符玉超

（海南八所港務(wù)有限責(zé)任公司，海南東方 572600）

0 引言

作為港口生產(chǎn)不可或缺的裝備，拖輪主要用于協(xié)助大型船舶進出港口、靠離碼頭，具有“個子小、力氣大”的特點。在海南八所港務(wù)有限責(zé)任公司（以下簡稱“八所港”），拖輪是保障碼頭生產(chǎn)的主要輔助設(shè)備，但“八港拖六”輪存在設(shè)計缺陷，浪涌過大時會出現(xiàn)主機海水泵抽空、主機系統(tǒng)冷卻不及時引發(fā)溫度瞬間增高等問題，可能導(dǎo)致高溫報警、主機運轉(zhuǎn)驟?，F(xiàn)象。特別是在海上航行期間，該故障存在船毀人亡的安全隱患。因此需針對其缺陷進行技術(shù)改造。

1 八所港拖輪概況

八所港現(xiàn)有3 艘港作拖輪，是港口碼頭生產(chǎn)作業(yè)輔助設(shè)備之一，肩負(fù)著八所港老港區(qū)、新港區(qū)危險品碼頭及華能東方電廠碼頭三港區(qū)船舶靠離碼頭的作業(yè)任務(wù)。八所周邊海域經(jīng)常突發(fā)海上險情，3 艘拖輪也會及時出海救險，是八所海事局轄區(qū)內(nèi)重要的海上搜救力量（表1）。

表1 八所港拖輪技術(shù)參數(shù)

其中，“八港拖六”輪至今已經(jīng)使用了28 年，輪屬于五類老舊船舶。該輪兩臺主機均為美國CATERPILLAR3516 四沖程增壓柴油機，額定轉(zhuǎn)速1600 r/min，功率1350 kW[1]。主機海水泵為船用離心海水泵，屬于具備自帶空氣噴射器自吸裝置。因為使用年限時間久，海水泵的泵殼、泵腔材料存在腐蝕、軸承的磨損和密封件損壞泄漏，會導(dǎo)致海水泵不工作。原因是無法從船殼底部海底閥抽取海水，不能對主機淡水和滑油冷卻系統(tǒng)進行循環(huán)冷卻，進而引發(fā)主機因溫度急速升高觸發(fā)溫度感應(yīng)器動作而報警，主機運行機構(gòu)驟停。但是，由于岸基人員和“八港拖六”輪機部船員，嚴(yán)格執(zhí)行八所港公司定期維護保養(yǎng)、檢修和軸承油封更換新等制度，因海水泵自生故障發(fā)生的概率較小，因此該原因不予考慮。

2 存在的問題

“八港拖六”輪兩臺主機的冷卻方式為海水冷卻循環(huán)淡水，再由淡水冷卻主機潤滑油、由主機潤滑油冷卻主機各個系統(tǒng)，各冷卻環(huán)節(jié)缺一不可。主機海水的冷卻進水口在船殼底部，船艉艙有一個預(yù)儲海水柜。因為設(shè)計存在海水吸入口高、海水箱儲存箱瞬時泄壓不足等缺陷，在航行時突然遇到風(fēng)大浪搖浪涌過大的情況時，主機海水泵就會出現(xiàn)吸空現(xiàn)象，致使兩臺主機冷卻不及時造成高溫報警，主機運轉(zhuǎn)突然急停，出現(xiàn)無動力輸出，駕駛無法操控，海上航行過程有可能造成船毀人亡的嚴(yán)重事故。八所港三艘拖輪承載八所港、危險品、華能碼頭甚至周邊碼頭的船舶靠離任務(wù)，大船靠離至少需要兩條全回轉(zhuǎn)拖輪進行靠離泊作業(yè)。而風(fēng)浪稍大“八港拖六”輪就不能安全航行出港執(zhí)行貨船的靠離泊任務(wù)，延誤碼頭裝卸作業(yè)和生產(chǎn)，出現(xiàn)船舶在錨地排隊等待靠離的情況，增加船舶在港停時。

3 改造原因

（1）“八港拖六”輪船型較小，噸位較輕、穩(wěn)性較差，從購船回港至今海水泵吸空致使主機冷卻不及時造成高溫導(dǎo)致主機系統(tǒng)報警出現(xiàn)主機驟停的隱患，一直是影響其不能及時協(xié)助大船靠離的重要因素。

（2）海南常年受臺風(fēng)影響嚴(yán)重，臺風(fēng)季節(jié)時“八港拖六”輪在海上航行過程或防臺期間，海上浪涌較大，拖輪出現(xiàn)橫搖激烈，導(dǎo)致海水泵吸入口漏出水面或是海水儲存柜泄壓不及時，兩臺主機會經(jīng)常性出現(xiàn)海水泵吸空現(xiàn)象，容易造成高溫報警、主機突然急停。海上天氣惡劣時，船舶無動力狀態(tài)容易出現(xiàn)船毀人亡的嚴(yán)重事故。

（3）八所海域的浪涌較大，特別是受東北及西北季風(fēng)影響，船舶橫搖頻現(xiàn)，主機海水泵抽空問題更為突出，風(fēng)浪稍大“八港拖六”輪就會延遲出港執(zhí)行大船靠離助泊作業(yè)，導(dǎo)致貨船滯留錨地，造成船東、貨主等客戶經(jīng)濟損失，不僅影響服務(wù)質(zhì)量，還存在貨物流失風(fēng)險，影響公司的經(jīng)濟效益。

4 改造方案

為保障拖輪助泊時效，提高航行安全和服務(wù)質(zhì)量，增加公司創(chuàng)收能力，針對主機海水泵吸空導(dǎo)致主機系統(tǒng)冷卻不及時的高溫報警現(xiàn)象，成立了專項研究小組進行跟蹤研究。通過長時間跟船作業(yè)、觀察，經(jīng)過小組討論后得出以下3 個改造方案。

4.1 方案1：加裝單向截止閥

在海上航行過程中浪涌過大，海水箱暫時性憋壓導(dǎo)致海水泵抽空時主機系統(tǒng)、冷卻器、管路的溫度極高，海水泵排空氣需要停止主機進行螺絲拆卸，排空氣需要的時間較長，船舶在海上無動力時間較久，且容易燙傷作業(yè)人員、出現(xiàn)工傷事故。經(jīng)過研究小組討論研究后，得出解決縮短海水泵吸空時排空氣時間問題的方案，即在主機海水冷卻器末端海水出口處，切割并新增焊接一個水龍頭單向截止閥，一旦遇到抽空即可以即時開啟此單向閥門，快速完成排空工作。

（1）優(yōu)點：大大縮短排空氣時間，原本需要停機0.5 h 才能處理的問題，在適合的位置上加裝單向截止閥后，在橫搖激烈出現(xiàn)海水泵吸空后，船員只需通過人工打開截止閥，2 min 內(nèi)就能完成排空氣且不需要停止主機，確保排空氣作業(yè)人員安全和拖輪的海上航行。

（2）缺點：①不能徹底解決海水泵吸空導(dǎo)致的冷卻效果不良主機高溫報警現(xiàn)象，在海上航行途中突遭惡劣天氣，拖輪海水泵如果出現(xiàn)吸空，雖然2 min 內(nèi)就可以把空氣排完后重新啟動主機，但在船舶在海上無動力2 min（特別是海況惡劣的情況下）仍然有可能出現(xiàn)船毀人亡的事故；②在航行和作業(yè)過程，特別是浪涌過大時需要安排專人在機艙觀察，船員的配置原本就不多，人工成本也會相應(yīng)增加，而且突發(fā)吸空故障時人員也可能不會及時發(fā)現(xiàn)，主機依然會出現(xiàn)驟停而無動力輸出的問題。

4.2 方案2：加裝透氣管

在海水閥入船體處的海水儲存箱內(nèi)加裝一根6″長的透氣管。

（1）優(yōu)點：在浪涌不超過海水箱體情況下，可以緩解吸空現(xiàn)象。

（2）缺點：①經(jīng)經(jīng)驗及試驗論證，如果出現(xiàn)浪涌過大（超過海水箱體）特別是惡劣天氣情況，儲存海水柜會出現(xiàn)瞬間憋壓，無法徹底解決吸空現(xiàn)象；②海水箱體在艏尖艙內(nèi)部，施工場所不方便。

4.3 方案3：將海水泵和冷卻器連通

在海水泵的吸入口附近和冷卻器的出水口末端處新割1 個1″（25.4 mm）孔，焊上斜彎鋼管，用可透視的膠管把兩孔串連起來。

（1）優(yōu)點：本方案施工比較方便，材料便宜，用膠管連接可以隨時查看膠管內(nèi)冷卻水回流情況，直觀明了，且能徹底解決主機海水泵吸空造成的主機高溫報警、驟?，F(xiàn)象，縮減船員配置，降低人工成本。

（2）原理：用膠管連接海水泵吸入口及海水冷卻器末端，出現(xiàn)吸空后利用海水泵吸空時冷卻器與海水泵吸空處的壓力差，海水水位自動回流補齊，消除海水泵吸入端內(nèi)出現(xiàn)積存的空氣，海水泵進水端的海底吸入閥壓力平衡，進而解決海水泵吸空無法繼續(xù)泵入海水的現(xiàn)象[2]。該方案可以自動消減泵的吸空隱患。

（3）缺點：連接膠管易硬化損壞，使用過程容易出現(xiàn)爆裂，所以要定期查看膠管質(zhì)量。

5 實施步驟

經(jīng)過專項研究小組討論，決定選用方案3 對主機海水泵存在的問題進行技術(shù)性改造。具體分析及實施步驟如下：

（1）對海水泵結(jié)構(gòu)包括其泵腔和進出海水口位置進行繪測分析，發(fā)現(xiàn)海水泵吸空時進口端出現(xiàn)會出現(xiàn)真空，有異常的水流聲，確定開口接管位置為海水泵的吸入端處。

（2）觀察發(fā)現(xiàn)海水冷卻器比海水泵的水平面位置高，確定開口方向為海水泵吸入口底部，這樣壓力差更為明顯，海水冷卻器內(nèi)海水因為高度差更容易回流補位到海水泵吸入口處。

（3）冷卻器開口位置選擇：冷卻器進口端離海水泵出水口距離較近，在海水泵環(huán)形的泵腔內(nèi)產(chǎn)生的空氣容易造成憋壓，不能有效形成回流；而主機滑油冷卻交換器出水口末端處在主機及海水冷卻排海閥處，這都會有一定的壓力差，也更易將冷卻水壓至海水泵吸入口處，然后無限循環(huán)。如果出現(xiàn)海水泵吸空，也能最終將空氣排出去，海水也能持續(xù)吸入，因此將冷卻器開口的位置設(shè)置在其末端處。

（4）對海水泵和冷卻器所選位置開1″口，設(shè)計焊制1″75°斜彎管后焊制，并用1″膠管用夾箍進行綁扎連接。

（5）選用1″管，冷卻海水更容易反復(fù)的導(dǎo)流至海水泵吸入口處。

（6）按設(shè)計改造方案進行安裝調(diào)試、啟動主機試運行。

6 改造效果

“八港拖六”輪船體等設(shè)計圖資料不全，與船級社和廠家聯(lián)系，需請船體工程師對船體進行分析并征得海事局及船級社的同意，在對拖輪總布置圖進行重新設(shè)計并通過審圖后，方可對船體或海底閥管線進行改造，并且只能在上排期間進行改造，工程大、費用高。而且樂東國電項目又在運行作業(yè)期間，臺風(fēng)季節(jié)即將到來，上排專業(yè)改造間隔太長時間等不及。

經(jīng)過研究小組討論并報公司領(lǐng)導(dǎo)后，按方案3 對主機海水泵吸空缺陷進行改造。經(jīng)過改造3 個月，從樂東國電助泊完畢開船返回八所以及防臺航行途中，突然遇到的起風(fēng)，浪涌增大，船舶橫搖激烈超過20°，而海水泵都沒有出現(xiàn)吸空現(xiàn)象，主機溫度感應(yīng)器沒有觸發(fā)，系統(tǒng)沒有因溫度高而報警。改造費用低只要幾十塊材料費，改造所起的效果較為明顯，“八港拖六”輪本質(zhì)安全得到保證。

7 結(jié)論

拖輪是港口生產(chǎn)不可或缺的裝備，保證其安全可靠運行是碼頭順利生產(chǎn)的重要保障，在拖輪關(guān)鍵設(shè)備存在先天設(shè)計缺陷不能滿足海上航行及作業(yè)的情況下，需要通過技改技措方式對關(guān)鍵設(shè)備進行提升。本改造完成后，“八港拖六”投用至今使用效果良好，未出現(xiàn)海水泵吸空系統(tǒng)冷卻不及時等現(xiàn)象，在保證拖輪海上航行安全的同時，提升了港口服務(wù)質(zhì)量，使其更好地服務(wù)八所港船舶靠離作業(yè)和生產(chǎn)。

本次“八港拖六”輪缺陷改造，以不耗物資的方式進行，分析方案是正確的，改造處理方法行之有效。所以，只要進行研究分析，就能找到設(shè)備缺陷和問題所在，進而找到徹底解決問題的方案。