船舶压载-舱底水管系应用技术研究

摘要：本文从应用技术角度总结了压载-舱底水管系工作特点；解析了管系布置图设计的重要性及出图归属问题；对系统用泵选型、机舱-压载舱-首部管系布置，以及对负压（抽真空）工况用的截止止回阀、止回阀型号邓提出了见解；并对规范中某些表述予以说明。

关键词：压载-舱底水；应用技术；研究

中图分类号：U664.8文献标识码：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

船舶压载-舱底水管系在船舶中主要承担着装卸货服务和航行安全两大功能，其有以下特点：一是管路长，一直延伸到艏部防撞舱壁前部；二是路径特殊，一般要在底压载舱内穿过；三是功能性强，涉及压载舱输/排水及舱底水吸/排工况；四是自动化程度高，遥控阀大都设在该两管系。由于船型及功能各异，该管系在应用设计中不确定因素很多，或者说因人而异没有既定模式，因此在系统原理及布置上容易出现种种误区。笔者根据已监造船舶的前车之鉴，提出以下避免误区的应用技术要素，供同行借鉴和研究。

2管系设计图的出图归属

由于详细设计和生产设计职能的独立性和民船对详细设计深度的简化需求，使船舶设计诸多传统规则都被更改或废弃，对于管路而言则表现为将理论技术（管系原理图）和应用技术（管统布置图）割裂，分属为两个部门的设计产品，这是非常错误的。

（1）管系布置体现在布置图上，目前大多数详细设计部门只出原理图不出布置图，使本属于详细设计职能的布置图划归了生产设计部门。船舶管系设计分为两部分：一是原理设计；二是布置设计。上述两部分加在一起才是管系设计图，简称管系图，设计标准CB/T3243.5-1995轮机表A5清楚的说明了这一点。表中标注的管系图，应包括系统图、原理图、管系图所规定的内容。

（2）管系布置是设计者在空间模拟的量化位置及路径，需要相对准确，若无布置图则会导致两个错误：①船东或监造部门失去了提前审图发现问题及修改图纸的机会；②生产设计部门在布置设计上无法与原理图设计思路求得一致，全凭自身的理解进行布置，导致出现诸多冗余或不良设计乃至错误，而此错误要在管路安装后才能曝光，一旦发现就为时已晚，并且一般情况下是无法更改的。因此，全船管系布置图必须由详细设计部门做出，并最迟在审图后转交生产设计部门前提交船东审阅并确认。

（3）管系生产设计俗称“放样”，是将管线路径示意变为具体尺寸的管段施工图。生产设计的重点职能是根据管系布置图绘制管段施工图纸（俗称放样小票），因此该职能不具备管系布置设计能力，对管系布置的修改仅限于对阀门直通/直角等的选择权，其它如有错误均需反馈详细设计部门予以更正。初步设计、详细设计和生产设计相互衔接的基本要求CB/Z254-88标准5.1和5.4.b条对详细设计供图范围做了明确规定。而目前不少船舶设计中，将生产设计职能延伸至详细设计阶段并由其进行管系布置设计的做法是十分错误的。

3压载泵、舱底泵、喷射泵选型及布置

3.1 压载泵

应采用立（可拆叶轮式）泵结构，排量参数应略大于设计排水时间以满足当泵间隙偏大时也能满足原定排水时间；泵吸口不能高于海水总管，如高出需设置真空自吸装置的，在泵出口需设置具有垂直回落止回功能阀门；真空装置要设定真空度/真空量技术参数，参数要与真空工况相吻合。

3.2 舱底-消防泵（离心式）

应同于压载泵结构，二级压力/排量参数；泵吸口距内地板高度不能大于2倍舱底水总管直径安装高度；两泵必须具有各泵独立排舷外口和互备转换功能；两泵设在机舱同一侧的，另一侧喷射泵要单独设置出舷外口。

舱底-消防泵随机的真空装置性能，应根据船用泵抽吸装置CB/T3489-92标准给定的技术参数与实际工况相适应，或将装置参数作相应的修改。自吸装置真空能力参数计算依据为：①机舱舱底水总管→各支管→末端止回阀；②机舱→全船舱底水总管→最长两支管→末端止回阀前管内体积之和。

3.3 喷射泵

机舱喷射泵排量参数应不小于舱底泵高压排量的70%，首部喷射泵应不小于应急消防泵排量的80%；机舱喷射泵吸口不能高出花钢板（距压载泵出口总管越低越好，可以水平安装）；不需设置喷射泵至污水井吸入管路；首部喷射泵必须垂直安装，高度位置见6（3）条。

3.4 应急消防泵

自吸卧式离心泵的自吸能力只是针对单独吸入管路的垂直高度而言，因此只能满足在海水吸入高度不足工况下的单一自吸功能，该泵恰当的用途是作为应急消防泵而不能作为舱底泵使用。

4 机舱管系布置

（1）压载泵排出：泵出口至左右舷外路径应避免出花钢板向上然后呈倒U型反向至舷外口，应在花钢板以下（海水总管下部）直接至舷外口。

（2）舱底水吸入：至机舱内地板以上边空舱（含机舱壁前）的水平吸入管均要在该舱底部敷设，垂直吸口至水平管高度不能大于1 000 mm，水平吸管路经高度不能高于初始高度，需设膨胀弯管的要按水平方向延伸。

5压载舱内总管布置

（1）由于压载-舱底水遥控阀现已采用电-液式原理结构，如再在压载舱下设置管弄以及将此阀还布置在单层底的阀舱内已不满足该组合阀门对安全使用及维护工况的需求，因此遥控阀必须布置在货舱横壁的底墩舱内或单独为遥控阀设置的阀舱内（内底板上）。鉴于此，机舱至首部压载-舱底水总管在底压载舱的每舱内按开口S型膨胀节布置，即一个压载舱内只出现一个开口S型弯管，弯管长度按许可的钢管弹性模数确定。压载总管通道应在舱前后肋板上等设置专用减轻孔；舱底水总管（一般为右侧）布置同压载总管禁止占用人孔通道。

（2）如总管采用直线布置并采用波纹膨胀节取代S型管路膨胀节的，现波纹式膨胀节CB1153-93标准由于壁厚不够等原因不能在外部也接触海水工况下使用，应在以下尺寸上做修改并取得CCS证书：①波数可减少30%但总长度不动（5波纹改3波纹）；②波形外径与内径的间距应加大一倍及以上，波形板厚度要加大一倍；③要采用B型结构，接管与波形板的焊接应为熔透焊并为同等材质。该膨胀节应安装在总管与水密横壁后三通支管的连接处。

（3）左右压载总管在底墩舱及阀舱下部设一三通支管至底墩舱或阀舱内，在舱内再连接三通支管与两遥控阀连接；至左右底压载舱支管经遥控阀后按最佳路径引入底舱吸口处；至左右顶边舱的支管经遥控阀后在舱内向两侧沿槽型壁向上进入顶边舱吸口处；

（4）从流体力学原理严格界定分路三通管进/出口连接，应以直管的一端作为吸排总管而禁止将三通管（与直管垂直管） 作为吸排总管布置。

（5）因为舱底水吸入同时兼有对机舱/货舱/泵舱分别进水应急排水功能，因此总管至各吸入支管总流通面积应按机舱、单一货舱、防泵舱为各自独立工况进行分别计算，各支管总流通面积应不小于总管流通面积。如舱底泵吸口通经为DN200，则机舱4吸口各通经不小于DN100；货舱2吸口各通经不小于DN150；应急消防泵舱单独吸口不小于DN200。现诸多设计将至货舱两吸口通经设为DN100、至应急消防泵舱设为DN65（有些船该舱为单层底）是不合理的。

（6）舱底水总管在右侧进入底墩舱同压载总管布置，至左右污水井的水密通舱件应为螺栓可拆式（见钢通舱管件CB/T3480-92 A、C型）。

6 首部管系布置

（1）首部管系主要由机舱舱底水管系和应急消防泵管系两部分组成。由于规范只强调首应急消防泵的消防功能，因此习惯上都把首部舱底水（首应急消防泵舱、锚链舱、空舱、首甲板室）抽取功能统划归机舱舱底泵负责，并由一个喷射泵负责吸/排水而将应急消防泵功能闲置（只打消防水），这导致在使用效果、频率以及功率配置上极不合理并使耗能无端增加，建议将首部舱底水吸入也并入应急消防泵吸入管路，并将喷射泵只保留至锚链舱吸入管路，其他直接接入舱底水吸入总管。

（2）应急消防泵舱舱底需设置内底板及污水井，板下与压载舱贯通。压载总管至首压载舱减径支管应在泵舱内底板上部经防撞舱壁进入应急消防泵舱。该通舱管件短管壁厚要按舷外短管等同要求，至首压载舱支管在遥控阀后需经弯管膨胀节后进入首压载舱吸口处。舱底水至消防泵舱支管穿舱布置同压载支管。

（3）首部喷射泵吸口至锚链舱底部垂直高度要控制在1~1.5 m之间（不可紧贴底部吸口不设止回阀）；非垂直部分管段要呈直线型斜度状布置；喷射泵进出管路均须用蝶阀控制并需将其安装在垂直管路上（使泵停止时吸入管内的泥浆水不能滞留于管路中）。

（4）喷射泵及控制阀均应设在应急消防泵舱通道中至首空舱底平面高度，通道中无安装位置的应向前空舱内延伸形成水密工作平台。

7 遥控阀及控制台

（1）压载水阀门遥控系统要将尾尖（压载）舱阀门遥控包括在内；有条件的要将泵前、后的转换阀门以及至左右喷射泵（扫舱系统）进出口阀门纳入遥控范围。

（2）遥控台属于液位显示-阀门遥控组合显示-控制台，台面上需设置压载泵、舱底-消防泵、应急消防泵启动/停止按钮和压载泵、舱底-消防泵（一级/二级压力）遥测式压力表。

8 吸入式截止止回阀、止回阀

（1）对于舱底水负压（抽真空）吸入工况而言。截止止回阀的概念不再是一个组合功能阀门，而应是截止阀+法兰旋起式直通止回阀阀组。鉴于DN 50及以上铸铁旋启式止回阀目前还无行业标准号，仍应以JIS F7372、7373作为标准选用。如将排出型截止止回阀（GB/T591-93）、（GB/T592-93）继续设置在负压（真空）吸入管路上，将会给舱底水吸入工况带来终生麻烦。上述阀门为何要更改型号的技术原理详见《广东造船》2014第二期作者专文《造船管系阀件设计与应用》在此不再赘述。

（2）消防、舱底水泵（离心式为主）吸入端，原设计为截止止回一体阀（升降式阀盘），末端同样设截止止回阀或止回阀的，均要改为截止阀+法兰旋启式直通止回阀；至货舱污水井水平吸入管末端，只需设单独旋启式止回阀，泵前空间位置不满足的可用板式止回阀代替（阀盘仅限垂直安装）；各边空舱吸口高于泵吸口端且水平吸入管一直低于初始端的，应免设止回阀；除连环空舱外，止回阀不能安装在水密舱柜内。

由于规范对该管系设计均无指令性约束条款，例如对止回阀类型及负压（抽真空）工况用的是指导性表述（详见第三篇3.4.2.1、3.4.5.1（4）、3.4.7.2、3.9.2.1条；第六篇2.1.2.2条内容），加之CCS交船验收项目也无此类内容等，导致了该管系在设计上属于“隐性失控”现状，由此造成的功效损失将由船东“买单”，这是应引起各方重视尤其是船东们不应懈怠的问题。

9 结束语

船舶专业技术分为理论技术（工作原理）、工艺技术（制作难点）、应用技术（布置制装）、管理技术（工作标准）四大类。从目前普通船舶设计-建造和配套产品的制作看，前两类已基本雷同不需要再独立进行探讨，即使有些目前没有的先进船舶也会以技术辐射形式迅速推广。而应用技术则是千差万别的，包括对先进理论技术及产品引进的过程，同样也属于应用技术范畴，在航天科技的报道中就曾多次使用应用技术这一专业术语。

应用技术的特征表现为上与理论技术衔接，下与使用效能挂钩，是实践型技术。应用技术的大多数内容是将在实践中不断优化的系统例证及程序加以规范化总结，成为有条理的准则、规则、要则等，用于指导后续的工作实践，这也是本文的旨意。望通过本文能引起业内人士的重视，并将船舶应用技术作为一项普及性专业技术进行研讨和推广。

作者简介：张晰见（1956-），男，助理经济师。主要从事船舶监造及造船技术管理工作。

收稿日期：2014-03-17