“八港拖六”輪主機海水泵改造

符玉超

（海南八所港務有限責任公司，海南東方 572600）

0 引言

作為港口生產不可或缺的裝備，拖輪主要用于協助大型船舶進出港口、靠離碼頭，具有“個子小、力氣大”的特點。在海南八所港務有限責任公司（以下簡稱“八所港”），拖輪是保障碼頭生產的主要輔助設備，但“八港拖六”輪存在設計缺陷，浪涌過大時會出現主機海水泵抽空、主機系統冷卻不及時引發溫度瞬間增高等問題，可能導致高溫報警、主機運轉驟停現象。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改造。

1 八所港拖輪概況

八所港現有3 艘港作拖輪，是港口碼頭生產作業輔助設備之一，肩負著八所港老港區、新港區危險品碼頭及華能東方電廠碼頭三港區船舶靠離碼頭的作業任務。八所周邊海域經常突發海上險情，3 艘拖輪也會及時出海救險，是八所海事局轄區內重要的海上搜救力量（表1）。

表1 八所港拖輪技術參數

其中，“八港拖六”輪至今已經使用了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進行循環冷卻，進而引發主機因溫度急速升高觸發溫度感應器動作而報警，主機運行機構驟停。但是，由于岸基人員和“八港拖六”輪機部船員，嚴格執行八所港公司定期維護保養、檢修和軸承油封更換新等制度，因海水泵自生故障發生的概率較小，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，各冷卻環節缺一不可。主機海水的冷卻進水口在船殼底部，船艉艙有一個預儲海水柜。因為設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大浪搖浪涌過大的情況時，主機海水泵就會出現吸空現象，致使兩臺主機冷卻不及時造成高溫報警，主機運轉突然急停，出現無動力輸出，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，大船靠離至少需要兩條全回轉拖輪進行靠離泊作業。而風浪稍大“八港拖六”輪就不能安全航行出港執行貨船的靠離泊任務，延誤碼頭裝卸作業和生產，出現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致主機系統報警出現主機驟停的隱患，一直是影響其不能及時協助大船靠離的重要因素。

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

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

4 改造方案

為保障拖輪助泊時效，提高航行安全和服務質量，增加公司創收能力，針對主機海水泵吸空導致主機系統冷卻不及時的高溫報警現象，成立了專項研究小組進行跟蹤研究。通過長時間跟船作業、觀察，經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致海水泵抽空時主機系統、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，且容易燙傷作業人員、出現工傷事故。經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，在橫搖激烈出現海水泵吸空后，船員只需通過人工打開截止閥，2 min 內就能完成排空氣且不需要停止主機，確保排空氣作業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致的冷卻效果不良主機高溫報警現象，在海上航行途中突遭惡劣天氣，拖輪海水泵如果出現吸空，雖然2 min 內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）仍然有可能出現船毀人亡的事故；②在航行和作業過程，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，人工成本也會相應增加，而且突發吸空故障時人員也可能不會及時發現，主機依然會出現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加裝一根6″長的透氣管。

（1）優點：在浪涌不超過海水箱體情況下，可以緩解吸空現象。

（2）缺點：①經經驗及試驗論證，如果出現浪涌過大（超過海水箱體）特別是惡劣天氣情況，儲存海水柜會出現瞬間憋壓，無法徹底解決吸空現象；②海水箱體在艏尖艙內部，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、驟停現象，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出現積存的空氣，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泵入海水的現象[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，使用過程容易出現爆裂，所以要定期查看膠管質量。

5 實施步驟

經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性改造。具體分析及實施步驟如下：

（1）對海水泵結構包括其泵腔和進出海水口位置進行繪測分析，發現海水泵吸空時進口端出現會出現真空，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）觀察發現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，在海水泵環形的泵腔內產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。如果出現海水泵吸空，也能最終將空氣排出去，海水也能持續吸入，因此將冷卻器開口的位置設置在其末端處。

（4）對海水泵和冷卻器所選位置開1″口，設計焊制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的導流至海水泵吸入口處。

（6）按設計改造方案進行安裝調試、啟動主機試運行。

6 改造效果

“八港拖六”輪船體等設計圖資料不全，與船級社和廠家聯系，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期間，臺風季節即將到來，上排專業改造間隔太長時間等不及。

經過研究小組討論并報公司領導后，按方案3 對主機海水泵吸空缺陷進行改造。經過改造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，浪涌增大，船舶橫搖激烈超過20°，而海水泵都沒有出現吸空現象，主機溫度感應器沒有觸發，系統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”輪本質安全得到保證。

7 結論

拖輪是港口生產不可或缺的裝備，保證其安全可靠運行是碼頭順利生產的重要保障，在拖輪關鍵設備存在先天設計缺陷不能滿足海上航行及作業的情況下，需要通過技改技措方式對關鍵設備進行提升。本改造完成后，“八港拖六”投用至今使用效果良好，未出現海水泵吸空系統冷卻不及時等現象，在保證拖輪海上航行安全的同時，提升了港口服務質量，使其更好地服務八所港船舶靠離作業和生產。

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，就能找到設備缺陷和問題所在，進而找到徹底解決問題的方案。