)壓（真空）吸入管路上，將會(huì)給艙底水吸入工況帶來(lái)終生麻煩。上述閥門為何要更改型號(hào)的技術(shù)原理詳見(jiàn)《廣東造船》2014第二期作者專文《造船管系閥件設(shè)計(jì)與應(yīng)用》在此不再贅述。

（2）消防、艙底水泵（離心式為主）吸入端，原設(shè)計(jì)為截止止回一體閥（升降式閥盤），末端同樣設(shè)截止止回閥或止回閥的，均要改為截止閥+法蘭旋啟式直通止回閥；至貨艙污水井水平吸入管末端，只需設(shè)單獨(dú)旋啟式止回閥，泵前空間位置不滿足的可用板式止回閥代替（閥盤僅限垂直安裝）；各邊空艙吸口高于泵吸口端且水平吸入管一直低于初始端的，應(yīng)免設(shè)止回閥；除連環(huán)空艙外，止回閥不能安裝在水密艙柜內(nèi)。

由于規(guī)范對(duì)該管系設(shè)計(jì)均無(wú)指令性約束條款，例如對(duì)止回閥類型及負(fù)壓（抽真空）工況用的是指導(dǎo)性表述（詳見(jiàn)第三篇3.4.2.1、3.4.5.1（4）、3.4.7.2、3.9.2.1條；第六篇2.1.2.2條內(nèi)容），加之CCS交船驗(yàn)收項(xiàng)目也無(wú)此類內(nèi)容等，導(dǎo)致了該管系在設(shè)計(jì)上屬于“隱性失控”現(xiàn)狀，由此造成的功效損失將由船東“買單”，這是應(yīng)引起各方重視尤其是船東們不應(yīng)懈怠的問(wèn)題。

9 結(jié)束語(yǔ)

船舶專業(yè)技術(shù)分為理論技術(shù)（工作原理）、工藝技術(shù)（制作難點(diǎn)）、應(yīng)用技術(shù)（布置制裝）、管理技術(shù)（工作標(biāo)準(zhǔn)）四大類。從目前普通船舶設(shè)計(jì)-建造和配套產(chǎn)品的制作看，前兩類已基本雷同不需要再獨(dú)立進(jìn)行探討，即使有些目前沒(méi)有的先進(jìn)船舶也會(huì)以技術(shù)輻射形式迅速推廣。而應(yīng)用技術(shù)則是千差萬(wàn)別的，包括對(duì)先進(jìn)理論技術(shù)及產(chǎn)品引進(jìn)的過(guò)程，同樣也屬于應(yīng)用技術(shù)范疇，在航天科技的報(bào)道中就曾多次使用應(yīng)用技術(shù)這一專業(yè)術(shù)語(yǔ)。

應(yīng)用技術(shù)的特征表現(xiàn)為上與理論技術(shù)銜接，下與使用效能掛鉤，是實(shí)踐型技術(shù)。應(yīng)用技術(shù)的大多數(shù)內(nèi)容是將在實(shí)踐中不斷優(yōu)化的系統(tǒng)例證及程序加以規(guī)范化總結(jié)，成為有條理的準(zhǔn)則、規(guī)則、要?jiǎng)t等，用于指導(dǎo)后續(xù)的工作實(shí)踐，這也是本文的旨意。望通過(guò)本文能引起業(yè)內(nèi)人士的重視，并將船舶應(yīng)用技術(shù)作為一項(xiàng)普及性專業(yè)技術(shù)進(jìn)行研討和推廣。

作者簡(jiǎn)介：張晰見(jiàn)（1956-），男，助理經(jīng)濟(jì)師。主要從事船舶監(jiān)造及造船技術(shù)管理工作。

收稿日期：2014-03-17