科考船壓載水系統改裝設計

羅東浩，童 軍

(廣州中船文沖船塢有限公司，廣東 廣州 511462)

科考船壓載水系統改裝設計

羅東浩，童 軍

(廣州中船文沖船塢有限公司，廣東 廣州 511462)

《壓載水公約》臨近生效，所有公約適用的船舶在公約生效以后，均應持有有效的壓載水管理證書才能營運。文章以某科考船壓載水系統改裝為例，闡述壓載水系統的相關研究及設計。

《壓載水公約》；科考船；改裝

《壓載水公約》臨近生效，所有公約適用的船舶在公約生效以后均應持有有效的壓載水管理證書才能營運。因為適用船舶總數大，為避免船舶因為壓載水管理系統訂購、安裝和改造工期緊張而被迫停運，現有運營船舶普遍都會提前加裝壓載水系統并申請檢驗發證。本文以某科考船壓載水系統改裝為例，闡述壓載水系統的相關研究及設計。為滿足科考要求，艉部～FR75肋位在保留原有壓載水艙的同時，將燃油艙改造為壓載水艙，FR87～FR118肋位新設置壓載艙，改造后全船共有31個壓載水艙，相應壓載水系統需根據艙室的布置情況改造及新增管路。同時根據《壓載水公約》要求安裝壓載水處理系統，使壓載水排放滿足公約要求。

1 壓載水系統改裝的原理圖設計

1.1 壓載水系統改裝原理圖設計

壓載水系統改裝的基本原則是盡量保留原壓載水管系功能，根據艙室變化情況盡量使用原船壓載水管系，根據機械處所設備布置情況，擬將新增的壓載水處理裝置布置于輔機艙，初步完善機艙壓載水系統原理見圖1。

1.2 船舶壓載水處理裝置的選型

1.2.1 壓載水處理裝置基本參數要求

通常壓載水處理裝置的處理能力應等于或大于壓載泵最大流量，而處理系統的處理能力直接決定了處理系統的儲存大小，原船2臺壓載泵流量均為150 m3/h，綜合考慮一定的處理余量，確定壓載水處理裝置處理能力為350 m3/h。

1.2.2 壓載水處理技術的選擇

1)機械法(過濾或者分離)。該系統要求全部壓載水流經濾器、旋分器或者其他分離器。對于大流量壓載水的情況，設備的尺寸可能會帶來問題。如果設備是在壓載水排放時使用，大量濾出物必須保留在船上，會增加儲存負擔。

2)物理消毒法(紫外線照射、氣穴、脫氧等)。紫外線處理通常是在壓載水打進和排放時進行，其有效性受水的濁度的影響，水的濁度會影響光線的穿透能力。脫氧處理可能需要幾天的時間才能保證對水生物的殺傷率，另外，壓載艙一定要有密閉的通風系統且應被完全惰化。

圖1 壓載水系統原理圖

3)化學處理法(抗微生物劑和藥劑)。加藥量應該合適，通常能在幾個小時內達到對水中生物的殺滅率，但壓載水排放時可能還殘留過量的藥物，因此通常需要對水中藥物進行中和處理，以確保對排放環境無害。另外如果壓載艙中藥物濃度過高，還有可能腐蝕壓載艙艙壁。

以上技術都有其自身特點，獨立使用存在一定的局限性，為克服某單一技術的缺點，大多數處理系統都是采取上述技術的組合。本項目因化學處理法可能存在較大環境危害，經綜合考慮，選用機械法(過濾)和物理消毒法(紫外線)技術組合。

1.2.3 設備型號及廠家選定

根據處理量及處理方式的要求，船廠物資部門邀請相關廠商進行設備選型及技術協議的簽訂，經綜合考慮證書要求、處理系統尺寸、處理系統壓降、處理系統功率、防護等級及價格因素后，確認選定九江精密測試技術研究院的壓載水處理裝置，對應型號為HBS350。其基本工作流程為壓載和卸載。

1)壓載。壓載水經管路進入過濾單元，濾去大于或等于 50 μm 的生物和顆粒后，進入光催化反應單元。在光催化反應單元內，以能發射紫外光的低壓汞燈為光源，通過紫外照射抑制或殺滅壓載水中的浮游生物和微生物；同時，紫外光照射光催化反應膜(TiO2納米薄膜)表面，產生具有極強氧化性的羥基自由基，能迅速奪取生物細胞膜內的氫元素，分解細胞膜，并進一步破壞生物的蛋白質、碳水化合物以及DNA等物質，從而徹底殺滅壓載水中的浮游生物和微生物，使處理后的水滿足D-2標準后進入壓載艙。

2)卸載。壓載水排放時，過濾單元和光催化反應單元均處于非工作狀態。由壓載泵從壓載艙內泵水，通過排放管路直接排出舷外。

1.3 完善原理圖并送審

根據廠家設備資料圖紙(見圖2)，完善壓載系統原理(見圖3)。

2 壓載水系統改裝的生產設計

2.1 設備及管路系統的建模布置

壓載水設備建模如圖4所示，壓載水裝置綜合布置模型如圖5所示。

2.2 壓載水管路布置基本原則

1)壓載水管系布置和壓載艙吸口的數量，應使船舶在正常營運條件下的正浮或傾斜位置均能排放和注入各壓載艙的壓載水。

2)壓載水管系的布置應避免舷外水或壓載艙內的水進入貨艙、機器處所或其他艙室。

3)壓載水管不得通過飲水艙，鍋爐水艙或滑油艙。如不可避免，則飲水艙、鍋爐水艙或滑油艙內的壓載水管壁符合各有關船級社的要求，且不應該有可拆接頭。

4)壓載水管系不應與貨艙及機爐艙的艙底水管系和油艙管系接通，但泵與閥箱之間的連接和泵的排出舷外管除外。

圖2 廠家設備原理

圖3 完善后的系統原理

圖4 壓載水設備建模

5)從壓力損失的角度看，壓載水管吸口安裝間距應盡可能小，根據管路布置指引要求，本項目吸口距艙底高度為20 mm。

6)恰當的管支架布置，如果管支架安裝不

圖5 壓載水裝置綜合布置模型

當，一旦與船體發生共振不僅損害壓載水管本身，也可能損傷船體。

7)壓載水管應使用膨脹接頭，以吸收由于船體變形而造成的伸縮量。吸收伸縮量的方法一般使用滑動式膨脹接頭或將管子彎曲。滑動式膨脹接頭因不像管子彎頭那樣受安裝位置的限制，直徑大時價格還比彎頭便宜，故使用最為廣泛。但由于存在漏泄、破損的缺陷，安全性比彎頭差，各船級社的規范也限制其使用場合。彎頭受安裝空間的限制，但從漏泄、破損角度看,其安全性較好。根據本項目船體結構情況選用Ω型管路布置以吸收管路伸縮量。

3 結束語

本文以某科考船壓載水系統改裝為例，從壓載水管理系統選型、原理設計、設備綜合布置、管路總體設計等方面簡要介紹了壓載水系統改裝相關的技術工作，此項目壓載水系統最終施工調試狀態滿足項目及規范要求。

《壓載水公約》已確認在2017年9月正式生效，此項目對以后運營船舶壓載水系統改裝起到一定的示范作用。

As the Ballast Water Management System convention will take affect over the coming years, all related ships in service must have the approved Ballast Water Management System certificate after the convention take effect. This article will describe the study and design for Ballast Water Management System with the example of one scientific research ship conversion project.

Ballast Water Management System conversion；scientific research ship；conversion

羅東浩(1983-)，男，廣東梅州人，工程師，大學本科，主要從事輪機詳細設計與生產設計工作； 童軍(1977-)，男，廣西博白人，助理工程師，大學本科，主要從事輪機詳細設計與生產設計工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.01.005

2016-09-22