3 000 t 級(jí)內(nèi)河油船貨艙透氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

周 瑜

(揚(yáng)州海翔船舶科技有限公司，江蘇揚(yáng)州225009)

0 引言

3 000 t級(jí)內(nèi)河油船總長(zhǎng)94.8 m，型寬16.2 m，型深5.5 m，設(shè)計(jì)吃水4.35 m，滿載排水量5 539 t，航行于長(zhǎng)江A、B、C級(jí)航區(qū)，J2級(jí)航段及三峽庫(kù)區(qū)。由于本船載運(yùn)閃點(diǎn)不超過(guò)60℃(閉杯試驗(yàn))的原油及石油產(chǎn)品，所以根據(jù)《鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范》(2009)及2012年修改通報(bào)(以下簡(jiǎn)稱“規(guī)范”)要求，必須設(shè)置貨艙透氣系統(tǒng)。目前，內(nèi)河油船貨艙一般采用的透氣方式分為總管式和獨(dú)立式。本船在設(shè)計(jì)過(guò)程中，同樣面臨著這樣的選擇。本文通過(guò)分析3 000 t級(jí)內(nèi)河油船的透氣方式，最終選擇相對(duì)優(yōu)越的透氣方式。

1 貨艙透氣系統(tǒng)的重要性

貨艙透氣系統(tǒng)是使貨艙內(nèi)氣體與外界大氣相通的專用系統(tǒng)，其主要作用是防止貨艙內(nèi)出現(xiàn)超過(guò)船體設(shè)計(jì)的壓力或真空。如果貨艙內(nèi)的壓力或真空度超過(guò)設(shè)計(jì)限度，就會(huì)導(dǎo)致船體結(jié)構(gòu)的損傷或變形。

根據(jù)《鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范》的要求，貨艙的透氣裝置應(yīng)具備以下功能:

(1)在裝卸油或注排壓載水的過(guò)程中，能使大量氣體通過(guò)透氣裝置進(jìn)出貨艙。因?yàn)榇霸谘b油或壓載過(guò)程中，貨艙內(nèi)的氣體必須迅速排出，否則艙內(nèi)的氣壓會(huì)出現(xiàn)高壓。反之，在卸油或排出壓載水過(guò)程中，貨艙內(nèi)必須填充氣體，否則艙內(nèi)的氣壓會(huì)出現(xiàn)真空。

(2)在船舶正常航行和停泊狀態(tài)下，由于溫度變化等原因，能使少量氣體通過(guò)透氣裝置進(jìn)出貨艙。因?yàn)榇霸诤叫谢蛲２磿r(shí)，由于大氣溫度、海水溫度等外界溫度隨著貨油加熱溫度的變化，會(huì)引起貨油體積的膨脹或收縮，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)油氣的揮發(fā)或凝結(jié)，從而使艙內(nèi)的氣壓升高或下降，甚至出現(xiàn)真空。

2 總管式透氣

總管式透氣是將貨艙的透氣支管匯集到1根縱向貫穿全船布置的透氣總管，總管末梢沿桅桿或步橋向上延伸，透氣出口的布置按“規(guī)范”要求應(yīng)在貨艙露天甲板以上不小于6 m(其中，當(dāng)出口位于距步橋4 m范圍之內(nèi)時(shí)，則出口應(yīng)布置在步橋以上不小于6 m處)，且與含有火源的圍壁處所的最近進(jìn)氣口或開(kāi)口以及可能引起著火危險(xiǎn)的甲板機(jī)械和設(shè)備的水平距離均應(yīng)不小于10 m。

本船如采用總管式透氣，其示意圖如圖1所示。

圖1 總管式透氣示意圖

總管式透氣系統(tǒng)中設(shè)置了呼吸閥，又稱壓力/真空釋放閥，它是真空閥和壓力閥一體的重力式貨艙透氣裝置。當(dāng)貨艙內(nèi)氣壓超過(guò)規(guī)定值時(shí)，呼吸閥中的壓力釋放閥自動(dòng)打開(kāi)，向大氣排出混合氣體;當(dāng)貨艙內(nèi)真空超過(guò)規(guī)定值時(shí)，呼吸閥中的真空釋放閥自動(dòng)打開(kāi)，空氣補(bǔ)進(jìn)艙內(nèi)來(lái)降低真空度。手柄為應(yīng)急使用。呼吸閥結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

另外，在該透氣系統(tǒng)中為了防止外界火焰進(jìn)入貨艙，在透氣桅管頂部，或者每個(gè)呼吸閥前的貨艙透氣管出口處設(shè)置防火裝置。在呼吸閥旁設(shè)置1只旁通的手動(dòng)開(kāi)閉閥，平時(shí)關(guān)閉，當(dāng)裝卸油或注排壓載水時(shí)打開(kāi)此閥，讓大量的氣體排出和進(jìn)入貨艙內(nèi)。

圖2 呼吸閥結(jié)構(gòu)圖

3 獨(dú)立式透氣

獨(dú)立式透氣是每一貨艙的透氣管單獨(dú)引出，彼此不相通。各透氣管末梢沿桅桿或步橋向上延伸，透氣出口的布置按規(guī)范要求在貨油甲板2 m以上，且與含有著火源的圍壁處所的最近進(jìn)氣口或開(kāi)口以及可能引起著火危險(xiǎn)的甲板機(jī)械和設(shè)備的水平距離均應(yīng)不小于10 m。

本船如采用獨(dú)立式透氣，其示意圖如圖3所示。

圖3 獨(dú)立式透氣示意圖

在該透氣系統(tǒng)中設(shè)置了高速透氣閥，又稱高速排放壓力/真空閥，它是真空閥、壓力閥和高速排放裝置三位一體的重力式自動(dòng)控制壓力大小的貨艙透氣裝置，其結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

當(dāng)裝載貨油時(shí)，由于貨艙是密封的，隨著貨艙內(nèi)油位的升高，艙內(nèi)空氣逐漸壓縮，壓力隨之增大。當(dāng)艙內(nèi)壓力增至壓力閥設(shè)定開(kāi)啟壓力值時(shí)，壓力閥盤組合件自動(dòng)提升，艙內(nèi)油氣迅速經(jīng)排氣口垂直流向大氣，壓力閥盤隨著艙內(nèi)壓力的升降而時(shí)升時(shí)降。同時(shí)，真空閥盤上方在油艙壓力的作用下更加密封。

當(dāng)載滿貨油的船舶在運(yùn)輸過(guò)程中，由于氣溫等因素使貨油艙內(nèi)產(chǎn)生蒸發(fā)汽，逐漸使艙內(nèi)壓力升高至開(kāi)啟壓力時(shí)，壓力閥盤自動(dòng)啟閉而少量排出油蒸汽混合氣體。

當(dāng)卸載貨油時(shí)，貨艙內(nèi)隨著貨油的減少逐漸形成負(fù)壓。當(dāng)艙內(nèi)負(fù)壓力達(dá)到真空閥設(shè)定開(kāi)啟壓力值時(shí)，真空閥盤自動(dòng)打開(kāi)，經(jīng)金屬防火網(wǎng)吸入外界空氣進(jìn)入貨油艙。此時(shí)真空閥閥盤會(huì)自動(dòng)啟閉而少量吸入外界空氣，以平衡油艙壓力。同時(shí)，壓力閥閥盤下方在受艙內(nèi)負(fù)壓力反作用力的作用下而更加密封。

當(dāng)船舶甲板上出現(xiàn)火情時(shí)，高速透氣閥自帶的可拆卸防火網(wǎng)可阻止外界火苗進(jìn)入受保護(hù)的油艙。

4 兩種透氣方式的對(duì)比分析

當(dāng)本船需要同時(shí)載運(yùn)幾種油品時(shí)，如采用總管式透氣，貨艙之間即會(huì)串通，增加了危險(xiǎn)性，因此需要根據(jù)油品的種類設(shè)置幾組獨(dú)立的透氣總管，這樣的透氣系統(tǒng)將會(huì)很繁瑣。另外，如果該透氣系統(tǒng)中某一呼吸閥出現(xiàn)問(wèn)題，整個(gè)透氣系統(tǒng)將會(huì)癱瘓。而如果采用獨(dú)立式透氣，每一貨油艙的透氣管系都是獨(dú)立的，貨油艙間彼此不相通，避免了不同貨品的混雜，滿足同時(shí)載運(yùn)多種油品的要求。

根據(jù)“規(guī)范”要求，貨油蒸氣混合氣體的自由流通或排放速度應(yīng)不小于30 m/s。如采用總管式的自由排出透氣，透氣管出口應(yīng)布置在貨油艙露天甲板或步橋以上不小于6 m處。而如果采用獨(dú)立式的高速排出透氣，透氣管出口只需布置在貨油艙露天甲板以上不小于2 m處。相比之下，獨(dú)立式的透氣管系布置更美觀。同時(shí)在實(shí)際應(yīng)用中，將獨(dú)立式透氣的高速透氣閥集中布置在甲板合適的一個(gè)區(qū)域，更便于安裝和檢修。

另外，從實(shí)際選用的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，總管式透氣中使用的CB/T 692-94型呼吸閥， 無(wú)法提供中國(guó)船級(jí)社及其他船級(jí)社的產(chǎn)品認(rèn)可證書。考慮安全因素，現(xiàn)碼頭單位更愿意采用高速透氣閥的貨艙透氣方式。

3 000 t級(jí)內(nèi)河油船液貨艙透氣管原理圖如圖5所示。

圖5 3 000 t級(jí)油船液貨艙透氣管原理圖

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)3 000 t級(jí)內(nèi)河油船可選用的2種透氣方式進(jìn)行詳細(xì)介紹和對(duì)比分析，得出采用高速透氣閥的獨(dú)立式透氣雖然成本相對(duì)稍高，但是由于其出色的性能和安全，獲得了船東的青睞，從而在實(shí)船得到應(yīng)用。另外，本船交付使用后，從船東和船員得到的反饋是，選用高速透氣閥式的透氣方式，安全可靠，操作簡(jiǎn)便，滿足碼頭裝卸部門的要求，從而保障了船舶的安全航運(yùn)。

［1］ 中國(guó)船級(jí)社.鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范(2009)［M］.北京:人民交通出版社，2009.

［2］ 中國(guó)船舶工業(yè)總公司.船舶設(shè)計(jì)使用手冊(cè):輪機(jī)分冊(cè)［M］.北京:國(guó)防工業(yè)出版社，1999.

［3］ 《輪機(jī)工程手冊(cè)》編委會(huì).輪機(jī)工程手冊(cè)(下冊(cè))［M］.北京:人民交通出版社，1994.