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        冬季低溫下船舶建造防凍方案設(shè)計(jì)研究

        2016-03-15 09:36:15米毛毛陳冬
        科技與創(chuàng)新 2016年3期
        關(guān)鍵詞:船舶建造低溫

        米毛毛 陳冬

        摘 要:在冬季低溫環(huán)境下,船舶設(shè)備及部件極易受損。一旦設(shè)備受損,不僅會(huì)對(duì)船舶建造產(chǎn)生不良影響,還會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。造成船舶設(shè)備及部件受損的原因較多,比如存留水結(jié)冰膨脹而使船舶部件脹裂、流體結(jié)冰而使管路受損等。因此,做好冬季低溫下船舶建造的防凍方案設(shè)計(jì)工作至關(guān)重要。

        關(guān)鍵詞:低溫;船舶建造;防凍方案;存水泄放

        中圖分類號(hào):U672.7+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2016.03.100

        船舶建造是一項(xiàng)艱巨的工程,尤其是在冬季低溫環(huán)境下,船舶設(shè)備和管路內(nèi)很可能存留液體,造成銹蝕,甚至被凍壞,不但經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重,現(xiàn)場(chǎng)施工和維護(hù)難度增加,而且船舶建造也會(huì)受到影響。因此,查明船舶設(shè)備和管路受損的原因,并制訂合理的防凍方案,對(duì)保證船舶的正常建造至關(guān)重要。

        1 船舶部件和管路被凍壞的原因

        船舶主要由船體、電氣部分、舾裝部分和輪機(jī)等組成。其中,舾裝部分包括管路系統(tǒng)、自動(dòng)化設(shè)備和特種系統(tǒng)等。管路系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)將各種機(jī)械設(shè)備連接起來,并對(duì)流體進(jìn)行輸送。燃油,海、淡水,空氣和滑油為常見的流體介質(zhì)。船舶建造使用的燃油又分為輕油和重油兩種,在冬季低溫環(huán)境下,溫度的變化會(huì)引起燃油密度發(fā)生變化,最終凝固,體積變?。缓?、淡水在低溫條件下則會(huì)結(jié)冰膨脹;滑油由于凝點(diǎn)低,一般不會(huì)出現(xiàn)凝固現(xiàn)象。因此,在冬季低溫條件下,燃油和滑油凝固后體積變小,不會(huì)出現(xiàn)凍裂現(xiàn)象;而海、淡水體積膨脹則會(huì)導(dǎo)致船舶部件脹裂。

        2 船舶防凍方案設(shè)計(jì)及優(yōu)劣對(duì)比

        對(duì)于低溫環(huán)境下船舶出現(xiàn)的存留水結(jié)冰,海、淡水結(jié)冰脹裂損壞船舶部件等情況,采用加熱保溫方法可使海、淡水凝點(diǎn)低于環(huán)境溫度;采用添加防凍液的方法可使海水的物理特性改變,預(yù)防海、淡水在低溫下凝固而膨脹,進(jìn)而損壞船舶部件。對(duì)于存留在船舶中的積水,采用泄放處理的方法將其清理干凈,或者干式存放,可有效預(yù)防結(jié)冰。一般來說,在低溫環(huán)境下,船舶防凍方案的設(shè)計(jì)應(yīng)從以下幾方面考慮。

        2.1 方案設(shè)計(jì)

        2.1.1 改變環(huán)境溫度

        采用加熱保溫方法使海、淡水凝點(diǎn)低于環(huán)境溫度,則不會(huì)出現(xiàn)低溫凝固現(xiàn)象。在船舶建造中,如果未安裝船用鍋爐,可通過岸上蒸汽管路接入。安裝并調(diào)試正常后,則將船用鍋爐開啟,使其產(chǎn)生蒸汽,通過增加暖氣設(shè)備或蒸汽管路的方式達(dá)到改變環(huán)境溫度的目的。需要注意的是,借助蒸汽作用改變環(huán)境溫度時(shí),要將開口區(qū)域封堵好,以免產(chǎn)生熱損失。另外,在設(shè)計(jì)時(shí),還應(yīng)注意預(yù)留冬季防凍蒸汽的進(jìn)出口。

        2.1.2 清除介質(zhì)

        將管路系統(tǒng)或船舶設(shè)備中的存留水清理干凈,使其處于干燥狀態(tài),能夠有效防止設(shè)備和管路被凍壞。根據(jù)管路系統(tǒng)及設(shè)備的特點(diǎn),常用于清理存留水的方法主要有以下三種:①存水泄放。在設(shè)計(jì)時(shí),船舶管路系統(tǒng)應(yīng)包含有管路泄放部分,且泄放點(diǎn)應(yīng)盡可能地設(shè)于系統(tǒng)最低點(diǎn),以保證存水能夠泄放干凈。同時(shí),應(yīng)設(shè)置泄放口,并確保泄放口能夠排干凈存留水。另外,對(duì)新船、新設(shè)備及新管路也應(yīng)進(jìn)行專門的泄放設(shè)計(jì)。②借助壓縮空氣吹除。在水壓試驗(yàn)或已泄放殘水后,還可借助壓縮空氣的作用吹除存留水。③改善設(shè)計(jì)方案,防止殘水存留。如果是設(shè)備或管路原因?qū)е職埶媪?,可重新?duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì),比如將管路布置方向由豎直改成水平,保證徹底清除殘留水。

        2.1.3 添加防凍液

        在水中添加防凍液能夠有效減少因冬季低溫而導(dǎo)致的水結(jié)冰脹裂設(shè)備或管路事件的發(fā)生。冰點(diǎn)是判斷防凍液防凍的重要指標(biāo),一般情況下,防凍液的冰點(diǎn)應(yīng)比環(huán)境最低溫度至少低10~15 ℃。因此,選用防腐、防銹和除垢能力較強(qiáng)的防凍液能有效保護(hù)管路系統(tǒng)。防凍液類型多種多樣,在船舶建造中使用較多的是含乙二醇母液的防凍劑。另外,管路系統(tǒng)往往遍布全船區(qū),對(duì)于改變環(huán)境溫度的條件無法達(dá)到的情況,防凍設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮選用防凍液。

        2.1.4 存水管理

        在冬季低溫環(huán)境下,船體水艙很容易因?yàn)榇嫠Y(jié)冰或膨脹、崩裂。如果艙室面積較大,很難布置加熱設(shè)備,那么在防凍設(shè)計(jì)時(shí)必須注意為存水留足膨脹的空間。結(jié)合實(shí)際建造經(jīng)驗(yàn),應(yīng)優(yōu)先考慮上層邊水艙、前后尖艙等部位的防凍設(shè)計(jì),一般要求存水量應(yīng)少于滿艙的85%;如果艙室低于水線,艙室存水量應(yīng)少于滿艙的95%.另外,測(cè)深管和水艙空氣管的艙室艙頂上部也不得出現(xiàn)存水。

        2.2 方案優(yōu)劣對(duì)比

        不同的防凍方案都有各自的特點(diǎn),在經(jīng)濟(jì)性、適用性等方面也存在差異。改變環(huán)境溫度和添加防凍液的防凍方案雖能取得良好的防凍效果,但費(fèi)用高、適用區(qū)域有限;泄放設(shè)備或管路中存留水的防凍方案能夠有效達(dá)到防凍效果,且可重復(fù)利用、費(fèi)用較低,但部分管路可能存在泄放不徹底或泄放困難的現(xiàn)象;存水管理方案適用對(duì)象有限,只能用于存水艙室防凍。在清除介質(zhì)的防凍方案中,每一種方法又有各自的特點(diǎn)。存水泄放方法適用性、操作性均較強(qiáng),且費(fèi)用較低,但部分管路則可能出現(xiàn)泄放不徹底的現(xiàn)象;借助壓縮空氣吹除的方法適用性不強(qiáng),僅限用于小管徑管路,且無法完全吹出彎管處的積水;改善設(shè)計(jì)方案的方法能夠有效防止因積水存留膨脹而損壞設(shè)備的情況,但如果需要更改設(shè)計(jì),則難度較大。綜合來看,存水泄放方法適用性較強(qiáng),在冬季低溫防凍設(shè)計(jì)中的使用率也較高。

        3 總結(jié)

        船舶建造的質(zhì)量與設(shè)計(jì)方案密切相關(guān),特別是在冬季低溫環(huán)境下,防凍設(shè)計(jì)方案的效果如何會(huì)直接影響到船舶建造的質(zhì)量,進(jìn)而影響到船舶的正常航行。因此,設(shè)計(jì)人員應(yīng)首先了解哪些因素會(huì)對(duì)船舶建造質(zhì)量產(chǎn)生影響,然后綜合多方面的情況對(duì)冬季低溫下船舶建造的防凍方案進(jìn)行合理設(shè)計(jì),盡可能地避免各種不良情況對(duì)船舶造成損壞,保證船舶的正常運(yùn)行。

        參考文獻(xiàn)

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        [2]王曉光.“金雄”挖掘機(jī)艙防凍保溫系統(tǒng)[J].科技致富向?qū)В?015(02):167,177.

        [3]陸昌榮.航行于寒冷地區(qū)的船舶設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)方面[J].船舶,2002(02):17-19.

        [4]李文軍.淺析來往綏中港船舶冬季安全航行措施[J].河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2013,13(03):70-72.

        〔編輯:劉曉芳〕

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