芮曉松 汪朝暉

（中航鼎衡造船有限公司 揚州225217）

引 言

化學品船的液貨系統(tǒng)，一般有兩種形式，即一艙一泵式和集中貨泵式。一艙一泵是每個液貨泵服務于一個液貨艙，每個液貨艙均可獨立裝載一種貨品，每個液貨泵配置單獨的超級掃艙管，保證液貨殘留滿足規(guī)范要求，營運靈活性大大提升，但初期投入較高，目前化學品船基本采用一艙一泵的布置。而集中貨泵式是通過同一液貨管路進行液貨輸送，系統(tǒng)簡單，操作方便，但裝運貨品單一，營運靈活性差，液貨殘留難以滿足規(guī)范要求，目前已逐漸被淘汰。［1］

16 300 t化學品船屬于G型貨艙可裝載滿足IMO-Ⅱ貨品要求的化學品船。該船采用兩艙一泵式液貨泵布置方案，同時裝卸7種不同貨物。每個液貨泵同時為兩個液貨艙分別進行液貨輸送。在滿足船東對裝卸時間以及裝載液貨品種要求的情況下，該系統(tǒng)能保證液貨殘留量滿足規(guī)范小于75 L的要求。充分考慮了綠色環(huán)保和低成本消耗的設計理念，以達到并減少設備投入及滿足簡化系統(tǒng)布置的要求。

1 兩艙一泵和一艙一泵的液貨系統(tǒng)分析

16 300 t化學品船是為北歐船東設計的雙燃料化學品船，在特定的航區(qū)運營?？傞L147 m，型寬22 m，設計吃水8.7 m，設計和建造滿足BV船級社的規(guī)范和要求。液貨艙總容量為16 802.6 m3，主要包括2個污油艙，2個貨物泄放艙，14個獨立液貨艙，其中，液貨艙分為7組，每組分為左右舷各一個，每組液貨艙的容量均不相同，其中以第5組艙（左右艙）的容量最大，為2 967.6 m3。液貨艙分布見圖1。

圖1 液貨艙分布圖

液貨泵的排量取決于卸貨所需時間，化學品船的總卸貨時間一般為8~20 h，根據(jù)碼頭裝卸貨時間而定。本船根據(jù)船東實際操作要求，全船貨物的一次性排放時間為9 h，即所有液貨泵同時工作并通過各自總管卸貨的總時間為9 h。液貨泵的排量設計，必須保證所有液貨艙在規(guī)定時間內卸載完畢。其中第1組液貨艙（827+821）與第5組液貨艙（1 482+1 480）的艙容差距最大，大約相差1 300 m3，理論上第1組液貨艙和第5組液貨艙的液貨泵應該選擇不同型號，然而為保證船舶設備及其零部件的通用性，以及備件的采購和后期的維護保養(yǎng)，在工程實際中通常會統(tǒng)一選取滿足最大液貨艙裝卸排量要求的液貨泵。［2］

隨著電機技術的不斷發(fā)展，電動液貨泵因系統(tǒng)簡單、成本低廉、維修簡便等優(yōu)點越來越被船東接受。本船液貨泵選用電動泵。電動泵的選型由排量、功率等主要參數(shù)確定。

1.1 兩艙一泵液貨泵的總排量計算

（1） 液貨泵的總排量按式（1）計算［3］：

式中： qvp 為液貨泵總排量，m3/h；Gw為裝卸貨油總質量，t；T 為 要求總卸貨時間（包括掃艙），h；ρ∞為液貨油密度，ρ∞=1.025 t/m3；b1為貨油排出系數(shù)，b1=1.1；b2為考慮掃艙在內的時間系數(shù)，b2=1.1~1.2。

以第5組艙艙容計算，艙容為2 962 m3，取有效艙容（95%）2 813.9 m3，設計總排放時間為9 h，液貨泵排出系數(shù)為1.1，液貨比重按海水為1.025，粘度為1.0 CST，設計總壓頭1.20 MPa。考慮掃艙在內的時間系數(shù)取1.2［4］。將數(shù)據(jù)代入式（1），得qvp = 413.5 m3/h 。根據(jù)貨泵實際規(guī)格，選取液貨泵的排量為 450 m3/h。

1.2 兩艙一泵液貨泵的功率計算

液貨泵的功率按式（2）計算：

式中：Nb為 軸功率，kW；Ne為 有效功率，kW；Q 為泵的流量，m3/s；H 為泵的壓頭，m；η 為泵的效率，一般為0.75~0.85；ρ 為貨油密度，kg/m3；g 為 重力加速度，N/kg。

取液貨泵的效率為0.79，代入數(shù)據(jù)求得：液貨泵的有效功率為147 kW，所需的軸功率約為194 kW。

1.3 兩艙一泵液貨泵的型號及基本參數(shù)

根據(jù)液貨泵的流量、揚程和功率等參數(shù)可選取深井泵的型號為瓦錫蘭DW200/250-2-K，具體參數(shù)見表1。

表1 液貨泵性能參數(shù)表

1.4 一艙一泵的型號及基本參數(shù)

液貨系統(tǒng)采用一艙一泵，其他條件不變，液貨艙單艙艙容取5號艙右1 482 m3，重新計算qvp =207.8 m3/h 。根據(jù)貨泵實際規(guī)格可選取液貨泵的型號為瓦錫蘭DW132/150-3-K，具體參數(shù)見表2。

表2 液貨泵性能參數(shù)表

1.5 一艙一泵與兩艙一泵液貨系統(tǒng)比較

兩艙一泵與一艙一泵式液貨系統(tǒng)相比，液貨泵數(shù)量減少50%，單泵相對功率及排量增加，液貨泵的成本提高并不大。輸送系統(tǒng)減少50%的管子，甲板面管路布置更加簡單。降低了船舶設計建造工作的難度。在滿足裝載要求的情況下，經濟性更高，船舶的初步投資成本最小。

2 兩艙一泵的布置特點及工作方式

兩艙一泵液貨系統(tǒng)每組液貨艙安裝1臺液貨泵，泵體布置在右舷液貨艙內，單組艙液貨系統(tǒng)圖參見圖2。

圖2 1號艙貨油系統(tǒng)圖

液貨泵采用左右兩個吸口的深井泵，吸入口布置在左右艙的吸油井內，如圖3所示。以第1組液貨艙左舷艙為例，液貨排放時，所有閥組初始狀態(tài)均為關閉，打開1號液貨泵左舷主吸入口蝶閥、液貨泵出口蝶閥以及橫跨管蝶閥，管道構成通路后啟動液貨泵將左舷貨油排出；當艙內大部分液貨排放完畢后，關閉主吸入口蝶閥和液貨泵出口蝶閥，打開掃艙管路上的球閥，剩余液貨經掃艙管止回閥從掃艙管線排放至橫跨管蝶閥的排放端，或者是經掃艙管線直接排入污油艙。液貨裝載時，所有閥組初始狀態(tài)均為關閉，打開橫跨管遙控蝶閥和貨油艙內液貨主管上的支管蝶閥，液貨經橫跨管和主排放管直接裝載至液貨艙內。

圖3 實船液貨泵布置三維圖

化學品船的液貨殘留量是考核液貨系統(tǒng)設計成功與否非常重要的指標。MARPOL附則Ⅱ的基本原則是，貨品必須盡可能排放至無殘留液貨在貨艙內，管路布置及系統(tǒng)設計需要符合殘留量小于75 L的要求。兩艙一泵的液貨系統(tǒng)比一艙一泵減少一路液貨管，液貨管中的殘留量相比減少50%。系統(tǒng)在液貨泵末端增加一個吸油桶，通過吸油桶聯(lián)系位于左右兩個液貨艙的吸口，并在吸油桶中增加一套掃艙單元。系統(tǒng)通過正常液貨卸載后，掃艙單元將吸油桶內抽成真空，打開吸入管遙控閥將其吸入管內的殘留液貨抽到吸油桶中，通過掃艙單元排出。兩艙一泵液貨系統(tǒng)有一路獨立的超級掃艙管路，并在管路末端設置一個可調整高度的掃艙吸口，初步掃艙完成后，超級掃艙系統(tǒng)開始工作，將僅存在液貨管路吸口以下的殘留液貨排出艙內。根據(jù)實船檢驗數(shù)據(jù)，單艙最大液貨殘留量小于10 L，遠小于標準要求。

為保證系統(tǒng)正常，液貨泵、吸油桶和超級掃艙管的安裝顯得尤為重要。

3 液貨泵的安裝工藝

3.1 液貨泵的安裝條件

在船舶主體成型后開始安裝，主體成型即是液貨泵所在的液貨艙室相鄰分段大合攏焊接/校正完畢，相應分段中甲板上較大的設備擺放到位，周圍無震動性和敲打作業(yè)，無陽光直射等條件。

3.2 貨泵安裝的前期主要安裝項目

吸油桶和中間支撐座吊裝進艙并安放到位，液貨泵甲板基座安放到位，馬達基座安放到位。

3.3 對 中

液貨泵安裝前，需確保吸油桶的導環(huán)和液貨泵甲板基座法蘭對中。對中步驟如下：

（1）將吸油桶放于艙內正確位置。

（2）將廠家提供的對中法蘭安放于液貨泵甲板基座上，激光器安裝于對中法蘭上。用激光器校準液貨泵甲板基座，使其中心與導環(huán)中心在要求的范圍內（見圖4）。測量并根據(jù)安裝圖調整液貨泵基座法蘭與艙底的距離。

圖4 液貨泵甲板基座校中示意圖

（3）將液貨泵基座點焊并對中檢查，液貨泵基座法蘭中心與導環(huán)中心允許的最大偏移為±10 mm，吸油桶需保證在每一側有最小10 mm的調整量。檢查安裝高度，如在要求范圍內，可將貨泵基座滿焊，焊接時激光器不要移除，隨時檢查對中情況。

（4）檢查吸油桶與貨泵基座法蘭間的距離。如間距滿足液貨泵高度要求，可焊接吸油桶基座。

（5）精確對中前，需用塞尺檢查對中法蘭與貨泵基座法蘭的間隙，應在0.4 mm內。

3.4 液貨泵安裝

對中完成后，根據(jù)液貨泵甲板基座位置，將液貨泵吊裝到位，并固定完成。

4 結 語

本文以16 300 t化學品船液貨系統(tǒng)為研究對象，進行液貨泵系統(tǒng)選型的設計計算。闡述了兩艙一泵的布置特點和安裝工藝。兩艙一泵液貨系統(tǒng)通過減少液貨主管路，在液貨泵末端增加一個吸油桶和布置一路獨立的超級掃艙系統(tǒng)等手段，使掃艙后液貨殘留量小于10 L。通過對化學品船的兩種液貨系統(tǒng)進行對比和研究，在滿足船東裝卸時間要求的情況下，兩艙一泵系統(tǒng)簡化了甲板及液艙艙內管路布置，降低了建造成本；并可為同船型的液貨系統(tǒng)設計提供參考。