1、30萬噸油輪冷卻水系統(tǒng)設(shè)計蘭志新摘要船舶冷卻水系統(tǒng)是船舶動力裝置的重要組成部分。它通過冷卻水的循環(huán)帶走了主機和輔機運轉(zhuǎn)過程中散發(fā)出來沒有轉(zhuǎn)化為機械能的熱量，從而避免了因大量熱量的積累而造成的金屬疲勞脆化和潤滑油的失效。因此，船舶冷卻水系統(tǒng)性能的優(yōu)劣直接影響到船舶主機和輔機的工作性能，想要優(yōu)化和充分發(fā)揮船舶冷卻水系統(tǒng)的性能，就需要了解它的工作過程和注意事項。關(guān)鍵詞：冷卻淡水系統(tǒng)，冷卻海水系統(tǒng)為了使船舶受高溫燃氣和摩擦作用的部件保持正常穩(wěn)定的工作性能，必須對這些部件進行冷卻。冷卻系統(tǒng)的作用就是把冷卻介質(zhì)送到受熱部件，將其多余的熱量帶走。船舶動力裝置中經(jīng)常使用的冷卻介質(zhì)主要有：海水、淡水、滑油、燃油

2、和空氣等，其中最常用的是海水和淡水。冷卻系統(tǒng)應符合的要求是：確保充足、連續(xù)和溫度適宜的冷卻介質(zhì)供給柴油機動力裝置的各個需要冷卻的部位，工作安全可靠，便于維護管理和經(jīng)濟耐用等。 130萬噸油輪冷卻水系統(tǒng)設(shè)計研究的內(nèi)容，主要包括合理的選擇泵、閥和管路材料，合理的布置管路走向。根據(jù)相關(guān)資料及相關(guān)設(shè)計規(guī)范，確定泵的排量，管路的管徑。方法是在不違反規(guī)范要求的前提下，選擇合適的泵、閥和相關(guān)材料，設(shè)計出合理的冷卻海、淡水管路原理圖、日用淡水管路原理圖和機艙給排水管路原理圖。 本設(shè)計主要研究的內(nèi)容有：冷卻淡水系統(tǒng)，冷卻海水系統(tǒng)，并完成海淡水泵的排量的計算。1 30萬噸油輪冷卻淡水系統(tǒng)設(shè)計1.1概述 冷卻淡水系

3、統(tǒng)是船舶系統(tǒng)中不可缺少的重要部分之一。它對主機、副機進行冷卻以保證它們能夠正常的運轉(zhuǎn)，更大的發(fā)揮它們的價值。1.2 淡水冷卻系統(tǒng)設(shè)計的總體思路30萬噸油輪的冷卻淡水系統(tǒng)主要包括主機冷卻、副機冷卻。主機采用閉式冷卻，用高溫淡水冷卻主機缸套活塞，再用低溫淡水冷卻高溫淡水，最后用海水來冷卻低溫淡水。1.3淡水冷卻管路工作原理（如圖）首先淡水泵從中央淡水膨脹柜吸入淡水，然后沿著淡水管路到達兩臺中央淡水循環(huán)泵，一臺正常工作，另一臺備用。中央淡水循環(huán)泵作為這個系統(tǒng)的動力，把淡水接著輸送到中央淡水冷卻器。從中央淡水冷卻器出來的淡水一部分進入透平發(fā)電機滑油冷卻器，冷卻之后到達輔助發(fā)電機。一部分回到中央淡水循環(huán)

4、泵，完成一個循環(huán)。從中央淡水冷卻器出來的另一部分淡水則分別進入配電板單元冷卻器，高溫冷庫和空調(diào)單元。淡水從這些冷卻單元出來之后又回到中央淡水循環(huán)泵，完成整個循環(huán)1.4冷卻設(shè)備的計算1.4.1淡水泵 淡水泵為柴油機供應缸套及活塞用的冷卻淡水，以此用淡水來冷卻柴油機。1.4.2淡水泵的排量淡水泵的排量由下面的公式確定： （2-1）式中： Dt淡水泵排量m3/h； Kt冷卻水帶走熱量百分比； QH燃油的低發(fā)熱值，kJ/kg，取41900； 單位功率小時燃油消耗量，kg/(kWh)NH柴油機額定功率，kWt冷卻水進出柴油機的溫度差，；淡水密度，kJ/(kg)；取1.000；C 淡水比熱，kJ/(kg)

5、；取4.19；K 裕度系數(shù)，取1.2-1.3。所以帶入數(shù)據(jù)得： 30萬噸油輪的淡水泵采用系列型號為：ESD，ESDE(自吸)或者EMD，EMDE（自吸）的離心泵。性能指標，排量：300-2000m3/h，壓頭壓力：0.1-0.4MPa，溫度：不高于80，滿足要求。上述式子中，Kt為冷卻水帶走熱量的百分比，根據(jù)規(guī)定，船用低速柴油機：Kt=20%25%；船用中速柴油機：Kt=15%20%；船用高速柴油機：Kt=10%15%。30萬噸油輪主機的額定轉(zhuǎn)速為280r/min，為船用低速柴油機，所以Kt的取值范圍在20%25%之間，即取Kt=24%6。2 30萬噸油輪冷卻海水系統(tǒng)設(shè)計2.1概述 冷卻海水系

6、統(tǒng)，也是船舶系統(tǒng)的一部分，是船舶上不可缺少的一個系統(tǒng)。可以用它來冷卻淡水和一些部件。2.2系統(tǒng)設(shè)計的總體思路 30萬噸油輪海、淡供水管路總體分為三條供水管路：（1）海水管路：用海水泵把海水泵入管路中，以供沖洗廁所用。（2）制淡水管路：為了節(jié)省船上的淡水資源，在設(shè)計時加入制淡水管路。由制淡機把海水制成淡水送入制淡水艙，經(jīng)制淡水泵把制淡水艙中的制淡水泵入管路，供浴室，輪機長室、船長室、廚房處用水。4（3）淡水管路：淡水管路的淡水主要供船員飲水用。2.3冷卻海水系統(tǒng)工作原理（如圖）.冷卻海水系統(tǒng)管路原理圖如所示。首先，海水自左右兩舷的海底門吸入主管路，然后分別到達透平發(fā)電機冷卻海水泵和中央冷卻系統(tǒng)海

7、水泵等。這五臺泵作為冷卻海水系統(tǒng)的動力源泉，可以把海水輸送到各個需要冷卻的部件。從海水泵出來的海水依次到達透平發(fā)電機制冷器，透平發(fā)電機空氣噴射制冷器，中央淡水冷卻器等需要冷卻的部件。海水完成冷卻任務之后經(jīng)海水蝶閥排至舷外。2.4供水管系主要設(shè)備的計算和選型2.4.1海水泵作為冷卻水管系中不可缺少的設(shè)備之一，海水泵在冷卻系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。在船上，海水泵大多采用立式和臥式離心泵。小型船舶上的海水泵常由主機自帶或采用臥式離心泵較多，而30萬噸油輪則經(jīng)常采用立式海水泵5。2.4.2海水泵的排量海水泵的排量由下面公式來確定7 （3-1）式中： Dt海水泵排量m3/h；Kt水帶走熱量百分比（包括由

8、淡水冷卻器和滑油冷卻器帶走的熱量）；QH燃油的低發(fā)熱值，kJ/kg，取41900； 單位功率小時燃油消耗量，kg/(kWh)；NH 柴油機額定功率，kW；t 冷卻水進出柴油機的溫度差，； 海水密度，kJ/(kg)，取1.025；C 海水比熱，kJ/(kg)，取3.94；K 裕度系數(shù)，取1.2-1.3。所以帶入數(shù)據(jù)得：30萬噸油輪的海水泵采用系列型號為：ESD，ESDE(自吸)或者EMD，EMDE（自吸）式離心泵。性能指標，排量：300-2000m3/h，壓頭壓力：0.1-0.4MPa，溫度：不高于80，滿足要求。4 結(jié)論和建議4.1結(jié)論船舶冷卻水系統(tǒng)是船舶不可缺少的組成部分，它可以及時有效的對

9、機械設(shè)備進行冷卻作用，不僅提高了有關(guān)機械設(shè)備的性能而且延長了使用壽命，從而大大的提高了船舶的使用性能，對船舶的經(jīng)濟運營也有著重大的意義。4.2建議 由于系統(tǒng)目前的研究現(xiàn)狀，以及對相關(guān)知識的掌握程度，設(shè)計中難免會出現(xiàn)一些缺點和不足。希望在以后的設(shè)計中進一步優(yōu)化系統(tǒng)的管路設(shè)計，從而使系統(tǒng)的性能能夠得到最大的發(fā)揮，以提高船舶的安全性和經(jīng)濟性。參考文獻1 高鄂,任文江編.船舶動力裝置設(shè)計M.上海：上海交通大學出版社,19912 卡爾海因茲侯赫毫斯.船用輔助系統(tǒng)的發(fā)展趨勢J.漢堡工業(yè)大學學報,2005,18(5): 1251363 輪機工程手冊編委會.輪機工程手冊(上、中、下冊)M.北京:人民交通出版社

10、,19944 Bentham RHRoutine sampling and the control of Legion Ella spa in Cooling water systemsJ.Current Microbiology,2000,41：271275 5 蔡振雄,林金表.船用主機缸套水溫度控制系統(tǒng)J.船舶工程學報,2000,7(6):36436 朱樹文主編.船舶動力裝置原理設(shè)計M.北京:國防工業(yè)出版社,1980 7 陳錫旸.漁船動力裝置M.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,19958 付錦云主編.船舶管路系統(tǒng)M.哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社,20069 Gao Hong. Numerical I

11、nvestigation of Cavitating Flow behind the Cone of a Valve in Water Hydraulic SystemJ.Journal of Zhejiang University SCIENCE,2002,3(4):395400The Cooling Water System Design Of300 Thousand Tons OiltankerLAN Zhi-xinAbstract Marine cooling water system is the important part of the ships power plant. Th

12、rough the cooling water circulating, the heat that doesnt translate to mechanical energy which distributed away from the running of main engine and auxiliary engine has been taken away, and it has avoided the metal brittle fatigue and the invalidation of lubricating oil that comes from the accumulation of large number of heat. Therefore, the performance of marine cooling water system directly affects the performance of the host and auxiliary ships. If we want to optimize and give full play to the ships cooling system