某艇海水系统进气故障分析与改进

李 林，张寅虎，程传港(.9493部队，辽宁 葫芦岛 5000 ；.4808工厂威海修船厂，山东 威海 6400)

某艇海水系统进气故障分析与改进

李 林1，张寅虎2，程传港2
(1.92493部队，辽宁 葫芦岛 125000 ；2.4808工厂威海修船厂，山东 威海 264200)

文章介绍了某艇海水冷却系统进气故障，从故障勘查和原因分析着手，针对浅吃水艇海水系统容易进空气的特点，以及海底阀箱设计缺陷，提出了合理的改进方案，顺利并彻底排除了故障。

浅吃水船舶；海水系统；改进

某艇为钢制、单底、单甲板、双机、双桨、双舵、柴油机推进的浅吃水双体船。自2008年建造下水后航行试验，就出现海水系统进空气故障，导致主机水温高而无法工作，为此建造厂在海水系统主机排舷阀前增加了一个节流板，方能验收出厂。但出厂后该艇在使用中相同故障多次复现。

1 故障现象与特征

航行中，当左右2台主机同时从进二(1 250 r/min)加速至进三转速(1 650r/min)时，左主机海水压力出现波动，波动逐渐剧烈，持续约1 min后，海水压力从0.4 MPa降到零。主机淡水温度随之升高直至报警，造成停机。这时打开海水泵进口管路发现无海水，松开海水滤器上的放气螺钉有大量空气排出，放气约3～5 s后，才有海水流出，再次启动主机试验，当加速至进三转速时海水进气故障再次出现，然后反复试验多次，故障依旧。在此期间曾尝试打开海底阀箱透气阀放出箱内气体，故障未见好转反而加重。进二及以下转速不发生故障。右主机有时也发生同样情况，但没有左主机频繁和严重。

2 海水系统构造及工作原理

经过查阅该艇随船资料并与实际管系布置比对，梳理出主机海水系统的结构原理，如图1所示。

图1 海水系统原理图

海水从海底阀箱经通海阀、滤器、蝶阀至海水总管，海水总管分4路：一路进入主机海水泵冷却主机，一路进入辅机海水冷却泵冷却辅机，一路进入消防系统，最后一路通过日用海水泵冲厕所。除了主机这一路外其余3路上均安装有蝶阀或者截止止回阀，主机这一路在冷却完主机后又分为4个分支：一支进入冷却主机排气管，一支进入齿轮箱冷却滑油，一支进入艉轴密封装置冷却密封副，最后一支进入舵机油箱冷却液压油，然后各自排出舷外。在主机工作过程中，消防系统的截止止回阀和蝶阀均关闭，辅机供海水管路正常工作，冲厕所海水系统关闭。从主机出来的海水系统管路均处于开启工作状态。

3 故障勘查和原因分析

船舶海水系统进气故障一般有2方面原因：一是由于设计方面的原因，如浅吃水船或浅吃水平底船，因为海底阀箱离海面较近，空气容易随海水进入海底门。又如海底阀箱尺寸偏小或结构不合理、海水系统管路阀门通径偏小或布置不合理，在海水泵抽力作用下系统负压较大，产生大量饱和蒸汽，即水汽。二是使用维护方面的原因，如海水系统可能有部位漏气，或某个通大气的阀门未关闭严密，导致空气进入。按照先易后难的原则进行故障勘查。

3.1故障勘查

故障发生后，立即对系统管阀进行检查。消防系统、卫生冲厕系统、舱底污水系统这3支分管路的阀门是关闭的，辅机分支处在正常工作状态；检查海底阀箱透气管路和吹除管路，透气阀和吹除阀也处在正确的关闭状态。故障时曾尝试将透气阀打开，进空气后情况立现加重。返航后对整个海水系统进行0.2 MPa的压力密性试验，无任何泄漏。

艇体上排后，又一次对海水系统进行检查和水压密性试验，将海底阀箱进水口封闭，将通往主机、辅机、消防、卫生冲厕、舱底污水的5路阀门全部关闭，然后对海水系统包括海底阀箱内部作水压密性试验，检查结果正常。这进一步证明了海水系统在主机工作时不存在进空气问题。然而检查了海底阀箱和其安装位置，发现如下一些问题。

1)该海底阀箱属高位海底阀箱，内部未设置引水筒(见图2)，并且海底阀箱开口尺寸偏小。

2)海底阀箱口围板突出船底板高度偏高，超过10 mm。

3)海底阀箱吃水深约0.85 m，安装位置偏后，离推进器距离仅有4 m，且海底阀箱位置恰好处于双体船单片体尾部上缩部位。

3.2原因分析

通过以上勘查，参考相关文献介绍，分析认为造成该艇海水系统进气故障的原因如下。

1)该艇为双体穿浪浅吃水船型，由于吃水浅，船底板运动时，船底附近的水低于饱和蒸汽压力，使水流汽化而产生气泡。另外，当艇航行时所形成的兴波也产生气泡。大量气泡随水流进入海底阀箱。

2)由于海底阀箱口围板突出船底板高度偏高，超过10 mm，且海底阀箱开口尺寸偏小，在艇高速航行时，在海底阀箱进水口的内侧靠近围板处水流加速产生负压，使海水更容易析出水汽，造成进入海底阀箱的海水量减少、水汽量增多。

3)由于该艇海底阀箱内未设置引水筒，大量空气(或水汽)在海底阀箱顶部形成气垫，随水流进入到系统，并阻止和减少海水进入。如果此时打开海底阀箱透气管，因为阀箱内的负压太高，瞬时将更多的空气从透气管吸入，情况会更严重。因此认为海底阀箱未设置引水筒是海水系统进气的主要原因。

4)由于海底阀箱位置恰好处于双体船单片体艉部，距离螺旋桨约4 m，并处在龙骨线上缩部位，容易产生水流加速、负压升高效应，从而加剧海水汽化。

图2 海底阀箱结构图

4 修理改进措施

4.1海底阀箱口改进

将原海底阀箱开口尺寸加大，沿艇首方向的尺寸由210 mm向艏扩大至300 mm，其余3边不变。将海底阀箱开口围板前部(海水流入方向)与船体外板割平，其余3边保持原样，如图3所示。该措施一方面可以降低海水流入阀箱的阻力，另一方面剩余3边的围板也可以起到一定的兜水作用，增加海底阀箱的进水量。

图3 海底阀箱开口示意图

4.2海底阀箱加装引水管

由于原左右海底阀箱通海阀位置不一致，加装的引水筒结构形状左右也不一样，见图4。这样设计的目的是使引水筒切口与海水进入海底阀箱的水流方向相垂直，进水效率最高。引水筒的通径与通海阀通径相近，左引水筒采用D133 mm×5 mm无缝钢管，右引水筒采用D133 mm×5 mm钢质弯头，具体位置和切口方向见图4。

4.3其它未实施的改进措施

此外，从理论上分析还可以采取以下改进措施：一是扩大海底阀箱的容积，这样进入箱内的海水有充分的稳定时间，使大量水汽还原成海水；二是加大海水吸入管和阀的直径，或降低主机海水泵吸入口高度，从而降低海底阀箱和海水吸入管内的负压，从而减少水汽析出。但由于改进范围大，牵涉面广，而修理周期短，故本次修理未实施。

图4 引水管布置图

5 改进后效果

通过上述修理改进，该艇修后航行试验，主机至进三转速(1 650 r/min)工作时，海水压力稳定，出口压力为0.4 MPa，淡水系统冷却效果良好，主机工作正常。主机在更高转速工况时，工作也正常，海水进气故障再未发生。

Air-inlet is introduced for some coolant system with fault survey and cause analysis.Aiming at the air-easy-inlet for some shallow-draft vessel and the defect design for some suction box,a reasonable plan is put forward to improve the fault removal.

shallow-draft vessel;sea-water system;improve

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.06.007

李林(1979-)，男，山东荣城人，工程师，大学本科，主要从事舰船装备修理工作。

2015-05-26