船舶管路 原理设计

船舶管路原理设计第1页/共79页一.舱底水系统概述舱底水管系的主要设备工作原理图舱底水管系布置的一般要求舱底水管系设计计算舱底水防污染设备要求第2页/共79页概述功用：是抽除舱底积水，以保证安全航行，并确保机电设备正常工作以及货物完好无缺；此外当发生海损事故，船体破损而大量进水时．舱底水系统也担负着排出的任务。舱底积水的危害：舱底水不仅腐蚀船体，而且会造成货损和影响操作，甚至影响船舶的稳性和航行安全，所以要及时排除。舱底水的排出借助舱底水吸口、舱底水管、阀箱和舱底水泵等来完成。第3页/共79页舱底水系统造成舱底积水的原因：船体接缝处的渗漏、雨水和甲板冲洗水的流入、管内液体与机械设备液体的泄放等。主机、辅机、设备及管路接头因密封不良渗漏的油、水。尾管密封渗漏的油、水。从舵机舱向机舱或轴隧泄放的舱底水。从空压机、空气瓶泄放的凝水，蒸汽分配阀箱和蒸汽管路的泄放水。空调管路、风管的凝水以及钢质舱壁及管壁的凝水。清洗滤器、设备零件等的冲洗水。在水线附近的舱室及甲板的疏排水。扑灭火灾时的消防水、甲板冲洗水。对有些特殊的舱室在紧急情况下的灌注水等矿／煤船、木材船、汽车渡船、集装箱船及客船的舱底水较多．每年每艘约I00m3~500m3这是因为甲板冲洗水较多的缘故，而普通货船、渔船的舱底水每年每艘约30m3~60m3。第4页/共79页主要设备舱底水泵吸入口污水井连接分配阀箱(排出)油水分离器管路及附件第5页/共79页舱底水泵

自吸式水泵往复泵或(单螺杆泵用于油水分离器)大排量时采用自吸式离心泵喷射泵：能排极其污浊的液体，且构造简单，不易损坏，具有干吸能力舱底水泵只需将水排至舷外即可，压头不用太大，一般为0.2一0.3MPa。第6页/共79页机舱污水井、污水坑位置

收集舱室的油污脏水等第7页/共79页舱底水泵与舱底水管1.舱底水管管径的确定

舱底水总管内径d1应不小于按下式计算所得之值：式中：d1-舱底水总管内径，mm；

L-船长，m；

B-船宽，m；

D-至舱壁甲板的型深，m。第8页/共79页舱底水支管内径计算装货处所和机器处所的舱底水支管内径应不小于下式计算所得值：式中：d2-舱底水支管内径，mm；

l-舱室长度，mm；

B-船宽，m；

D-至舱壁甲板的型深，m。舱底水支管内径一般应不小于50mm，直通舱底泵的舱底水管内径应不小于该舱底水总管内径，轴隧舱底水支管内径一般应不小于65mm。第9页/共79页5.1.舱底水总管内径(d1)计算:序号计算名称代号单位公式及数据来源数值1船垂线间长Lppm船体专业提供101.52船宽Bm船体专业提供23.23型深Dm船体专业提供4.24舱底水总管内径d1md1=25+1.68×[Lpp×(B+D)]1/2113.605.2最大空舱舱底水支管内径：序号计算名称代号单位公式或数据来源数值1最大空舱长度l2m船体专业提供212船宽Bm船体专业提供23.23型深Dm船体专业提供4.24最大空舱舱底水支管内径d2mmd2=25+2.15[l2(B+D)]1/276.575.3机舱舱底水支管内径：序号计算名称代号单位公式或数据来源数值1机舱长度l3m船体专业提供222船宽Bm船体专业提供23.23型深Dm船体专业提供4.24机舱舱底水支管内径d3mmd2=25+2.15[l3(B+D)]1/277.79舱底水系统的计算第10页/共79页2.舱底水泵数量与排量计算(1)舱底泵数量：(2)舱底泵形式与排量自吸式离心泵、往复泵、漩涡泵、喷射泵等。排量：Q=5.66d12×10-3(m3/h)式中d1---舱底水总管内径mm，总管的流速2m/s，压头不用太大，一般为0.2-0.3MPa。第11页/共79页业务衡准数

Criterionofservicenu-meral

。当P1>P时其他情况时按规范表示客船营运特征的数值第12页/共79页(三)布置要求根据船舶的特点和安全要求，以保证舱底水管系有效抽除舱底水。管系布置：应船舶在正浮或向任何一舷倾斜不超过50时皆能抽干舱底水，不允许舷外水或任何水舱中的水经系统进入水舱内。故管路中只允许水流单向流动，是“只出不进”。第13页/共79页舱底水吸口

舱底水吸口的位置和数量

第14页/共79页吸口布置要求吸入口应布置在每个舱底的最低处。在有舭水沟的舱室，设于该舱两舷的最低一端；当无舭水沟时，则要在两舷或中剖面处设污水井以便吸出。机舱内至少设两个吸口，并且至少有1个通过吸入支管与舱底水泵直接相连，其余则可经过舱底水总管遇到舱底水泵。吸口设滤网，孔径＜10mm，滤孔总面积≧吸水管面积三倍。为在机舱破损时应急排水，一般还应设有接至主冷却海水泵的应急排水支管，并应装设截止止回阀。不必配置泥箱，阀杆应适当延伸以使手轮在花钢板以上的高度至少为460mm，并设醒目的标示牌。若主冷却水泵不适合用于抽除舱底水时，则应总舱底水吸口可接至除舱底泵外的最大排量的一台动力泵第15页/共79页舱底水管系布置的一般要求直通舱底泵的舱底水管内径等于舱底水总管的内径。舱底水管的内径一般不应小于50mm。轴隧舱底水管的内径一般不应小于65mm。第16页/共79页管隧管路布置应便于操纵管理．并且要尽量减少隔舱壁开孔。机舱后各货舱和轴隧等处的舱底水抽吸支管，往往通过轴隧接至机舱内的舱底水总管。不少大型船舶从机舱前部至首尖舱为止，在船舶纵中剖面附近专门设一管隧，将舱底水管(包括压载水管)铺设其中。第17页/共79页舱底水防污染设备要求国际海事組织(IMO)《73/78防污公约》(MARPOL)与《中华人民共和国防治船舶污染水域环境规定》公约规定:对400GT以上船舶均设油水分离器，在港口排放油污水浓度≦10mg/L。对150GT以上的油船和400GT以上非油船均设油水分离设备或过滤系统，并滿足在内河及距最边陆地12nmile以內海域排放时，油污水浓度≦15mg/L，到港后不得排放，由港口油水处理设施接收处理。不足150GT油船及400GT的非油船，应没专用接收设备。第18页/共79页1.对不足400GT的船舶1)设15mg/L的滤油设备(油水分滤设备)、足够容量的残油(油泥)舱和国际通岸接头。或2)设足够容量的机舱舱底水储存柜、固定安装的泵、管系、国际通岸接头。2.对400-10000GT的船舶1)设15mg/L的滤油设备(油水分滤设备)、足够容量的残油(油泥)舱和国际通岸接头。2)15mg/L的滤油设备(油水分滤设备)应尽可能装设排放浓度超标的报警装置。但对特殊区域门航行的船舶须符合下3要求3.对10000GT的船以上的船舶1)设15mg/L的滤油设备(油水分滤设备)、足够容量的残油(油泥)舱和国际通岸接头。2)15mg/L的滤油设备(油水分滤设备)应装设排放浓度超标的报警装置及自动停止装置。第19页/共79页船用舱底油水分离器容量选型：1000总吨以下的船舶取0.00044Gt/h1000-4000总吨的船舶取0.4+0.00044Gt/h4000总吨以上的船舶取2t/h国际通岸接头φφ第20页/共79页舱底油水分离器舱底水中含有大量污油，直接排放至舷外将造成航行水域和港口的污染，所以必须装设舱底油水分离器。船用舱底油水分离器满足下列要求：舱底水经处理后应达到所规定的排放标准。在150倾斜下仍能正常工作。能自动排油。构造简单、体积小、重量轻、易于检修。第21页/共79页

舱底水油水分离器将泵安装在分离器出口，使经过泵的水已是分离过后的净水，可延长泵的使用寿命。舱底水经过滤器1和截止止回阀2被吸入分离器，经过粗分离（重力分离）和细分离（聚合物体）后清水由排出泵7抽出，通过节流阀8和气动三通阀9和舷旁排出阀4排至舷外。影响分离性能因素：污水中油的微粒化、乳化程度越高，分离性能越差。选泵、工作压力、油种、温度、含油量、管路、流量、旁通、水质等。第22页/共79页第23页/共79页第24页/共79页舱底水的工作原理1舱底水吸口2—舱底水集合阀箱；3—舱底水总管；4—舱底水泵；5—机舱舱底水吸口；6—泥箱；7—油水分离器；8—舷外排出口第25页/共79页第26页/共79页某尾机舱舱底水管系布置第27页/共79页污水系统BilgeSystem第28页/共79页安装技术要求1）机舱的舱底水系统，由于它们的重要性和积液的数量大，所以应与其他舱来的管路分开，应设专阀且必须有干管直接与机舱的舱底水总管和舱底水泵相接。2）舱底水系统只允许将舱底水排出舷外，而不允许舷外水或任何水舱（柜）中的水经过该系统进入舱内。所以在吸入管路上的阀门和接舱底水泵的舱底水总管上的所有阀门都应使用截止止回阀。各个吸入支管的吸口处都要有止回装置（止回阀或止回吸入口）。3）由于舱底水是含有油和各种杂质的污液，为了防止舱底污物堵住吸入口，在舱底水吸口处装有过滤网或泥箱。机舱和轴隧内的舱底水吸口均应设置泥箱，泥箱应设置在花钢板附近的地方，并引一直管至污水井或污水沟。直管的下端或应急舱底吸入口不得装设滤网箱。4）舱底水管一般均应布置在机舱的最下层，并尽量保持管路的平直，不允许有过大的起伏，以免形成气囊或存积垃圾。5）舱底水泵必须具有自吸能力或装有独立的自吸装置。6)在首、尾尖舱、窄小处设独立喷射泵抽出。第29页/共79页二.压载水管系压载水管系的功用是对压载水舱注入、排除压载水与调驳，达到：保持适当的排水量、吃水和船体纵、横向平衡；维持适当的稳心高度；减小过大的弯曲力矩和剪切力；减轻船体振动。第30页/共79页压载水舱

作为压载水舱的船舱主要是：对调整纵倾最有效

1)首尖舱

2)尾尖舱

3)双层底舱

4)边舱、顶边舱和深舱油船一般另设专用压载水舱。第31页/共79页压载水管系除油船和化学品船的专用压载泵外，压载泵一般均设在机舱内。对小型船舶，压载水量不多，一般不设单独的压载泵，而由消防泵、总用泵、主机海水冷却泵等兼用。对大型船舶，因压载水量大，需设1台或2台单独的压载泵。同时，往往还配有扫舱泵。扫舱泵(扫清压载舱的残水)可以是活塞泵或喷射泵。第32页/共79页压载水管系形式1：支管式：适用于双层底内压载舱，且压载管径较小、压载舱数不多的小型船舶。2：总管式：阀门一般采用遥控阀门第33页/共79页压载水管系形式3：环形总管式：大中型船舶上被广泛采用。4：管隧式及半管隧式：第34页/共79页压载系统BallastSystem&BilgeSystem第35页/共79页压载水管系形式特点第36页/共79页对压载水管系的要求

压载水管系的布置应符合下述要求：1)压载水在管内的流动是“有进有出”，即通过同一管道将压载水注入某压载水舱和自该舱排出压载水。因此在管系中不可设置止回阀，而要通过截止阀箱调驳。2)在大型船舶上，为防止海水自压载水管泄漏至货舱，压载水管都敷设在双层底舱中央的管弄内。其吸入口在各舱的布置，应有利于压载水的排出。3)首尖舱和尾尖舱的压载水管穿过首、尾隔舱时，最好设有可在上甲板启闭的闸阀，以便在船体首尾部撞破时立即关闭闸阀，防止舷外水进入压载水系统。

4）压载水管系布置和压载舱吸口的数量应使船舶在正常营运条件下的正浮或倾斜位置均能排除和注入各压载舱的压载水。5）当压载舱的长度超过35m时，一般应在舱的前后端均设置吸口。第37页/共79页(6）压载管系的布置必须避免舷外水或压载舱内的水进入货舱、机器处所或其他舱室。

7）压载水管不得通过饮水舱、锅炉水舱或滑油舱。如不可避免，则在饮水舱、锅炉水舱或滑油舱内的压载管壁厚应符合各有关船级社的要求，并不应有可拆接头。8）压载管系不应与干货舱及机炉舱的舱底水管和油舱管系接通，但泵与阀箱之间的连接和泵的排出舷外管除外。

9）根据CCS规定，干货舱或油舱（包括深舱）可能用做压载舱时，压载管系应装设盲板或其他隔离装置。饮用水舱兼做压载水舱时，为避免两个系统相互沟通，也应符合这个要求。但4000DWT及以上的非油船和150总吨及以上的油船，不得在任何燃油舱内装压载水。10）压载水系统的水源管路必须直接从海水总管引出，在任何一管路的中间不能有止回装置，也不应与任一无关管路连接。11）压载舱内的吸人管不允许有气囊存在，以防止吸入困难。第38页/共79页12）压载水管穿越首、尾防撞舱壁时，CCS规定：低于干舷甲板的防撞舱壁只允许通过一根管子，以处理首、尾尖舱内的液体，而且该管子通过舱壁处必须设置一只能在干舷甲板（客船为舱壁甲板）以上操纵的截止阀。该阀阀体应直接安装在首尖舱内的舱壁上，但除客船外的船舶也可以装在防撞舱壁后侧，其条件是在一切营运情况下该阀应易于接近，其所在处所不是装货处所，且不必设置在干舷甲板以上进行控制的机构。该阀的材料一般为铸钢或青铜。13）根据经验，压载水吸入口与舱底之间的间隙取值范围为：对管子通径在200mm以下的吸口，安装间隙取20mm，对管子通径在200以上的吸口取30mm一50mm。14）压载水管路一般使用滑动式膨胀接头或弯管式膨胀接头。应注意船级社规范对滑动式膨胀接头的使用场合的限制。第39页/共79页压载水泵

1.压载水泵的类型压载水泵大多采用离心式水泵。压头0.2-0.3MPa,2.压载水泵的排量

Q=V/T×k式中：Q----压载水泵排量，m3/h；

V----总压载水量，m3(不包括自流出的压载水；对油船则不包括兼用压载水舱的压载水)；

T----注、排水时间，h；(一般要求1-2小时内将最大一个压载水舱内的水排完)k----系数，压载水平均流量与压载水泵排量之比，与船舶类型有关，一般为0.8~0.9。第40页/共79页压载水管口径计算公式式中:d—压载水管通径,mmV--压载水管内水的流速,一般取2—2.5m/s对于大中型船舶,由于压载水舱中有3—5%的剩余水无法排除,故设扫舱泵(选用活塞泵或喷射泵).扫舱泵的排量为:Qs=KQm3/hK一般取0.1-0.2.第41页/共79页压载水管系实例第42页/共79页横倾平衡系统

集装箱船、火车渡船和特种船舶在作业时应时保持左右平衡。为此须在船舶的中部设置横倾平衡水舱，左右对称。当船舶发生左倾时可以将水从左舱驳至右舱，右倾时从右舱驳至左舱。设专用的横倾平衡水泵，也可以用机舱内的主冷却海水泵或其他排量较大的水泵兼用。横倾平衡系统的控制方式有：四通阀控制系统、4个遥控阀的控制系统、双向泵控制系统。

1．四通阀控制系统电动四通阀是由安装在平衡水舱上的液位传感器通过横倾平衡控制箱来控制的。第43页/共79页2.4个遥控阀的控制系统本系统的实质是用4个遥控阀代替一只四通阀。四通阀外形比较大，价格贵。所以设计时可用4只普通的遥控蝶阀代替四通阀。

3.双向泵控制系统本系统的水流方向控制是通过改变泵的转向来实现的。因而需设置一台双向的水泵，一般为轴流泵。所以总的说来比上面所述两种系统费用要贵一些。其管路极其简单。如有可能，该泵还可设置在两个货舱之间的空舱内，管路不必接到机舱。控制也最简单，只要改变泵的转向，即可改变水的流动方向。这种系统适用于中小型集装箱船，泵的排量一般为300m3／h，压力为0.2为MPa，管径为200mm。第44页/共79页三.消防系统种类：水消防二氧化碳消防卤化物消防泡沫消防惰性气体消防蒸汽消防任何船舶必须配备二种以上消防系统功用：予防和制止船上的火灾的发生。船舶上必须配备水消防系统。水消防系统功用：预防救火甲板冲洗锚链冲洗第45页/共79页火的种类火的种类普通火（甲类）主要用水施救油类火（乙类）有爆炸危险，采用CO2灭火电器火（丙类）漏电过载短路引起，应先切断电源，干粉或卤化物灭火第46页/共79页造成火灾的条件与灭火的方法造成火灾的条件：1.具有可燃物：如油气、燃油、木材等；2.温度达到燃烧点或有引燃物；3.具有燃烧所需的助燃物。灭火的方法：1.冷却：降燃烧物温度于燃点下；2.窒息：隔绝、稀释燃烧物所需氧气；3.抑制：抑制燃烧物的燃烧连锁反应。第47页/共79页水消防的基本原理水消防的基本原理是利用强大的水流喷注在着火区，使可燃物质温度急剧广降。并且由于水流受热后产生大量的水蒸汽，从而稀释氧气浓度为扑灭火焰。水消防应用广泛。其缺点：是不能扑灭油类和电气火灾。第48页/共79页水消防的基本组成水灭火系统：由消防泵、管路、阀件、消防水带、消防水枪、消火栓及国际通岸接头等组成。第49页/共79页水消防的要求1)所有消防水泵应为独立机械传动，通常采用离心泵。卫生水泵、压载水泵或总用水泵如符合消防水泵的有关要求，均可作消防水泵。100总吨以下的货船，消防水泵可以由主机带动。2)各消防水泵(应急消防水泵除外)的排量最好相同。如水泵排量不同，则最小一台水泵的排量不应小于所需消防水泵总排量的80％除以所需消防水泵数，巳至少应满足两股射程不小于12m水柱要求，其排量不足部分应由较大排量的水泵补偿。任何船舶每一台消防泵均不得小于25m3／h，以供两股水枪的水量。3)对大于及等于1000总吨的船舶，应至少备有1只国际通岸接头，并便于由船舶的任何一舷连接，以便在船舶失火时相互救援灭火。4)消火栓的布置和数量。应至少能将两股不是自同—消火栓位置水射至船员旅客经常到达位置。应便于连接消防水带和进行有效的灭火5)应急消防泵应为独立的、内动力驱动和自给引水的泵，驱动方式为柴油机、电动机和液压驱动3种。应急消防泵及其动力源应布置布消防泵及其动力源处所的外部．且安全、容易到达的地点。第50页/共79页6)水灭火系统的工作压力一般为。0.8MPa，靠近泵的附近必须装有截止阀和安全7)水灭火系统管路在通过容易被碰坏的地方，应加以保护。在居住舱室、厕所及潮湿地方的管路，需做绝缘包扎，防止凝水及腐蚀。8)消火栓均须涂以红漆，管子垫片必须用耐火的材料（不燃材料）做成的。9)对于油船应在尾楼前端有保护的位置和油舱甲板上相隔不大于40m的消防总管上设置隔离阀，以便在失火或爆炸时能保持水灭火系统的完整性。10)对机舱处于肿部的船舶，消防总管上应设有截止阀。使首、尾消防总管能分别供水或同时供水。第51页/共79页11)消防总管如敷设在上甲板上，则应考虑配有膨胀接头，接头的填料应能承受热的影响。在管路适当位置上应设置放泄管路内残水的阀。

12)消防泵为离心泵时其出口应设截止止回阀后并联。

13)消防管应采用内外镀锌的钢管，一般为无缝钢管。不能使用铸铁等易损或不抗热的材料。

14)在机器处所内设有1台或数台消防泵时，则应在机器处所之外易于到达的适当位置装设隔离阀，使机器处所内的消防水管能与机器处所外的消防总管隔断。消防总管应布置成当隔离阀关闭时，船上的所有消火栓（上述机器处所内的除外）能由置于该机器处所外的一台消防泵通过不进人该处所的管子供给消防水。但若不能安排管路布置在机器处所之外，允许一短段应急消防泵的吸人管和排出管穿人机器处所，并用坚固的钢质罩壳覆盖管子，以便维持总管的完整性。第52页/共79页全船消防管系布置第53页/共79页CO2灭火系统

二氧化碳是氧和碳的化合物属惰性气体，在船上是以加压液体贮存在钢瓶中。当将其喷注到着火区后，液体CO2就挥发成大量的CO2气体，吸收大量的热量，而使可燃物质温度下降至燃点以下，把火焰扑灭。CO2气体占到空气浓度的30％-35％时，燃烧即被制止。二氧化碳灭火系统不适用于客舱。

第54页/共79页图3-22第55页/共79页舱底、压载、消防系统泵的选择舱底泵：有自吸能力，往复泵、(单螺杆泵)或带自吸能力的离心泵、喷射泵。压头与排量：压头与排量不用太大，一般为0.2-0.3MPa。压载泵：一般用离心泵。用喷射泵或活塞泵作扫舱泵(有自吸能力)。压头与排量：压头不用太大，大排量。消防泵：一般用离心泵。压头与排量：较高压头、排量。并备有应急消防泵。第56页/共79页四.供水系统的任务

(一)概述任务:满足船员和旅客生活用水需要，提供饮用水、洗涤水与卫生水。为柴油机淡水管路与锅炉凝水管路补充淡水。

饮用水:主要供应炊事用水、饮用水和医疗用水等。

洗涤水:主要供应浴室、洗衣室、洗物池等处的冷热洗涤水。

卫生水:从舷外吸取海水或江水供厕所、洗脸间和浴室等处冲洗用，现代船舶用淡水作卫生水。海船专门设置海水淡化装置制造淡水，以供饮用。短途船舶洗涤水和饮用水由1个系统供应。第57页/共79页(二).供水管路

1.重力供水重力供水是指水箱里的水借重力经管路流至全船各用水处。主要特点：重力水柜必须布置在高于用水处所的甲板上。供水管路简单，供水压力低。2.压力供水压力供水是指用密闭的压力水柜代替重力水柜，借助水柜中的空气的压力将水送至各用水处。大中型船舶上，应至少设两个压力柜，一个是海水压力柜，一个是清水压力柜。主要特点：水柜的布置不受高度限制。第58页/共79页工作原理压力柜上限压力：0.3-0.5MPa，高、低压差0.1-0.25MPa：日用卫生泵压头：0.2-0.45MPa第59页/共79页实例第60页/共79页日用水系统AUTO0.6MPaSanitaryFreshWaterSystem第61页/共79页真空沸腾式造水机原理图一阀、两器、四泵

给水阀蒸发（馏）器、冷凝器海水泵、真空泵、排盐泵、凝水泵第62页/共79页第63页/共79页设计几点考虑卫生水：以住的船舶大小便器具的冲洗水使用舷外水，现在大中型船舶使用淡水作为卫生水已日益普遍，小型船舶仍以舷外水作为卫生水。用淡水作为卫生水有时要考虑到应急备用，因此，可从总用泵或辅海水泵的出口总管分一支管接至卫生水供应系统，其间用双环盲通法兰隔断。用舷外水冲洗需设海水压力柜和日用卫生水泵。泵的排量：3-5m3/h；压头：0.2-0.45MPa。第64页/共79页洗涤水：洗涤水的消耗量:100L~200L/p.d，每人每天的消耗量—般为100~200升。饮用水：饮用水消耗量为：30~50L/p.d，每人每天30~50升。符合GB5749-85生活飲用水卫生标准。设饮用水压力柜(0.3-0.5m3/h)、日用淡水泵；热水柜(蒸汽压力0.5-0.7MPa)、热水循环泵(