“港船6號”拖輪主機冷卻海水系統冬季防凍改進研究

李麗珍，馬 軍，崔立輝，李玉海

(天津新港船舶重工有限責任公司，天津 300456)

“港船6號”拖輪主機冷卻海水系統冬季防凍改進研究

李麗珍，馬 軍，崔立輝，李玉海

(天津新港船舶重工有限責任公司，天津 300456)

文章介紹了天津新港船舶重工有限責任公司修船廠“港船6號”拖輪在主機冷卻海水系統冬季防凍問題中出現的故障，研討其中的原因，提出了改進方案，故障并最終得到解決。

防凍；主機；改進研究

“港船6號”是2009年天津新港船舶重工有限責任公司修船廠建造的全回轉拖輪，功率3 234 kW(4 400匹)，該船主尺度如下：總長，36 m；垂線間長，32 m；型寬，10.4 m；型深，4.8 m；設計吃水，3.7 m，主發電機組：90 kW(功率因數0.8)×2套。

由于天津地區冬季較為寒冷，“港船6號”拖輪歷年在冬季使用過程中出現由于海水結冰造成海底箱堵塞、主機冷卻海水吸不上來的故障，由此造成主機過熱停機。該拖輪在設計時參照天津地區歷年的氣候條件，并沒有考慮極端氣候條件。故障發生后，總廠要求技術部和資產部做出相應的海水系統改造方案。在該船所有系統均已成型的情況下進行了重新布置改造，現將其歸納總結如下。

1 系統設備選型及解決方案

1.1 方案初選

對于該拖輪的防凍問題，我們曾采用臨時岸電，增加機艙伴熱帶的方法暫時予以解決。在這次改造中有工人提出，能否將此臨時加伴熱帶的方法永久化，因該方法占地面積小，不排放煙氣等污染物質，而且可以自動運行，減少人為的管理，因此該種方案一經提出，隨即得到了廠里領導和車間工人的贊成，但是最終方案的設計方——技術部的相關人員并沒有盲從，如果是新造船舶，此種方案當然是最佳的，但是舊船進行改造，原來船舶的電力負荷是否足夠，技術部相關人員對此進行了詳細的原船電力負荷計算，但是經過技術部相關人員查閱圖紙和現場勘察，發現臨時采用的伴熱線如果在停泊碼頭使用岸電時，該船的保溫防凍沒有問題，但是一旦該船處在作業期間，由于電力負荷過大，原來設計工況采用1臺發電機的功率是否夠用，需要進行負荷校核。

1.2 電力負荷計算

1)原船的負荷計算如下。原船主要設備情況如下：主空壓機組1.1 kW、消防總用泵組7.5 kW、艙底總用泵組7.5 kW、海水壓力柜1.5 kW、淡水壓力柜1.5 kW、輕柴油輸送泵2.2 kW、滑油備用泵1.5 kW、污水泵1.61 kW、污油泵1.61 kW、生活污水處理裝置4.0 kW、油水分離器1.5kW、電熱水器3 kW、空調1.5 kW、柜式空調3.0 kW、機艙通風機組4.0 kW、錨機15.0 kW、絞車12.5 kW、照明設備8.0 kW、通信導航設備1.5 kW、其它1.5 kW。

根據負荷計算公式得出原船總負荷：航行工況49.83 kW、拖帶工況49.51 kW、停靠港工況59.51 kW、停泊工況30.99 kW。

原船發電機組功率90 kW×2臺,使用1臺發電機組時的負荷率為：航行工況55.37%、拖帶工況55.01%、停靠港工況66.12%、停泊工況34.43%。

這是原船的電力負荷計算書，從上述計算書我們可以看出，原船電力設計為2臺發電機組一用一備，裕量并不大。

2)增加電伴熱負荷校驗。現在我們初步按照機艙增加電伴熱50 kW,進行計算，其結果如下。

變更總負荷：航行工況99.83 kW、拖帶工況99.51 kW、停靠港工況109.51 kW、停泊工況55.99 kW。

如果還是使用1臺發電機組時的負荷率為：航行工況110.92%、拖帶工況110.56%、停靠港工況121.67%、停泊工況62.21%(備注：負荷率已經超過100%，顯然使用1臺發電機組是不可行的)。

3)計算結論。根據以上計算，技術部人員得出如下結論：如果永久增加電伴熱，需要同時開啟2臺發電機組，這樣柴油消耗過大，廠內的經濟負擔重，此種做法得不償失，方案行不通。

2 選定方案

技術部人員積極查找資料，并到有類似船舶的部門找業內人士進行調研，根據天津臨海水域冬季寒冷的特點，我廠決定采用類似集裝船在北半球所采用的壓載艙內循環的辦法，將尾部壓載艙(P/S)分別作為冷卻水源，對于主機、發電機組、舵槳裝置實行內部循環，海水不排出舷外，只在壓載艙和機器之間循環，計算過程如下。

2.1 艉壓載艙的容積(見表1)

2.2 主要設備海水消耗量

主機廠要求：海水流量54 m3/h，流動阻力0.09 MPa。

發電機組廠家要求：海水流量12 m3/h，流動阻力0.09 MPa。

表1 艙容匯總表

舵槳廠家要求：海水流量4 m3/h，流動阻力0.09 MPa。

因此單機需要的冷卻海水流量=54 m3/h+12 m3/h+4 m3/h=70 m3/h。

2.3 海水泵選擇

根據上述參數，技術部選型80CWZ-14型水泵，流量72 m3/h，揚程19 m，轉速2 950 r/min，電機Y132S2-2H功率7.5 kW，單泵質量93 kg。

2.4 修改工程

1)清空尾部壓載艙中的海水,在尾部壓載艙中現場安裝吸入口。

2)在機艙中安裝2臺冷卻海水泵，左右各1臺。

3)連接主機壓載艙內循環海水管路DN80，其中冷卻回管DN100至尾部壓載艙。

4)連接發電機組壓載艙內循環海水管路DN40，其中冷卻回管DN40至尾部壓載艙。

5)將舵槳裝置的冷卻回水管DN40接至尾部壓載艙。

6)進行試航調試，測量主機狀態參數。

3 結束語

通過該拖輪改造過程充分說明在一些船舶(近年來我國從日本進口了許多類似船齡不大的拖輪)上使用壓載艙內循環進行防凍，原理簡單、設計合理、成本較低，比其它任何解決方案來的快——能夠確保完工時間，施工工藝簡單——設備精巧，投資省只需要1萬～2萬元，贏得了本廠領導贊譽、施工工人滿意的效果。

Some problems on antifreezing for sea-water cooling system on tugboat Gang Chuan No.6,which belongs to the shipyard of TIANJIN XINGANG shipbuilding heavy industry Co.,LTD.，are introduced.In this paper,the cause is studied and the improving plan is put forward with the final resolution.

antifreezing；main engine；improving measure

李麗珍(1979-)，女，天津人，高級工程師，大學本科，主要從事船舶修理工藝工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2016.01.011

2015-09-16