科考船壓載水系統(tǒng)改裝設(shè)計(jì)

羅東浩，童 軍

(廣州中船文沖船塢有限公司，廣東 廣州 511462)

科考船壓載水系統(tǒng)改裝設(shè)計(jì)

羅東浩，童 軍

(廣州中船文沖船塢有限公司，廣東 廣州 511462)

《壓載水公約》臨近生效，所有公約適用的船舶在公約生效以后，均應(yīng)持有有效的壓載水管理證書才能營(yíng)運(yùn)。文章以某科考船壓載水系統(tǒng)改裝為例，闡述壓載水系統(tǒng)的相關(guān)研究及設(shè)計(jì)。

《壓載水公約》；科考船；改裝

《壓載水公約》臨近生效，所有公約適用的船舶在公約生效以后均應(yīng)持有有效的壓載水管理證書才能營(yíng)運(yùn)。因?yàn)檫m用船舶總數(shù)大，為避免船舶因?yàn)閴狠d水管理系統(tǒng)訂購、安裝和改造工期緊張而被迫停運(yùn)，現(xiàn)有運(yùn)營(yíng)船舶普遍都會(huì)提前加裝壓載水系統(tǒng)并申請(qǐng)檢驗(yàn)發(fā)證。本文以某科考船壓載水系統(tǒng)改裝為例，闡述壓載水系統(tǒng)的相關(guān)研究及設(shè)計(jì)。為滿足科考要求，艉部～FR75肋位在保留原有壓載水艙的同時(shí)，將燃油艙改造為壓載水艙，F(xiàn)R87～FR118肋位新設(shè)置壓載艙，改造后全船共有31個(gè)壓載水艙，相應(yīng)壓載水系統(tǒng)需根據(jù)艙室的布置情況改造及新增管路。同時(shí)根據(jù)《壓載水公約》要求安裝壓載水處理系統(tǒng)，使壓載水排放滿足公約要求。

1 壓載水系統(tǒng)改裝的原理圖設(shè)計(jì)

1.1 壓載水系統(tǒng)改裝原理圖設(shè)計(jì)

壓載水系統(tǒng)改裝的基本原則是盡量保留原壓載水管系功能，根據(jù)艙室變化情況盡量使用原船壓載水管系，根據(jù)機(jī)械處所設(shè)備布置情況，擬將新增的壓載水處理裝置布置于輔機(jī)艙，初步完善機(jī)艙壓載水系統(tǒng)原理見圖1。

1.2 船舶壓載水處理裝置的選型

1.2.1 壓載水處理裝置基本參數(shù)要求

通常壓載水處理裝置的處理能力應(yīng)等于或大于壓載泵最大流量，而處理系統(tǒng)的處理能力直接決定了處理系統(tǒng)的儲(chǔ)存大小，原船2臺(tái)壓載泵流量均為150 m3/h，綜合考慮一定的處理余量，確定壓載水處理裝置處理能力為350 m3/h。

1.2.2 壓載水處理技術(shù)的選擇

1)機(jī)械法(過濾或者分離)。該系統(tǒng)要求全部壓載水流經(jīng)濾器、旋分器或者其他分離器。對(duì)于大流量壓載水的情況，設(shè)備的尺寸可能會(huì)帶來問題。如果設(shè)備是在壓載水排放時(shí)使用，大量濾出物必須保留在船上，會(huì)增加儲(chǔ)存負(fù)擔(dān)。

2)物理消毒法(紫外線照射、氣穴、脫氧等)。紫外線處理通常是在壓載水打進(jìn)和排放時(shí)進(jìn)行，其有效性受水的濁度的影響，水的濁度會(huì)影響光線的穿透能力。脫氧處理可能需要幾天的時(shí)間才能保證對(duì)水生物的殺傷率，另外，壓載艙一定要有密閉的通風(fēng)系統(tǒng)且應(yīng)被完全惰化。

圖1 壓載水系統(tǒng)原理圖

3)化學(xué)處理法(抗微生物劑和藥劑)。加藥量應(yīng)該合適，通常能在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)達(dá)到對(duì)水中生物的殺滅率，但壓載水排放時(shí)可能還殘留過量的藥物，因此通常需要對(duì)水中藥物進(jìn)行中和處理，以確保對(duì)排放環(huán)境無害。另外如果壓載艙中藥物濃度過高，還有可能腐蝕壓載艙艙壁。

以上技術(shù)都有其自身特點(diǎn)，獨(dú)立使用存在一定的局限性，為克服某單一技術(shù)的缺點(diǎn)，大多數(shù)處理系統(tǒng)都是采取上述技術(shù)的組合。本項(xiàng)目因化學(xué)處理法可能存在較大環(huán)境危害，經(jīng)綜合考慮，選用機(jī)械法(過濾)和物理消毒法(紫外線)技術(shù)組合。

1.2.3 設(shè)備型號(hào)及廠家選定

根據(jù)處理量及處理方式的要求，船廠物資部門邀請(qǐng)相關(guān)廠商進(jìn)行設(shè)備選型及技術(shù)協(xié)議的簽訂，經(jīng)綜合考慮證書要求、處理系統(tǒng)尺寸、處理系統(tǒng)壓降、處理系統(tǒng)功率、防護(hù)等級(jí)及價(jià)格因素后，確認(rèn)選定九江精密測(cè)試技術(shù)研究院的壓載水處理裝置，對(duì)應(yīng)型號(hào)為HBS350。其基本工作流程為壓載和卸載。

1)壓載。壓載水經(jīng)管路進(jìn)入過濾單元，濾去大于或等于 50 μm 的生物和顆粒后，進(jìn)入光催化反應(yīng)單元。在光催化反應(yīng)單元內(nèi)，以能發(fā)射紫外光的低壓汞燈為光源，通過紫外照射抑制或殺滅壓載水中的浮游生物和微生物；同時(shí)，紫外光照射光催化反應(yīng)膜(TiO2納米薄膜)表面，產(chǎn)生具有極強(qiáng)氧化性的羥基自由基，能迅速奪取生物細(xì)胞膜內(nèi)的氫元素，分解細(xì)胞膜，并進(jìn)一步破壞生物的蛋白質(zhì)、碳水化合物以及DNA等物質(zhì)，從而徹底殺滅壓載水中的浮游生物和微生物，使處理后的水滿足D-2標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)入壓載艙。

2)卸載。壓載水排放時(shí)，過濾單元和光催化反應(yīng)單元均處于非工作狀態(tài)。由壓載泵從壓載艙內(nèi)泵水，通過排放管路直接排出舷外。

1.3 完善原理圖并送審

根據(jù)廠家設(shè)備資料圖紙(見圖2)，完善壓載系統(tǒng)原理(見圖3)。

2 壓載水系統(tǒng)改裝的生產(chǎn)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)備及管路系統(tǒng)的建模布置

壓載水設(shè)備建模如圖4所示，壓載水裝置綜合布置模型如圖5所示。

2.2 壓載水管路布置基本原則

1)壓載水管系布置和壓載艙吸口的數(shù)量，應(yīng)使船舶在正常營(yíng)運(yùn)條件下的正浮或傾斜位置均能排放和注入各壓載艙的壓載水。

2)壓載水管系的布置應(yīng)避免舷外水或壓載艙內(nèi)的水進(jìn)入貨艙、機(jī)器處所或其他艙室。

3)壓載水管不得通過飲水艙，鍋爐水艙或滑油艙。如不可避免，則飲水艙、鍋爐水艙或滑油艙內(nèi)的壓載水管壁符合各有關(guān)船級(jí)社的要求，且不應(yīng)該有可拆接頭。

4)壓載水管系不應(yīng)與貨艙及機(jī)爐艙的艙底水管系和油艙管系接通，但泵與閥箱之間的連接和泵的排出舷外管除外。

圖2 廠家設(shè)備原理

圖3 完善后的系統(tǒng)原理

圖4 壓載水設(shè)備建模

5)從壓力損失的角度看，壓載水管吸口安裝間距應(yīng)盡可能小，根據(jù)管路布置指引要求，本項(xiàng)目吸口距艙底高度為20 mm。

6)恰當(dāng)?shù)墓苤Ъ懿贾?，如果管支架安裝不

圖5 壓載水裝置綜合布置模型

當(dāng)，一旦與船體發(fā)生共振不僅損害壓載水管本身，也可能損傷船體。

7)壓載水管應(yīng)使用膨脹接頭，以吸收由于船體變形而造成的伸縮量。吸收伸縮量的方法一般使用滑動(dòng)式膨脹接頭或?qū)⒐茏訌澢??；瑒?dòng)式膨脹接頭因不像管子彎頭那樣受安裝位置的限制，直徑大時(shí)價(jià)格還比彎頭便宜，故使用最為廣泛。但由于存在漏泄、破損的缺陷，安全性比彎頭差，各船級(jí)社的規(guī)范也限制其使用場(chǎng)合。彎頭受安裝空間的限制，但從漏泄、破損角度看,其安全性較好。根據(jù)本項(xiàng)目船體結(jié)構(gòu)情況選用Ω型管路布置以吸收管路伸縮量。

3 結(jié)束語

本文以某科考船壓載水系統(tǒng)改裝為例，從壓載水管理系統(tǒng)選型、原理設(shè)計(jì)、設(shè)備綜合布置、管路總體設(shè)計(jì)等方面簡(jiǎn)要介紹了壓載水系統(tǒng)改裝相關(guān)的技術(shù)工作，此項(xiàng)目壓載水系統(tǒng)最終施工調(diào)試狀態(tài)滿足項(xiàng)目及規(guī)范要求。

《壓載水公約》已確認(rèn)在2017年9月正式生效，此項(xiàng)目對(duì)以后運(yùn)營(yíng)船舶壓載水系統(tǒng)改裝起到一定的示范作用。

As the Ballast Water Management System convention will take affect over the coming years, all related ships in service must have the approved Ballast Water Management System certificate after the convention take effect. This article will describe the study and design for Ballast Water Management System with the example of one scientific research ship conversion project.

Ballast Water Management System conversion；scientific research ship；conversion

羅東浩(1983-)，男，廣東梅州人，工程師，大學(xué)本科，主要從事輪機(jī)詳細(xì)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)設(shè)計(jì)工作； 童軍(1977-)，男，廣西博白人，助理工程師，大學(xué)本科，主要從事輪機(jī)詳細(xì)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)設(shè)計(jì)工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.01.005

2016-09-22