“港船6號(hào)”拖輪主機(jī)冷卻海水系統(tǒng)冬季防凍改進(jìn)研究

李麗珍，馬 軍，崔立輝，李玉海

(天津新港船舶重工有限責(zé)任公司，天津 300456)

“港船6號(hào)”拖輪主機(jī)冷卻海水系統(tǒng)冬季防凍改進(jìn)研究

李麗珍，馬 軍，崔立輝，李玉海

(天津新港船舶重工有限責(zé)任公司，天津 300456)

文章介紹了天津新港船舶重工有限責(zé)任公司修船廠“港船6號(hào)”拖輪在主機(jī)冷卻海水系統(tǒng)冬季防凍問題中出現(xiàn)的故障，研討其中的原因，提出了改進(jìn)方案，故障并最終得到解決。

防凍；主機(jī)；改進(jìn)研究

“港船6號(hào)”是2009年天津新港船舶重工有限責(zé)任公司修船廠建造的全回轉(zhuǎn)拖輪，功率3 234 kW(4 400匹)，該船主尺度如下：總長，36 m；垂線間長，32 m；型寬，10.4 m；型深，4.8 m；設(shè)計(jì)吃水，3.7 m，主發(fā)電機(jī)組：90 kW(功率因數(shù)0.8)×2套。

由于天津地區(qū)冬季較為寒冷，“港船6號(hào)”拖輪歷年在冬季使用過程中出現(xiàn)由于海水結(jié)冰造成海底箱堵塞、主機(jī)冷卻海水吸不上來的故障，由此造成主機(jī)過熱停機(jī)。該拖輪在設(shè)計(jì)時(shí)參照天津地區(qū)歷年的氣候條件，并沒有考慮極端氣候條件。故障發(fā)生后，總廠要求技術(shù)部和資產(chǎn)部做出相應(yīng)的海水系統(tǒng)改造方案。在該船所有系統(tǒng)均已成型的情況下進(jìn)行了重新布置改造，現(xiàn)將其歸納總結(jié)如下。

1 系統(tǒng)設(shè)備選型及解決方案

1.1 方案初選

對(duì)于該拖輪的防凍問題，我們?cè)捎门R時(shí)岸電，增加機(jī)艙伴熱帶的方法暫時(shí)予以解決。在這次改造中有工人提出，能否將此臨時(shí)加伴熱帶的方法永久化，因該方法占地面積小，不排放煙氣等污染物質(zhì)，而且可以自動(dòng)運(yùn)行，減少人為的管理，因此該種方案一經(jīng)提出，隨即得到了廠里領(lǐng)導(dǎo)和車間工人的贊成，但是最終方案的設(shè)計(jì)方——技術(shù)部的相關(guān)人員并沒有盲從，如果是新造船舶，此種方案當(dāng)然是最佳的，但是舊船進(jìn)行改造，原來船舶的電力負(fù)荷是否足夠，技術(shù)部相關(guān)人員對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)的原船電力負(fù)荷計(jì)算，但是經(jīng)過技術(shù)部相關(guān)人員查閱圖紙和現(xiàn)場勘察，發(fā)現(xiàn)臨時(shí)采用的伴熱線如果在停泊碼頭使用岸電時(shí)，該船的保溫防凍沒有問題，但是一旦該船處在作業(yè)期間，由于電力負(fù)荷過大，原來設(shè)計(jì)工況采用1臺(tái)發(fā)電機(jī)的功率是否夠用，需要進(jìn)行負(fù)荷校核。

1.2 電力負(fù)荷計(jì)算

1)原船的負(fù)荷計(jì)算如下。原船主要設(shè)備情況如下：主空壓機(jī)組1.1 kW、消防總用泵組7.5 kW、艙底總用泵組7.5 kW、海水壓力柜1.5 kW、淡水壓力柜1.5 kW、輕柴油輸送泵2.2 kW、滑油備用泵1.5 kW、污水泵1.61 kW、污油泵1.61 kW、生活污水處理裝置4.0 kW、油水分離器1.5kW、電熱水器3 kW、空調(diào)1.5 kW、柜式空調(diào)3.0 kW、機(jī)艙通風(fēng)機(jī)組4.0 kW、錨機(jī)15.0 kW、絞車12.5 kW、照明設(shè)備8.0 kW、通信導(dǎo)航設(shè)備1.5 kW、其它1.5 kW。

根據(jù)負(fù)荷計(jì)算公式得出原船總負(fù)荷：航行工況49.83 kW、拖帶工況49.51 kW、停靠港工況59.51 kW、停泊工況30.99 kW。

原船發(fā)電機(jī)組功率90 kW×2臺(tái),使用1臺(tái)發(fā)電機(jī)組時(shí)的負(fù)荷率為：航行工況55.37%、拖帶工況55.01%、停靠港工況66.12%、停泊工況34.43%。

這是原船的電力負(fù)荷計(jì)算書，從上述計(jì)算書我們可以看出，原船電力設(shè)計(jì)為2臺(tái)發(fā)電機(jī)組一用一備，裕量并不大。

2)增加電伴熱負(fù)荷校驗(yàn)。現(xiàn)在我們初步按照機(jī)艙增加電伴熱50 kW,進(jìn)行計(jì)算，其結(jié)果如下。

變更總負(fù)荷：航行工況99.83 kW、拖帶工況99.51 kW、?？扛酃r109.51 kW、停泊工況55.99 kW。

如果還是使用1臺(tái)發(fā)電機(jī)組時(shí)的負(fù)荷率為：航行工況110.92%、拖帶工況110.56%、停靠港工況121.67%、停泊工況62.21%(備注：負(fù)荷率已經(jīng)超過100%，顯然使用1臺(tái)發(fā)電機(jī)組是不可行的)。

3)計(jì)算結(jié)論。根據(jù)以上計(jì)算，技術(shù)部人員得出如下結(jié)論：如果永久增加電伴熱，需要同時(shí)開啟2臺(tái)發(fā)電機(jī)組，這樣柴油消耗過大，廠內(nèi)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)重，此種做法得不償失，方案行不通。

2 選定方案

技術(shù)部人員積極查找資料，并到有類似船舶的部門找業(yè)內(nèi)人士進(jìn)行調(diào)研，根據(jù)天津臨海水域冬季寒冷的特點(diǎn)，我廠決定采用類似集裝船在北半球所采用的壓載艙內(nèi)循環(huán)的辦法，將尾部壓載艙(P/S)分別作為冷卻水源，對(duì)于主機(jī)、發(fā)電機(jī)組、舵槳裝置實(shí)行內(nèi)部循環(huán)，海水不排出舷外，只在壓載艙和機(jī)器之間循環(huán)，計(jì)算過程如下。

2.1 艉壓載艙的容積(見表1)

2.2 主要設(shè)備海水消耗量

主機(jī)廠要求：海水流量54 m3/h，流動(dòng)阻力0.09 MPa。

發(fā)電機(jī)組廠家要求：海水流量12 m3/h，流動(dòng)阻力0.09 MPa。

表1 艙容匯總表

舵槳廠家要求：海水流量4 m3/h，流動(dòng)阻力0.09 MPa。

因此單機(jī)需要的冷卻海水流量=54 m3/h+12 m3/h+4 m3/h=70 m3/h。

2.3 海水泵選擇

根據(jù)上述參數(shù)，技術(shù)部選型80CWZ-14型水泵，流量72 m3/h，揚(yáng)程19 m，轉(zhuǎn)速2 950 r/min，電機(jī)Y132S2-2H功率7.5 kW，單泵質(zhì)量93 kg。

2.4 修改工程

1)清空尾部壓載艙中的海水,在尾部壓載艙中現(xiàn)場安裝吸入口。

2)在機(jī)艙中安裝2臺(tái)冷卻海水泵，左右各1臺(tái)。

3)連接主機(jī)壓載艙內(nèi)循環(huán)海水管路DN80，其中冷卻回管DN100至尾部壓載艙。

4)連接發(fā)電機(jī)組壓載艙內(nèi)循環(huán)海水管路DN40，其中冷卻回管DN40至尾部壓載艙。

5)將舵槳裝置的冷卻回水管DN40接至尾部壓載艙。

6)進(jìn)行試航調(diào)試，測量主機(jī)狀態(tài)參數(shù)。

3 結(jié)束語

通過該拖輪改造過程充分說明在一些船舶(近年來我國從日本進(jìn)口了許多類似船齡不大的拖輪)上使用壓載艙內(nèi)循環(huán)進(jìn)行防凍，原理簡單、設(shè)計(jì)合理、成本較低，比其它任何解決方案來的快——能夠確保完工時(shí)間，施工工藝簡單——設(shè)備精巧，投資省只需要1萬～2萬元，贏得了本廠領(lǐng)導(dǎo)贊譽(yù)、施工工人滿意的效果。

Some problems on antifreezing for sea-water cooling system on tugboat Gang Chuan No.6,which belongs to the shipyard of TIANJIN XINGANG shipbuilding heavy industry Co.,LTD.，are introduced.In this paper,the cause is studied and the improving plan is put forward with the final resolution.

antifreezing；main engine；improving measure

李麗珍(1979-)，女，天津人，高級(jí)工程師，大學(xué)本科，主要從事船舶修理工藝工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2016.01.011

2015-09-16