韓洪亮

摘 要：某輪是我公司沿海供油船舶，肩負(fù)著為淺水區(qū)施工作業(yè)船舶供油的任務(wù)，但是由于冬季海水結(jié)冰，海水冷卻水進(jìn)口冰堵的問題，造成船舶柴油機(jī)高溫停車，給公司冬季供油作業(yè)帶來安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失，我們將船舶的一個干隔艙，改造為一個封閉的循環(huán)冷卻水艙，解決了冰堵問題帶來的營運(yùn)矛盾。

關(guān)鍵字：柴油機(jī) 冷卻水 內(nèi)循環(huán)系統(tǒng) 冬季結(jié)冰

我公司某輪是1997年由淺水駁船改造成的沿海供油船舶。該船為淺吃水平底，滿載吃水僅為2.6m，作業(yè)區(qū)域在天津港和曹妃甸等港口。但由于冬季曹妃甸作業(yè)區(qū)域碎冰凌較多且厚，堵塞了該船海水冷卻進(jìn)口的濾網(wǎng)（海水冷卻水進(jìn)口在船底部），使主機(jī)冷卻系統(tǒng)不能正常工作，造成船舶工作區(qū)域受到了限制，給公司正常安排營運(yùn)帶來的困難，也存在著很大的安全隱患。

該船的主機(jī)為兩臺6135型柴油機(jī)，發(fā)電機(jī)為兩臺4135型柴油機(jī)。當(dāng)機(jī)器全部啟動運(yùn)轉(zhuǎn)時，冷卻水從海底進(jìn)口通過濾器，由水泵泵入機(jī)器冷系統(tǒng)冷卻后排出船舶，完成整個循環(huán)過程。在夏季運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，海水冷卻循環(huán)用水系統(tǒng)一切正常，但是到了冬季冰凌期，船底海水進(jìn)水口濾器很容易被冰凌堵塞，海水冷卻循環(huán)系統(tǒng)受阻，造成機(jī)器高溫停車。這時船員經(jīng)常采取的措施是關(guān)閉海底閥，清潔海底濾器，但是由于海上浮冰較多，剛剛清理的海底濾器很快就會被冰凌再次堵塞，再次造成機(jī)器高溫停車。這樣的問題對于在航船舶而言是一個很大的安全隱患。

針對船舶的實(shí)際情況，我們通過調(diào)研分析，決定對該船的柴油機(jī)海水冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行改造。

改造的方案是利用現(xiàn)有船舶舵機(jī)艙內(nèi)的一個干隔艙，制作成一個封閉的循環(huán)冷卻水艙，通過船底板使冷卻水艙的冷卻水與船外的海水進(jìn)行熱交換，并將冷卻水艙與柴油機(jī)冷卻水泵的進(jìn)口相連，柴油機(jī)冷卻水的出水與冷卻水水艙相通，這樣組成一個封閉的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。通過這種方法來解決冬季柴油機(jī)冷卻水進(jìn)口冰堵，造成柴油機(jī)高溫停車的問題。當(dāng)然，以上只是一個可行的理論方案，具體的實(shí)施還需要經(jīng)過計(jì)算，才能確定方案的可行性。

該船舶有四臺柴油機(jī)，其總功率為389.2kW，每小時需要的海水循環(huán)量為34m3，海水冷卻后冷卻溫升約20℃，海淡水熱交換器的熱交換面積約為6.8m2，通過冷卻器單位面積的熱負(fù)荷值計(jì)算公式：

Qmax·C·Δt/ S·K

Qmax—— 冷卻水單位時間循環(huán)量；

C—— 比熱值Kcal/kg.℃；

Δt——熱交換器進(jìn)出口溫度差；

S——— 熱交換器交換面積；

K—— 熱交換修正系數(shù)；

改造前：

Qmax·C·Δt/ S·KCU

=36000kg×4.2Kcal×（46℃-26℃）×0.7/6.8m2

=311294

根據(jù)以上計(jì)算公式數(shù)據(jù)推算，新作水艙與海水熱交換面積不能小于13m2，即冷卻水與海水接觸的最小面積。

根據(jù)船舶現(xiàn)有條件，利用舵機(jī)艙以下的干隔艙空間，制作冷卻水艙。通過計(jì)算其熱交換面積（30.1m2），新作冷卻水艙的熱負(fù)荷低于改造前熱負(fù)荷的2.38倍，完全滿足改造的要求。其熱負(fù)荷計(jì)算如下：

Qmax·C·Δt/ S·KFe

=36000kg×4.2Kcal×（46℃-26℃）×1.3/30.1m2

=130604

通過計(jì)算證明此方案可行。新作冷卻水艙的內(nèi)部面積與位置示意情況：（見下圖）

我們考慮到此方案在操作過程中，需要將海水泵的進(jìn)口閥和海水舷外排出閥關(guān)閉，內(nèi)循環(huán)艙的進(jìn)出口閥全開，為避免誤操作的發(fā)生，我們特別設(shè)計(jì)安裝了一個水位計(jì)和一個水位傳感報警器，來避免海水舷外排出閥未關(guān)閉而使冷卻水循環(huán)艙內(nèi)的海水泵出船舶，造成船舶柴油機(jī)高溫停車帶來的安全隱患，最大限度的保證了船舶營運(yùn)安全。

通過實(shí)踐的證明，此次改造是十分成功和有效的。此項(xiàng)改造的完成將改變該輪冬季冰凌區(qū)域供油受限的狀況，也為其他有著相同問題的船舶進(jìn)行改造提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈維道，童鈞耕.工程熱力學(xué)[J].

[2]姚壽廣.社船舶輔機(jī)[J].

[3]朱建元.船舶柴油機(jī)[J].

[4]聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[J].

[5]常新中.機(jī)械基礎(chǔ)[J].endprint