某船海水系統(tǒng)抽不上海水故障與改進方法

金炳哲，劉 偉

(1.91202部隊, 遼寧 葫蘆島 125000；2.4808工廠威海修船廠, 山東 威海 264200)

某船海水系統(tǒng)抽不上海水故障與改進方法

金炳哲1，劉 偉2

(1.91202部隊, 遼寧 葫蘆島 125000；2.4808工廠威海修船廠, 山東 威海 264200)

某2 352 kW(3 200馬力)拖船航行時，與主機共用一根海水總管的日用海水系統(tǒng)抽不上海水，影響空壓機和主機安全使用。經(jīng)查海水系統(tǒng)原理，根據(jù)計算和經(jīng)驗分析，確定了故障原因，并提出2項改進措施，使問題得到徹底解決。

拖船；海水系統(tǒng)；改進

某2 352 kW(3 200馬力)拖船航行時，當(dāng)主機轉(zhuǎn)速600 r/min(額定轉(zhuǎn)速1 000 r/min)以上時，與主機共用1根海水總管的日用海水系統(tǒng)抽不上海水，致使依靠此系統(tǒng)供海水的各裝備無法正常工作，包括機艙2臺空氣壓縮機，進而影響主機航行時加速補氣。當(dāng)主機轉(zhuǎn)速600 r/min以下或主機不工作時，日用海水系統(tǒng)工作完全正常。共用的海水總管左右分別與高位、低位海底閥箱相連，故障時無論是用高位海底閥或低位海底閥都抽不上海水，甚至2個海底閥同時打開也不能抽上海水。海底閥之后的海水過濾器上有1個放氣管，打開放氣閥放氣時，有時能抽上海水，有時則抽不上海水，無規(guī)律可尋。據(jù)船方人員反映，此故障由來已久，一直是困擾該船安全使用的大問題。

1 海水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理

該船海水總管分別與左右2個高位、低位海底閥相聯(lián)，向主機、副機和日用海水系統(tǒng)等供應(yīng)海水。原設(shè)計2臺空壓機也從海水總管取水，后來因空壓機海水泵可靠性差被取消，改為由日用海水系統(tǒng)向其供水。日用海水系統(tǒng)由進水管、并聯(lián)的2臺水泵(互為備用)、1個壓力水罐和其它附件組成。進水管是從海水總管單獨引出的1根支管，然后分2路至2個海水泵，再通至壓力水罐，最終由壓力水罐向各用戶裝備供水。進水支管接在左舷海水濾器與左主機海水進水管之間。

2 原因分析

通常情況下，海水系統(tǒng)抽不上海水大致有幾方面原因：一是海水進水管接頭和附件存在漏氣，水泵抽入空氣后就抽不上海水；二是因船體外部和海底閥等原因，海水總管吸入空氣；三是海水泵故障；四是海水總管上的各支管發(fā)生搶水，搶水的原因可能是海水總量不足或管路設(shè)計不合理。經(jīng)前期試驗和分析排查，排除了前3個原因，實際只剩第4個原因。文獻統(tǒng)計表明，船舶海水總管發(fā)生搶水是海水系統(tǒng)的常見故障，發(fā)生搶水一般有幾個特征：一是發(fā)生搶水的2根支管接入口距離較近，吸水時相互的作用和影響較大；二是搶不到水的這一路管徑和流量要遠遠小于相鄰另一路，或各分支管路截面積之和大于總管截面積，或存在其它不合理設(shè)計；三是其中一路海水系統(tǒng)停止工作或海水流量減少，相鄰另一路海水系統(tǒng)即恢復(fù)正常。實際觀察到該船海水系統(tǒng)故障時這些特征基本都符合：①日用海水系統(tǒng)與左主機海水系統(tǒng)在海水總管上的接入口確實離得很近，只有約200 mm；②測量主機進水支管通徑為104 mm，日用海水系統(tǒng)進水支管通徑為42 mm，截面積分別為8 490 mm2和1 385 mm2；③當(dāng)左主機轉(zhuǎn)速降低至600 r/min以下或主機停止工作，日用海水系統(tǒng)工作即恢復(fù)正常。

下面再計算和比較各海水支管截面積之和與海水總管截面積，主機海水泵與日用海水泵流量。

1)各海水支管截面積與海水總管截面積。各海水支管通徑分別為：主機104 mm，副機52 mm，外消防柴油機52 mm，日用海水42 mm，計算各支管截面積之和為24 734 mm2；海水總管通徑250 mm，截面積49 062 mm2。各海水支管截面積之和小于海水總管截面積,符合設(shè)計要求。

2)主機海水泵流量與日用海水泵流量。從主機說明書查得，主機N1為1 000 r/min額定轉(zhuǎn)速時，海水泵轉(zhuǎn)速為2 800 r/min，流量Q1為56.0 m3/h。當(dāng)主機轉(zhuǎn)速N2為600 r/min時，海水泵轉(zhuǎn)速為1 680 r/min，按照離心泵比例定律，泵轉(zhuǎn)速與流量成正比，即N1/N2=Q1/Q2，計算得海水泵流量Q2為33.6 m3/h。從日用海水泵銘牌上查得，此泵為1.5CWX-2A離心旋渦泵，電機功率2.2 kW,揚程40 m，流量3.0 m3/h 。

通過以上分析和計算，本船日用海水系統(tǒng)抽不上海水故障的原因已清晰可見：由于日用海水系統(tǒng)進水管接入口離主機海水系統(tǒng)接入口太近，當(dāng)兩系統(tǒng)同時工作時，在海水總管內(nèi)發(fā)生搶水，而日用海水系統(tǒng)無論是管路通徑和截面積，還是流量遠遠小于主機海水系統(tǒng)，處于搶水不利一方，導(dǎo)致其抽不上海水。當(dāng)主機轉(zhuǎn)速降至600 r/min以下，主機海水流量從56.0 m3/h減少到33.6 m3/h，日用海水系統(tǒng)就能抽上水，主機600 r/min是故障的臨界點。

3 解決措施

針對上述原因分析，解決日用海水系統(tǒng)抽不上海水問題應(yīng)從以下幾個環(huán)節(jié)進行改進：一是調(diào)整日用海水系統(tǒng)接入口位置，要盡可能遠離主機海水接入口；二是適當(dāng)增大日用海水系統(tǒng)進水管直徑；三是適當(dāng)減少主機海水流量。另據(jù)文獻介紹，為了避免船舶海水總管發(fā)生搶水，常用的方法還有：對用水量特別大的設(shè)備單獨設(shè)置1個海底閥箱，或?qū)M水管重新進行合理布局，如在總管斜下方開孔，進水管與總管相垂直等等。結(jié)合本船海水系統(tǒng)實際情況，最終決定做以下2項改進。

1)改進海水系統(tǒng)進水管接入口位置。2臺空壓機改為由日用海水系統(tǒng)供水后，在海水總管上留下2個接入口，此接入口離主機海水接入口較遠，約2 000 mm，正好在左右主機之間，受主機影響最小。將這2個接入口合為1個，連接到日用海水系統(tǒng)進水管。此管路規(guī)格為D38 mm×2 mm×2根合起來相當(dāng)于管徑48 mm,比原進水管管徑42 mm有所增大。另外這樣改進工作量較少，不會影響到其它系統(tǒng)和設(shè)備，棄用的原海水接入口封堵。

2)采用節(jié)流板，適當(dāng)減少主機海水流量。一般來說，船舶主機海水系統(tǒng)流量的設(shè)計余量較大，該拖船航行試驗時，我們通過調(diào)節(jié)主機海水排出閥開度適當(dāng)減少其流量，也能達到改善日用海水系統(tǒng)抽不上水的狀況，與此同時主機各項溫度參數(shù)仍然保持正常。這一方法過去曾在某雙體試驗艇上實施過，效果較好，方法簡便。作為備用改進方案，擬在該船左右主機海水排出閥進口上裝一個節(jié)流板，節(jié)流口直徑分為35 mm、40 mm、45 mm 3檔，最后采用哪個尺寸由試驗確定。

2項改進措施先實施第一項改進措施，如果故障沒排除，或雖有效果但沒達到預(yù)期，再實施第二項改進措施。

4 試驗結(jié)論

第一項改進措施實施后，進行了航行試驗驗證，主機轉(zhuǎn)速從怠速450 r/min至額定轉(zhuǎn)速1 000 r/min，日用海水系統(tǒng)全程都能抽上海水，且工作可靠。同時從該海水總管取水的主機、副機等其它裝備也都工作正常，各項熱工技術(shù)參數(shù)符合規(guī)定要求。至此，該船日用海水系統(tǒng)抽不上海水的故障得到圓滿解決，加裝節(jié)流板的第二項改進措施不再實施。

船舶海水系統(tǒng)主要負責(zé)向各裝備提供充足的海水用于冷卻，如果系統(tǒng)設(shè)計不合理或出現(xiàn)故障，就會影響各裝備安全和可靠工作。此故障的排除，解決了該船多年未能解決的問題，提高了艦船使用可靠性和安全性，得到了用船部隊的高度評價和充分肯定。

When a tugboat with 2 352 kW(3 200 horse power)is in its sailing,the daily-use sea water system fail to pump,which share the main-pipe with the main engine.This failure influence the safe use of both air compressor and the main engine.By principle examining，calculation and experience analysis,the fault cause is determined,two improving measures are put forward and the problem is solved thoroughly.

tugboat;sea water system;improve

金炳哲(1973-)，男，遼寧遼中人，工程師，大學(xué)本科，主要從事艦船裝備修理工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2016.01.010

2015-08-13