某救生船舱底水系统的优化

翦华军，刘晓英

(1.海军91999部队，山东 青岛 266011；2.武汉第二船舶设计研究所，湖北 武汉430064)

0 引言

舱底水系统是重要的船舶系统之一。一方面，在船舶正常航行时，可以将船舶舱底水有效地排出舷外，确保船舶运行安全；另一方面，在船舶发生紧急情况时，对船体破损出现的突发性大量进水也能快速排除。因此，舱底水系统在船舶运行过程中发挥着非常重要的作用。

某救生船运行近十年来，舱底水系统在实际使用过程中发挥了优势，但同时也存在许多不足，主要表现在以下4个方面：一是机舱污水井位置布置不合理而且尺寸太小，不能满足存储油污水的要求；二是污水井吸口过滤器经常脏堵且不易清洗；三是机舱疏水泵排水效果差，不能正常工作；四是舱底水浸水报警传感器误报警较多，传感器太灵敏。为此，本文分析了影响舱底水排除效果的主要原因，并提出了某救生船舱底水系统优化改进方案。

1 舱底水系统分析

1.1 舱底水系统简介

船舶舱底水系统由污水井、舱底水报警传感器、舱底排水泵、舱底水管路、油污水分离装置、污油水舱及有关阀件等组成。前后机舱各有2个污水井，各种油污水排放到舱底，最后汇聚流到污水井内。每个污水井壁上部装有舱底水报警传感器。当污水井内装满水时，传感器通过报警系统将报警信号传输到控制台，然后发出报警告知值班人员。每个污水井内都设有吸口。吸口处装有过滤器，用于过滤舱底水中的各类杂质，防止堵塞管路和损坏排水泵。

舱底水系统作用是负责将机舱里面的污水井和机舱中空舱的污水抽走。某救生船舱底水系统可分为舱底油污水处理系统、舱底疏水系统和应急排水系统3个部分。前两个系统是用来处理正常情况下产生的舱底水，后一个系统是处理船体破损时机舱出现的突发性大量进水。机舱船体破损出现大量进水时，启动前、后机舱压载泵和后机舱1台电动潜水型排水泵进行紧急排水。另外，前、后机舱各设有2台排水喷射泵，可分别排除各自机舱的进水。

1.2 舱底水系统的基本性能

在后机舱底层布置1台型号为ZYFM(NJ)-3舱底油污水处理装置，其参数为：处理能力3 m/h，分离效果≤15 mg/L，排油控制方式为自动和手动。在后机舱底层布置1台型号为65CLZ-6疏水泵，其参数为：排量25 m/h，压力0.32 MPa。在前、后机舱壁中间位置各布置2个污水井用来收集舱底水。

1.3 舱底水系统分析

某救生船舱底水系统排水效果不理想，包括泵的自吸能力、船舶浮态性、双层底形状和其他关键的因素。

机舱前后壁正中间各布置有1个污水井，污水井的长、宽、高分别为0.6、0.5、0.4 m，污水井容积为0.12 m。

在后机舱底层左舷布置1台型号为65CLZ-6疏水泵，其参数为：排量25 m/h，压力0.32 MPa。疏水泵为自吸离心泵，安装位置离机舱底平面0.9 m。吸入口安装在污水井内。污水井高为0.4 m，水泵吸入口的真空高度则为1.3 m，最远吸入口的距离为20 m。

(1)对于大型船舶的机舱来说，舱底水来源有管路、装备、装置等不正常工作导致漏泄的各种油污水、管壁舱壁的冷凝水、清洗甲板的冲洗水。前当污水井内的水不能及时排放处理时，遇到船舶摇摆等情况时，会导致整个机舱底平面都是油污水。水量较多时，一方面产生的大量自由液面会降低船舶稳性；另一方面是机舱起小火时，容易引起舱底大面积油火，对船舶生命力安全造成影响。

(2)采用油污水处理装置排水情况分析。该救生船前后机舱污水井共有0.48 m的油污水，油污水处理装置处理能力为3 m/h，9.6 min能将4个污水井内油污水处理完毕。当油污水处理装置选用“人工启动、自动停机”的工作方式，机舱值班人员必须人工启动处理装置。为防止污水井内油污水溢出，机舱值班人员必须整天在机舱内反复启动油污水处理装置。

(3)采用机舱疏水泵排水情况分析。前后机舱污水井共有0.48 m的油污水。用机舱疏水泵排水时，疏水泵的排量为25 m/h，只需要1.15 min就能将4个污水井内污水排完，也就是说水泵刚启动就要停止排水泵。

(4)疏水泵是自吸离心泵，离心泵本身没有自吸能力。所谓自吸，就是指泵的吸入管插在水中，吸入管和泵体内充满空气时泵启动的吸取情况。自吸能力就是指泵自身有能力排除吸入管和泵体内的空气而将液体吸入泵内。为了扩大离心泵的使用范围，在离心泵上附设引水装置，使其具有自吸能力。该疏水泵在吸水过滤器上方装有自动启闭止回阀来解决自吸能力，而自动启闭止回阀在机舱油污颗粒等杂质的影响下不能自动关闭。当疏水泵停止后，进水管内是无法存储油污水的，故疏水泵在使用过程中不能排除进水管和泵体内空气。

离心泵在自吸时，离心泵的排出背压是大气压力。离心泵吸入口所能建立的真空度为：

=

式中：为吸入口的直空度，Pa；为空气密度，=1.293 kg/m；为重力加速度，=9.8 m/s；为水泵扬程，当疏水泵的出口压力为0.32 MPa时，则=32 m。

经计算，=405.89 Pa。

因此，在大气压力作用下离心泵只能将水吸上0.4 m，而机舱疏水泵的实际安装高度为1.3 m，远远超过这个高度。通过某救生船的实际排水情况分析，舱底水系统排水效果不好。一方面是疏水泵建立的真空度不符合要求；另一方面是通过给排水泵灌水来建立真空度后，水泵启动频繁等，船员刚启动水泵排完污水后又要停泵，对泵的磨损较大。由于自吸能力不够，也未采取可靠自吸的措施，无法保障舱底泵的有效扫舱。

2 优化改进方案

在保留现有舱底水系统的优点基础上，对舱底水系统进行如下优化改进方案：

2.1 优化设计污水井位置和大小

(1)污水井位置。每个机舱污水井应当设置在后壁左右两舷，便于机舱底部的污水流入污水井内。某救生船的污水井设置在前后壁正中间，船舶在航行中是左右摇晃的，不便于存储机舱油污水和油污水流到正中间的污水井内。如果污水井在左右两舷时，便于机舱油污水流入污水井内。所以舱底水系统的各吸入口必须安装在各个舱底的最低处，以便于舱底水的吸出。

(2)污水井大小和形状。每个污水井容积至少设计成2 m以上。某救生船机舱下面是双层底，前后机舱底下面都有压载水舱，非常方便设计污水井。对设有双层底的船，平底时，两舷应各设1个污水井和吸口，其容积满足相关规范要求。把污水井设置在每个机舱的后壁两舷，设计成凹槽“V”字形式，便于存储机舱油污水。污水井深为0.8 m、宽为1.2 m，则后机舱每个污水井的大小为8.9 m，前机舱每个污水井的大小为7.68 m，解决了污水井存储要求和水泵启动频繁问题。

2.2 优化排水泵的选型

目前使用的自吸离心泵，应当有解决排水泵的自吸能力。排水泵应具有自吸能力或配备独立的自吸装置。一方面是给排水泵加引水装置，从后机舱的海水总管某处加1根水管到泵的出水管端作为排水泵启动前的引水装置，达到自吸引水目的。另一方面是更换水泵类型，更换成往复泵。2018年3艘船舶机舱排水泵更换成往复泵后，效果有所改善。但是由于污水井太小仍然不便于排除前后机舱油污水，而且4个污水井的吸口过滤器无法清洗，管系太多，船员无法拆卸过滤器进行维护保养。

2.3 加装污水井吸口过滤器清洗装置

针对污水井的过滤器在使用过程中易脏堵的问题，在机舱污水进水管路合适位置上加装1根从日用淡水系统上的淡水管路。当污水管路上的过滤器脏堵时，可以用淡水将过滤器、止回阀、管路内的杂物冲洗到污水井内。

2.4 对排水设备进行优化改进

(1)把前后机舱的2台喷射泵吸口从目前位置移到污水井内，以解决在疏水泵损坏情况下用喷射泵排污水井内污水。

(2)在喷射泵进口管处加装一支管吸口到污水井内，这样可以用喷射泵排出污水井内的污水。特别注意的是，要在分支管处加一个单向截止阀，防止喷射泵在排机舱大量水时动力工作消防水倒灌到机舱内。

(3)在油渣泵吸入管处加一分支管到污水井，排出污水井内污水。由此污水井和油渣泵被连接起来，至此形成了“污水井—油渣泵—油渣舱”的完整通道。

2.5 对舱底水报警系统进行改进

舱底水报警系统是通过液位传感器来实现的。传感器易被舱底水中油污粘住，或船舶摇摆出现误报警情况。传感器信号延迟45 s后，再输出报警信号到损管控制台，可以有效避免船体摇晃而使污水井内少量舱底水接触传感器产生报警，提高舱底水报警系统的可靠性。

3 结语

对于船舶舱底水系统必须高度重视，因为它会对船舶生命力带来不同程度的影响。本研究成果说明舱底水系统工作需要从设计、建造、保养入手，综合防范治理。只有合理设计舱底水系统和船员正确使用排水系统对船舶的安全才有保障作用，同时也为各型船舶舱底水系统的优化设计提供借鉴，具有一定现实参考意义。