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船舶服务系统
机舱中的一些设备一般用于维修船舶并为人员或乘客提供便利设施。 因此,舱底系统可用于清除机油和其他空间中的油水泄漏和残留物,并提供应急泵送能力。 生活用水以及排污系统为人员的日常生活提供便利。
舱底系统和油/水分离器
舱底系统的基本目的是在紧急情况下清除船上“干”舱的水。该系统的主要用途是清除由于泄漏或排水而在机舱空间积聚的水和油以及清洗干货舱。机舱内的舱底主要有干货舱,隧道和机械空间的连接等组成。液货和压底舱分别由货物排放系统和压载系统提供。它们与舱底系统之间没有连接,除非它们具有双重功能,例如用于干货或压载的深水箱。根据需要安装观察镜或更换箱子来连接或隔离这种空间。同时空间的调节是由装有船尾的止回阀的排水管来加以实现的。
舱底系统规定
条例规定了舱底系统的要求,拟议安排的细节必须提交给相应的政府部门或船级社获得批准。机舱所需的动力舱底泵(通常为三个或四个)的数量由船舶的尺寸和类型决定。对于较小的船舶其中一个泵可以是主机驱动的,但另一个必须是独立驱动的。 舱底喷射器可以作为替代品,如水泵,它能够提供足够的流量。 通过管道至少需要120米/分钟(400英尺/分钟)。 管道横截面也受规则的约束,这意味着着它与线性流动相结合而规定一定的排放率,舱底水喷射器由一个相关联的泵提供高压海水。
舱底主管和分支管的直径根据船舶尺寸从公式中找到,船级社通常规定主舱底线和分舱舱底线的孔径,并将每个泵的舱底泵必要容量予以规定以保持最低水速。消防泵的容量与舱底泵的容量有关,因此可以有以下定义:
舱底主干 d ^ = 1.68 JL(B D) 25mm
分支直径 d ^ = 2.16y / C(B D) 25mm
d ^不小于50毫米,不超过100毫米。 d ^不能小于d ^
在这里,
L 为船长,单位为米;
B 为船的宽度,单位为米;
D为 舱壁甲板上的模制深度,单位为米;
C 为隔间长度,单位为米。
每个泵应具有足够的能力,通过该孔的规格大小使水速保持在122米/分钟。 此外,每个舱底泵应具有不小于(0.565/10^3)d1m^3/h的容量
这里的消防泵不包括任何应急消防泵,必须有能够将总量达到不低于总舱底抽水能力三分之二的规定水头。 对于总吨位不超过1000吨的货船和4000吨或以上的客船压头范围依次从3.2巴到2.4巴。
安装用于舱底抽水工作的泵必须是自吸式的或能够被起动的。具有空气泵的离心式泵和有许多旋转自吸泵都是可用的。驱动发动机的泵通常是往复式泵,并且许多由电动机通过曲柄驱动的泵仍然在使用。
舱底泵可用于其他工作,如一般的服务、压载和灭火,这些都是间歇性的。 法定舱底泵不得用于其他服务(如冷却)的连续运行,虽然可以在这种泵上安装舱底喷射满足主要或备用循环泵的要求。
普通的抽吸和排放箱允许一个泵用于舱底和压载作业。 但是,这些服务的管道系统必须是独立和对应的。 压载水管道具有螺旋升降阀,以便能够用海水装满和清空专用的储罐。 舱底水系统的设计目的是将清水或油水从“干燥”容器中清除,并装有带螺纹的止回阀以防止任何液体返回到服务舱。两者无法连接因为它们不兼容。在泵吸入箱处舱底阀必须是螺旋式止回阀,以防止水由舱底水线进入舱底。
可以使用的具体材料也在施工规程中会给出。内部和外部两个表面都应该有镀锌保护。镀锌表面的制备(涂层的连续性)如也很重要。钢管的外涂仅用于防止与水接触时产生的锈蚀。法兰接头是在管段的分段之间进行的而且要保证有足够的支撑。分支和紧急舱底都要符合规定并且是机械设备所必需的。
舱底和压载系统布置
如系统显示(图3.1),舱底吸入主要由港口和机舱的右舷、由隧道井和不同的货舱实现。如图所示有三个泵连接到舱底总水管。主要有消防泵和舱底泵以及一些一般服务型泵和辅助舱底水泵。这些泵由各自不同的舱底水吸口分别进入机舱口、右舷和污水井。压载水泵可以直接连接到舱底水总管但只有在紧急情况才会吸入。在机械空间的右舷侧主海水循环泵也会有紧急吸力。这个紧急吸入或者在压载泵上是有规定要求的。由于压载泵是自吸式的因此可以所需的备用海水循环泵之一。
辅助舱底泵是系统的主要传输工具且不需要特定要求的舱底泵。对于这种安装,它的容量很低,而且预支配合的油/水分离器能够均匀流动。所有在舱底井的过滤器或泥浆箱都有特定的止回阀。油底壳和净化器污泥罐有特定的孔用于把油水排放到油水分离器或岸上。
该系统是为特定的船舶量身定做的。敞开式船只机械空间处所在中心线附近可能会有污垢。因此舷侧进水管就没有必要了。
舱底系统的基本安全功能意味着舱底泵必须能够直接排放在船外。这个系统也被用于清洗干燥的货舱。
在清除在机械空间积聚的水和石油时水的排放必须通过油水分离器或者通常使用特殊的舱底泵,也就是辅助舱底泵(如系统显示)。
以下段落摘自“国际公约”1974年第11-1章第18条涉及的海上人命安全对于客船的规定:
舱底水和压载水系统的布置应避免水从海水和压载水空间经过、从水的压载空间进入到货物和机械空间,或从一个隔间到另一个隔间。特别规定应防止任何深舱有舱底水和压舱物连接有深槽在装载货物时无意中有泄漏或者从海里抽出而要装有水压载的舱底水管。
应制定相应规定防止任何舱底水吸入管供应的空间在管道内被切断或被其他损坏的情况下被淹没或者任何其他隔间的碰撞。因此管道安装在任何靠近船舷的部分都比船的宽度的五分之一要多。在管道龙骨中,单向阀一些开端应安装在隔室的管道中。
在通常情况下,所有配电箱,旋塞和阀门与舱底泵送有关的都连接到舱底泵时要保证随时能够到达相应的位置。他们应如此安排使在发生水浸时其中一个可能在任何舱室上运作;此外,连接到船舶面积五分之一的线上的舱底主外侧的泵或其管道的损坏不得使舱底系统失去作用,从而能够保证这个系统的可靠性。如果所有泵只有一个共同的管道系统,则必须在舱壁甲板上方操作必要的用于控制沥青的阀门或阀门。如果除了主舱底抽水系统外还提供了一个紧急舱底抽水系统,它应独立于主系统,使其可以在非理想条件下任何舱室上运行;在这种情况下,只有紧急系统运行所需的旋塞和阀门才能从舱壁甲板上方操作。
上述所述的所有旋塞及阀门均可在舱壁甲板上方操作,须在其操作地点进行控制并清楚标明工作条件,并附有是否开启以及关闭方法的指示。
油/水分离器
油/水分离器在船上十分必要以防止主要在抽出舱底时排出油。他们也可以在卸载或清洁油箱时用到。 适应这种装置的要求符合国际立法,之所以需要立法是因为在水路中排放的自由油和油性乳液可能会干扰天然过程,例如光合作用和再通气,并诱使藻类和浮游生物的破坏对鱼类的生命至关重要。石油的近岸排放可能会损害鸟类的生命和海滩的大规模污染。船舶发现排放含有超过100毫克/升油或每海里排放超过60升油的水可能会被严重罚款而且船主也可以被罚款。
因此,重要的是要正确安装、使用和维护油/水分离器。 油比水密度低是普遍接受的,这是分离两种液体的设备的基础。然而,一些现代重型燃料的密度在15℃接近接近甚至高于水分,这增加了油/水分离器和离心机中的分离问题。 油/水分离器的操作在很大程度上依赖于重力和传统的密度差异。 通过它们的旋转速度离心,施加很多倍重力和加热器的力(见前一章),与水相比减少了密度。
油/水分离器和离心机都用于分离油和水,但主要的差异是油/水分离器需要处理大量的水,通常需要除去少量的油。 需要各种方法以帮助从大量水中除去油,特别是当密度差小的时候。
离心机需要从更大量的油中除去(通常)少量的水。 此外,离心机必须分离固体和燃料,而且必须以燃料消耗的速率来进行大量处理需要处理的原油。
工作原理
市场上销售的油/水分离器功能分离的主要原理是油和水之间的重力差异。
在油性水混合物中,油以各种尺寸的小球的形式存在。离心力作用在这样的小球上,使其在水中移动的力与油粒子和等体积的水分颗粒之间的重量差成比例。 这可以表示为:
,
其中:
FS为分离力;
PW 为水的密度;
PO 为油的密度;
D为油球直径;
g 为重力加速度。
当水中的油球分离时,F将等于f ,并且上述方程可以用来表达球的末端(或在这种情况下是上升)的速度与粘度以及相对密度和粒径之间的关系:
一般来说,大尺寸的油球,系统温度升高(提高油和水的比重差异,降低油的粘度)和海水的使用都会促进分离率。同时应避免湍流或搅动因为它会引起油的混合和夹带,而且层状或流线型流动是有益的。
除了提供用于优化分离的加热线圈之外,还有各种其他用于改进和加速操作的手段。油/水分离器入口面积大,流量缓慢因此大块油可迅速移动到表面(低容量泵更加倾向于缓慢和层流)。垂直方向上的流路交替进而持续带来靠近表面的油,其中通过降低液体深度而增加分离。倾斜的表面提供油可以积聚的区域并形成球然后向上浮动。细纱布筛网也被用作处理凝结的表面。
泵送的注意事项
用大尺寸的油球可以获得更快的分离速度,并且应避免在分离器的油性进料中油分发生任何分解。该因素可能受到所用泵类型和额定值的严重影响。几年前英国政府的研究机构进行了各种泵的分离器进料任务的适用性测试,结果如表3.1所示。
因此,必须同时注意管道设计和安装以避免由于尖锐的弯曲或收缩引起的紊流,并正确计算液体流量和管道尺寸以保证层流。
单螺旋油/水分离器
单螺旋油/水分离器(图3.2)包含一个垂直的圆柱形压力容器,其中包含多个倒锥形板。油水进入设备上半部的分离器并向下指向锥形板。大分子油分离出分离器的上部。较小的小球由水携带到板之间的空间中。小球的上升速度将它们向上运送,它们被板的下表面捕获并聚结直到扩大的小球具有足够的上升速度沿着板表面行进并在周边分离。油上升时被捕获在环形挡板下面然后通过立管引导通过湍流入口区域,以收集在分离器的圆顶中。水通过中心管离开锥形板组件,中心管连接到分离器底部的凸缘上。
有两个测试旋塞以观察分离器圆顶中收集的油的深度。当在下部测试旋塞处看到油时排油阀必须打开。自动排气阀位于分离器圆顶中。而且经常安装电子操作的排油阀。这在电信号上起作用,分离器中是液位探头。同时可以安装视觉和听觉油过载相关的指示器,为了帮助分离器的蒸汽盘管或电加热器安装在分离器的上部。在要分离高粘度油的地方或者在下部安装其他的加热盘管。
在初始操作之前要在分离器装满干净的水。在很大程度上锥形板是自清洁的,但也应该周期性地去除并且检查板块以容器的顶部防止污泥的积聚和腐蚀。重要的是,这个分隔方式和任何其他类型都不能超过容量运行。当分离器过载时,流动变得湍流,引起油的再夹带,从而会导致流出的油量下降。
为了达到1983年10月生效的立法要求,一般在特殊地区和12海里以内的区域要求舱底排放物的含油量降低至100ppm至15ppm,在一些设计中也会增设二级聚结器(图33)。 第二阶段的过滤元件清除任何小液滴,使其保持直至形成较大的液滴(聚结)。 随着较大的球形它们上升到集油空间。
含油量监测
以往允许通过安装在油/水分离器的舷外排放管上的检查玻理观察流动。其结果由安装在与观察者相对的玻璃端口的外侧上的灯泡照亮。如果有任何证据表明油分过剩分离器就会被关闭,但由于光线不良和油墨沉积物在眼镜内部积聚就会给观察造成一系列问题。
现在的显示器也是相同的原理。然而虽然眼睛可以将任何关于油球捕捉到但光敏光电池检测器不能。因此制造商可以使用取样和混合泵来绘制一些更容易记录的且通过电池监视器观察到的不透明的代表性样品。通过采样室的流动要足够快速以减少玻璃透镜上的沉积。实际上它们是很容易被清除的。
通过样品室的舱底或压载水可以通过直接照射到光电池上的强光来监测(图3.4)。随着水分含量的增加光线就会相应的减少。
另一种方法是通过采样泵来记录由水分散在油中的散射的光(图3,5)。 光线反射或散布在流体中的任何油颗粒。这个光源的亮度与之前所提的光源相比会增加到最大值,然后随着油含量的增加而减小。在所示的设备中使用光纤管来将来自源和从散射光窗口的光传送到光电池。电机驱动的旋转盘带有槽,使每个光交替地照射在光电池上,并且通过外围的开关使信号独立地传递到比较器装置上。
以下段落摘自“1974年国际海上人命安全公约”第11-1条第18条关于对客船的规定:
舱底水和压载水系统的布置应是防止水从海上或从水压载舱进入货物和机械空间或从一个隔间到另一个隔间的可能性。为防止任何深舱有舱底和压载的连接,在装载货物时不慎从海里冒出来或在装有水压载的舱底水管中泵出时,应采取特别措施。
如果在管道被切断时舱底吸入管被水淹没,或在任何其他舱中发生碰撞或接地损坏都应提供预防措施。为此管位于任何部分接近的船五分之一船的宽度(在最深的细分载重线的水平线处与中心线处成直角测量),或在一个管道龙骨非回流阀应装在包含开口端的隔间的管道上。
与舱底排水装置相关的所有配电箱,旋塞和阀门都是调整在一般情况下随时可以使用的位置。它们应此安排是为以便在发生水浸时,其中一个舱底泵可能在任何舱室上运行;另外,连接到船舶宽度五分之一线上的舱底主外侧的泵或其管道的损坏,不能使舱底系统失去作用。如果所有泵只有一个共同的管道系统,则必须能够从舱壁甲板上方操作必要的用于控制舱底吸气的阀门或阀门。除了主舱底泵系统提供了一个独立于主系统的紧急舱底抽水系统并且设置为能够在洪水条件下的任何舱室上运行;只有在这种情况下,紧急系统运行所需的旋塞和阀门才能从隔板甲板上方操作。
本规例以上段所述的所有旋塞及阀门均可在舱壁甲板上方操作,须在其操作地点进行控制,并且要清楚标明并附有是否开启或关闭的指
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