船舶舱底水系统设计

2020-12-09周园园

中国电气工程学报 2020年8期

周园园

摘要：专业船舶技术分为四类：理论技术，工艺技术，应用技术和管理技术。舱底水系统在船舶受大风影响且货舱盖未正确密封或货舱损坏时起一个重要的保护作用。能有效去除水密舱室中产生的舱底水，以避免货舱内积水。那将导致船舶的浮力减小而引起船舶稳定性发生变化甚至翻倒。本文首先介绍了船舶的舱底水系统，然后根据相关法规分析了舱底水系统的设计基础和常规设置，并提出了有效去除舱底水的措施。

关键词：船舶舱底水系统;设计要求;探讨策略

1船舶舱底水系统的概念和作用

1.1船舶舱底水系统的作用

船舶舱底水系统在船舶受大风影响且货舱盖未正确密封或货舱损坏时起一个重要的保护作用。能有效去除水密舱室中产生的舱底水，以避免货舱内积水。那将导致船舶的浮力减小而引起船舶稳定性发生变化甚至翻倒。

1.2舱底水的来源

船舶舱底水的来源主要有以下几方面：（1）因密封不良渗漏的油和水。（2）从舵机舱泄放的舱底水。（3）从空压机泄放的凝水。（4）蒸汽分配阀箱的泄放水。（5）清洗滤器的冲洗水。（6）空调管路和舱壁的凝水。（7）水线附近的舱室的疏排水。（8）甲板冲洗水。（9）特殊舱室的灌注水。（10）通过非水密部位渗入的雨水等。

1.3船舶舱底水的危害

舱底水对船体有腐蚀作用。因此，船舶必须在运行期间及时排出舱底水。如果舱底水直接排入水中，会造成水污染。

1.4不能有效地将货舱内的积水抽除及排干的原因

船舯吸口位置或數量设置不合理，一些船舯只有一个吸水口。虽然有些货舱有两个吸口，但它们都在靠近船舯的地方。

底水管路或吸口被堵住，当装载颗粒状散装货物时，部份颗粒将通过过滤器进入污水收集器，然后进入舱底吸水口引起堵塞。

1.5舱底积水对船舶的危害

舱底积水对船舶的危害主要表现在以下几方面：（1）]对船体有腐蚀作用。（2）会使货物受潮而造成货损。（3）会影响轮机人员操作。

1.6 船舶舱底水系统的现状和弊端

1.6.1长期高负载工作，故障率高

在船舶的操作过程中，舱底水含油量很大。所有含油废水必须通过水油分离装置。这让水油分离器长时间高负荷运行，不能保证水油分离的效果，设备故障率很高。

1.6.2保养繁琐，违规排放无法监控

在水油分离装置运行之前后，必须定期对水油分离器进行安全细致的维护操作。如果粗心大意，可能就会出现故障。有的船舶离开港口，远离监管，就直接将底水排放到海洋。

1.7 船舶舱底水系统的概念

机舱的舱底水系统主要包括污水井，水位报警器，舱底水泵，舱底水管道，油分离器，污水箱和相关阀门。每个下水道都装有水位警报器，当水位达到一定高度时，警报器会响起，工作人员打开舱底水泵并将舱底水送到分水器进行处理。污水被排入污水箱，水通过排放侧被排放。当前，当下水道很高时，需要更先进的船只来自动将舱底水排入舱底水或从舱底水排出。

1.8 船舶舱底水系统的作用

船舶舱底水系统是重要的船舶系统之一，它可以有效地去除船舶正常航行期间积聚在水密舱室中的舱底水，并及时排放积聚在货舱和发动机舱中的水。为了避免货物在使用过程中丢失，并使机电设备更好地工作，可以使船舶在运行过程中更安全。另外，在船体损坏的紧急情况下，可以在有限的进水条件下有效地取下进水室。因此，舱底水系统在船舶的运行中起着非常重要的作用。

2 船舶舱底水系统的设计资料和要求

2.1船舶舱底水系统的设计参照资料

在设计良好的舱底水系统的过程中，我们需要参考以下材料：首先，仔细阅读规格并为舱底水系统中使用的规则和材料提供有效要求。其次，充分参考系统布局和设备原理图。第三，机舱中的舱底水系统和设备必须始终相互统一。第四，分析和估算设备估算值，以设计和估算舱底泵容量，主管直径和支管直径。第五，设备的配置和部署要求可以满足各种法规。

2.2船舶舱底水系统的设计要求

根据相关规定，房间内的所有舱底水系统必须能够通过满足实际使用情况，有效地从封闭的房间中排出积聚的水。当船舶漂浮或脚跟不超过5°时，舱底水系统应能够通过一个或多个吸水口（通常应在两侧都提供吸水口）排泄隔室或水密区域中的积水。另外，客船有更高的要求，以便在船舶正常运行或发生事故后，船舶能够有效地清除机器中积聚的水。

3 船舶舱底水系统的常规设置

3.1舱底泵的数量

货船应至少配备两个动力泵，如果长度小于91.5m，则可以由主机驱动。每个动力舱底水泵必须能够以2 m3/s或更高的速度通过所需的舱底水主管抽水。对于客船，至少必须将三个动力泵连接到舱底集管箱，其中一个可以由推进装置驱动。如果舱底泵的数量为30个或更多，则必须添加一个额外的独立动力泵。

3.2 舱底泵的能力

舱底泵的排量可以根据各种分类社会法规的有关公式计算，内压可以根据出水管和出水管的高度有效确定，通常设定为0.2-0.4MPa。舱底水泵必须是自吸式或配有独立的自吸装置。

通常，压载泵，普通泵和卫生泵可用于泵出舱底水，也可将其视为独立的动力舱底水泵。但是，与主机或发电机组关联的泵不能用作独立泵。另外，独立的海水喷射泵可以作为独立的动力泵安装在渔船的底部。

3.3 管路的设置

在铺设管道的过程中，必须注意以下几点：首先，舱底水系统确保舱底水仅排放到舷外，并防止舷外水或水箱（柜）中的水通过。系统进入房间。因此，连接至吸入管路和舱底泵中阀的舱底总管中的所有阀均必须使用止回阀。每个吸入支管的吸入口必须有一个止回装置（止回阀或吸入口）。其次，由于舱底水是一种含有油和各种杂质的污水溶液，因此在舱底水进口处安装了一个过滤器或泥箱，以防止舱底灰尘阻塞进水口。第三，关于管道系统，一个或多个舱底水泵应在其他泵处于维护状态时继续运行。同时，必须确保舱底泵和消防泵能够同时工作。第四，管道连接必须确保所有泵可以独立运行。第五，舱底泵和主管应放置在船舷宽度的1/5之内，并且还应在船舱内的吸入口安装一个特殊的止回阀，以防止海水进入船舱。

3.4 吸口设置的基本要求

在布置进气口的过程中，有必要充分考虑机舱类型和流动条件。毕竟，如果船的倾斜度不超过5度，则可以有效排放积聚在船舱水密区域中的水。

为了进一步调整舱底水入口的数量和放置要求，必须将每个进水管的进气口放置在每个舱底的最低位置，以吸收舱底水。此外，为了在机舱损坏时能够进行紧急排水，还必须在主机舱内安装紧急法案索引入口，该主机舱通常与主海水冷却泵相连并装有止回阀，并且阀杆必须适当长。设置醒目的标志，以将手轮抬高至花铁板上方460毫米以上。紧急进气口的尺寸应至少与泵的进口尺寸相同，对于装有蒸汽机的容器，其直径不得小于循环泵进口直径的2/3。

4 底水处理方式

4.1 传统污水处理方法

4.1.1重力分离法

在重力的作用下，由于油和水之间的密度差异，单体油颗粒漂浮在静水中或处于相对静止的状态。另外，当静态或层流流动时，油滴具有少量的浮动阻力，从而获得油和水的分离。重力分离的效果取决于油和水的密度和条件。影响因素主要包括将要分离的油和水的密度。另外，由于油的粘度相对较大并且油和水的密度随温度而变化，重力分离法只能将油分离成非乳化状态，乳化油不能分离。

4.1.2吸附分离法

吸附方法是用于重力分离的精细分离，并且将具有吸附功能的材料用作过滤器。当废水通过吸附材料时，小的油分子吸附在其表面上，从而在吸附材料的表面上实现更好的分离效果。

4.1.3过滤法

在该方法中，含油废水通过过滤层的同时过滤油颗粒和其它杂质，并且水通过过滤层排出。但是，一旦过滤层达到相应的饱和度，就应该逆流冲洗，以避免堵塞。当过滤材料的阻力不足时，过滤材料将在反冲洗过程中掉落并与洗涤水一起排出，从而增加过滤材料的损失。

4.2 澄清舱原理、结构

通过舱底水澄清池结构的优化设计和管道的布置对含油废水进行预处理。主要原则是：利用油水特性，油水差异，分别从油罐中排出。油层中的油被排放到残油罐中，可以用焚烧炉处理。水层中的废水进入舱底水储水箱，并由水和油分离器处理。

4.3 自动排油装置

自动排油装置通常包括静电电容型检测装置和排油电磁阀。其中，静电电容型检测装置由探头和传感器传感器组成。由液位检测器探针测量的静电电容随着分离器中油水界面的变化而变化。液位检测器将该变化转换为电信号并将其发送到检测转换装置。由于油的介电常数和水的介电常数变化很大，当油水界面到达探针时，该变化成为发送开或关信号的电压值，以便设备相应地打开和关闭。

当自动排油装置运行时，脏油通过分离器将油排放到脏油箱。排油口打开同时，阀门打开外部水路并依靠水压排出油。当吸污舱处理器运行时，内部保护是真空，因此当排油时需要外部排水，并且气缸内的压力增加以便于排油。

4.4 污水排放自动停止装置

控制泵停机意味着当机油超过设定值时，报警器会自动切断污水泵的供电，停止整个系统的运行。控制再循环是当油浓度继电器发生报警时，直接控制三通电磁阀，改变排水方向，将其返回废水箱。泵停止系统的不足之处在于，当发生警报时舱底水停止排放。光学取样器中停滞的废水无法再重新启动整个系统，必须手动打开。

4.5 舱底水管路或吸口堵塞后的处理方法

应尽可能减少污水收集器滤网的孔径，以减少杂物的进入，确保排水效率。或是将污水收集器放置在货舱的横舱壁后面，并将滤网从与内底板相同的平坦位置移动到与横舱壁相同的平坦位置。这可以在很大程度上减少杂物进入污水阱。为了防止挡板的外部空间保留碎屑颗粒，船员需要在船舶操作期间清洁杂物。

5 影响舱底水排除效果的主要因素和解决措施

5.1 影响舱底水排除效果的主要因素

舱底除水效果的主要原因包括泵自身的启动能力，容器的浮力，双层底的形状和其他关键因素。

5.2提高舱底水排除效果的主要措施

有几个步骤可以改善舱底水的去除。首先，可以通过使用自支撑离心泵来降低泵吸入口的高度。其次，选择包括螺杆泵和喷射泵在内的泵，具有很强的自吸能力;第三，泵的入口装有自己的注油装置。第四，在吸入口附近安装一个止回阀。第五，在舱底泵的进水口加一个止回阀，将阀门连接到进水管上，再连接到海水主管上。

6 结束语

在船舶的建造过程中，尽管有单独的规定来建造船舶的舱底水系统，但舱底水系统的要求并没有明显的不同。只要设计者能充分理解基本的内部要求并参考相关规定，我们就可以設计出合理的舱底水系统，以提高船舶航行的安全性。