“八港拖六”轮主机海水泵改造

符玉超

（海南八所港务有限责任公司，海南东方 572600）

0 引言

作为港口生产不可或缺的装备，拖轮主要用于协助大型船舶进出港口、靠离码头，具有“个子小、力气大”的特点。在海南八所港务有限责任公司（以下简称“八所港”），拖轮是保障码头生产的主要辅助设备，但“八港拖六”轮存在设计缺陷，浪涌过大时会出现主机海水泵抽空、主机系统冷却不及时引发温度瞬间增高等问题，可能导致高温报警、主机运转骤停现象。特别是在海上航行期间，该故障存在船毁人亡的安全隐患。因此需针对其缺陷进行技术改造。

1 八所港拖轮概况

八所港现有3 艘港作拖轮，是港口码头生产作业辅助设备之一，肩负着八所港老港区、新港区危险品码头及华能东方电厂码头三港区船舶靠离码头的作业任务。八所周边海域经常突发海上险情，3 艘拖轮也会及时出海救险，是八所海事局辖区内重要的海上搜救力量（表1）。

表1 八所港拖轮技术参数

其中，“八港拖六”轮至今已经使用了28 年，轮属于五类老旧船舶。该轮两台主机均为美国CATERPILLAR3516 四冲程增压柴油机，额定转速1600 r/min，功率1350 kW[1]。主机海水泵为船用离心海水泵，属于具备自带空气喷射器自吸装置。因为使用年限时间久，海水泵的泵壳、泵腔材料存在腐蚀、轴承的磨损和密封件损坏泄漏，会导致海水泵不工作。原因是无法从船壳底部海底阀抽取海水，不能对主机淡水和滑油冷却系统进行循环冷却，进而引发主机因温度急速升高触发温度感应器动作而报警，主机运行机构骤停。但是，由于岸基人员和“八港拖六”轮机部船员，严格执行八所港公司定期维护保养、检修和轴承油封更换新等制度，因海水泵自生故障发生的概率较小，因此该原因不予考虑。

2 存在的问题

“八港拖六”轮两台主机的冷却方式为海水冷却循环淡水，再由淡水冷却主机润滑油、由主机润滑油冷却主机各个系统，各冷却环节缺一不可。主机海水的冷却进水口在船壳底部，船艉舱有一个预储海水柜。因为设计存在海水吸入口高、海水箱储存箱瞬时泄压不足等缺陷，在航行时突然遇到风大浪摇浪涌过大的情况时，主机海水泵就会出现吸空现象，致使两台主机冷却不及时造成高温报警，主机运转突然急停，出现无动力输出，驾驶无法操控，海上航行过程有可能造成船毁人亡的严重事故。八所港三艘拖轮承载八所港、危险品、华能码头甚至周边码头的船舶靠离任务，大船靠离至少需要两条全回转拖轮进行靠离泊作业。而风浪稍大“八港拖六”轮就不能安全航行出港执行货船的靠离泊任务，延误码头装卸作业和生产，出现船舶在锚地排队等待靠离的情况，增加船舶在港停时。

3 改造原因

（1）“八港拖六”轮船型较小，吨位较轻、稳性较差，从购船回港至今海水泵吸空致使主机冷却不及时造成高温导致主机系统报警出现主机骤停的隐患，一直是影响其不能及时协助大船靠离的重要因素。

（2）海南常年受台风影响严重，台风季节时“八港拖六”轮在海上航行过程或防台期间，海上浪涌较大，拖轮出现横摇激烈，导致海水泵吸入口漏出水面或是海水储存柜泄压不及时，两台主机会经常性出现海水泵吸空现象，容易造成高温报警、主机突然急停。海上天气恶劣时，船舶无动力状态容易出现船毁人亡的严重事故。

（3）八所海域的浪涌较大，特别是受东北及西北季风影响，船舶横摇频现，主机海水泵抽空问题更为突出，风浪稍大“八港拖六”轮就会延迟出港执行大船靠离助泊作业，导致货船滞留锚地，造成船东、货主等客户经济损失，不仅影响服务质量，还存在货物流失风险，影响公司的经济效益。

4 改造方案

为保障拖轮助泊时效，提高航行安全和服务质量，增加公司创收能力，针对主机海水泵吸空导致主机系统冷却不及时的高温报警现象，成立了专项研究小组进行跟踪研究。通过长时间跟船作业、观察，经过小组讨论后得出以下3 个改造方案。

4.1 方案1：加装单向截止阀

在海上航行过程中浪涌过大，海水箱暂时性憋压导致海水泵抽空时主机系统、冷却器、管路的温度极高，海水泵排空气需要停止主机进行螺丝拆卸，排空气需要的时间较长，船舶在海上无动力时间较久，且容易烫伤作业人员、出现工伤事故。经过研究小组讨论研究后，得出解决缩短海水泵吸空时排空气时间问题的方案，即在主机海水冷却器末端海水出口处，切割并新增焊接一个水龙头单向截止阀，一旦遇到抽空即可以即时开启此单向阀门，快速完成排空工作。

（1）优点：大大缩短排空气时间，原本需要停机0.5 h 才能处理的问题，在适合的位置上加装单向截止阀后，在横摇激烈出现海水泵吸空后，船员只需通过人工打开截止阀，2 min 内就能完成排空气且不需要停止主机，确保排空气作业人员安全和拖轮的海上航行。

（2）缺点：①不能彻底解决海水泵吸空导致的冷却效果不良主机高温报警现象，在海上航行途中突遭恶劣天气，拖轮海水泵如果出现吸空，虽然2 min 内就可以把空气排完后重新启动主机，但在船舶在海上无动力2 min（特别是海况恶劣的情况下）仍然有可能出现船毁人亡的事故；②在航行和作业过程，特别是浪涌过大时需要安排专人在机舱观察，船员的配置原本就不多，人工成本也会相应增加，而且突发吸空故障时人员也可能不会及时发现，主机依然会出现骤停而无动力输出的问题。

4.2 方案2：加装透气管

在海水阀入船体处的海水储存箱内加装一根6″长的透气管。

（1）优点：在浪涌不超过海水箱体情况下，可以缓解吸空现象。

（2）缺点：①经经验及试验论证，如果出现浪涌过大（超过海水箱体）特别是恶劣天气情况，储存海水柜会出现瞬间憋压，无法彻底解决吸空现象；②海水箱体在艏尖舱内部，施工场所不方便。

4.3 方案3：将海水泵和冷却器连通

在海水泵的吸入口附近和冷却器的出水口末端处新割1 个1″（25.4 mm）孔，焊上斜弯钢管，用可透视的胶管把两孔串连起来。

（1）优点：本方案施工比较方便，材料便宜，用胶管连接可以随时查看胶管内冷却水回流情况，直观明了，且能彻底解决主机海水泵吸空造成的主机高温报警、骤停现象，缩减船员配置，降低人工成本。

（2）原理：用胶管连接海水泵吸入口及海水冷却器末端，出现吸空后利用海水泵吸空时冷却器与海水泵吸空处的压力差，海水水位自动回流补齐，消除海水泵吸入端内出现积存的空气，海水泵进水端的海底吸入阀压力平衡，进而解决海水泵吸空无法继续泵入海水的现象[2]。该方案可以自动消减泵的吸空隐患。

（3）缺点：连接胶管易硬化损坏，使用过程容易出现爆裂，所以要定期查看胶管质量。

5 实施步骤

经过专项研究小组讨论，决定选用方案3 对主机海水泵存在的问题进行技术性改造。具体分析及实施步骤如下：

（1）对海水泵结构包括其泵腔和进出海水口位置进行绘测分析，发现海水泵吸空时进口端出现会出现真空，有异常的水流声，确定开口接管位置为海水泵的吸入端处。

（2）观察发现海水冷却器比海水泵的水平面位置高，确定开口方向为海水泵吸入口底部，这样压力差更为明显，海水冷却器内海水因为高度差更容易回流补位到海水泵吸入口处。

（3）冷却器开口位置选择：冷却器进口端离海水泵出水口距离较近，在海水泵环形的泵腔内产生的空气容易造成憋压，不能有效形成回流；而主机滑油冷却交换器出水口末端处在主机及海水冷却排海阀处，这都会有一定的压力差，也更易将冷却水压至海水泵吸入口处，然后无限循环。如果出现海水泵吸空，也能最终将空气排出去，海水也能持续吸入，因此将冷却器开口的位置设置在其末端处。

（4）对海水泵和冷却器所选位置开1″口，设计焊制1″75°斜弯管后焊制，并用1″胶管用夹箍进行绑扎连接。

（5）选用1″管，冷却海水更容易反复的导流至海水泵吸入口处。

（6）按设计改造方案进行安装调试、启动主机试运行。

6 改造效果

“八港拖六”轮船体等设计图资料不全，与船级社和厂家联系，需请船体工程师对船体进行分析并征得海事局及船级社的同意，在对拖轮总布置图进行重新设计并通过审图后，方可对船体或海底阀管线进行改造，并且只能在上排期间进行改造，工程大、费用高。而且乐东国电项目又在运行作业期间，台风季节即将到来，上排专业改造间隔太长时间等不及。

经过研究小组讨论并报公司领导后，按方案3 对主机海水泵吸空缺陷进行改造。经过改造3 个月，从乐东国电助泊完毕开船返回八所以及防台航行途中，突然遇到的起风，浪涌增大，船舶横摇激烈超过20°，而海水泵都没有出现吸空现象，主机温度感应器没有触发，系统没有因温度高而报警。改造费用低只要几十块材料费，改造所起的效果较为明显，“八港拖六”轮本质安全得到保证。

7 结论

拖轮是港口生产不可或缺的装备，保证其安全可靠运行是码头顺利生产的重要保障，在拖轮关键设备存在先天设计缺陷不能满足海上航行及作业的情况下，需要通过技改技措方式对关键设备进行提升。本改造完成后，“八港拖六”投用至今使用效果良好，未出现海水泵吸空系统冷却不及时等现象，在保证拖轮海上航行安全的同时，提升了港口服务质量，使其更好地服务八所港船舶靠离作业和生产。

本次“八港拖六”轮缺陷改造，以不耗物资的方式进行，分析方案是正确的，改造处理方法行之有效。所以，只要进行研究分析，就能找到设备缺陷和问题所在，进而找到彻底解决问题的方案。