7000箱集装箱船燃油系统的设计与计算

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【摘 要】面对油价上涨，如今大型集装箱船逐渐使用经济航速，朝低速方向发展。由于主机选型时采用较低的最大持续功率，导致作为船舶辅助动力系统的核心系统燃油系统，需要重新设计与计算。

【关键词】燃油系统；舱容计算；设备选型；泵排量计算

引言

为了航运的经济性，在7000TEU总体设计时，适量考虑降低航速（由25.6节降低到20.8节），使其航行综合成本降低。由于主机的MCR，由57200KW降低到33000KW，所以燃油系统重新设计与计算是十分重要的。本文将对主机选型WARTSILA 8RT-flex82T时的燃油系统进行重新计算。

1 燃油相关舱容的计算

1.1 燃油沉淀柜、日用柜的计算

燃油日用柜的舱容V1=（1+0.15）（主机8h耗油量+发电机8h耗油量+锅炉8h耗油量）/燃油密度=（1+0.15）（42.8736+ 11.197368+1.504）/0.96=1.15X55.574968/0.96=67.966m3其中0.15的系数为GL自动化要求的15%的储备容量。一般沉淀舱和日用舱等容，同样的方法可以计算出所有燃油沉淀的容量。

根据此计算，及总体设计的综合考虑，本船燃油沉淀舱、日用舱舱容取103.9m3，柴油储存舱取172.9 m3，沉淀舱、日用舱取60.8m3。

1.2 燃油溢流舱舱容的计算：

根据规范，溢流舱舱容需要满足该舱所有注入管至少10分钟的溢流量，根据系统的特性，总溢流量等于燃油输送泵泵出的总流量。

那么，溢流舱的舱容V2=40m3/h*2*10/60=13.34 m3（输送泵排量计算在下文）。综合考虑总体设计及双层底的空间，燃油溢流舱舱容取167.6m3。

1.3 应急发电机柴油柜的容量计算：

应为应急电源的原动机提供专门的燃油供应：在货船上，燃油的容量必须至少足以使用 18h。该项规定亦适用于驱动应急消防泵的发动机。本船应急发电机油耗：88 l/h。

由此，应急发电机柴油柜容量V4=88X18=1584 l=1.584 m3

本船应急发电机柴油柜容量取2.5 m3。

2 燃油相关设备参数的计算

2.1 输送泵排量计算

根据轮机设计手册，燃油输送泵的排量以2-3个小时注满沉淀舱为宜。排出压力在0.25Mpa-0.35Mpa之间。H.F.O SETT.TK的容积为：103.9 m3。所以，Qt=V/T=103.9 m3/2～3h= 34.63333～51.95 m3/h。本船综合考虑取40m3/h。

2.2 油渣泵排量计算：

SLUDGE TK的计算容积为：77.787 m3，要求4h排尽。

Qs = V / T=77.878 m3/4 h=19.47 m3/ h。本船油渣泵排量取值20 m3/ h。

2.3 燃油分油机通流量计算

根据轮机设计手册燃油分油机的通流量计算公式：qv=（pmeXgme+paeXgae）XbX24/t/ρ。

其中：

qv 一台分油机所需通流量（h/l）

pme―主机最大持续功率（kw） 33000kw

gme―pme时的耗油率（kg/kwh） 166.8g/kwh

pae―航行时发电机的最大功率（kw） 2969kwX2，2607kwX1

gae―pae时的耗油率（kg/kwh） 182g/kwh

ρ―在分油温度下的燃油密度（kg/l） 98℃ 0.91kg/l

t―每天分离时间（h/d）

对Alfa-Laval全排式，t=23；对Alfa-Laval部排式，t=24；

对westfalia自清式，t=23.5；对westfalia非自清式，t=23.5

b―安全系数

基于此，本船分油机选取通流量为5400 l/h的厂家规格，同时并联设置三台，其中一台为备用。

3 燃油系统原理图的设计

3.1 燃油的注入、驳运与净化

本船为大型集装箱船，通常采用压力式注入。固在左右开敞甲板上设置柴油、燃油注入用加油站。加油总管上需有压力表，安全阀，以防止管路超压。注油管路应在甲板上设置盲板法兰。

燃油系统的净化。通常净化处理分三个方面，即过滤、沉淀和分离。顾名思义，过滤是通过合要求的滤器进行杂志过滤处理；沉淀是以沉淀舱长时间（沉淀时间不小于24小时）沉淀杂质；分离是使用分油机对燃油进行离心式的杂质分离。

图1 燃油注入、驳运与净化系统

3.2 燃油日用系统

燃油日用系统主要包括主机、发电机、锅炉、焚烧炉及应急发电机等。主机日用系统，主要由燃油日用油柜或柴油日用油柜来的燃油或柴油，经过三通燃柴油转换阀（假设现位于使用燃油的位置），则燃油通过双联细滤器、燃油供给泵、流量计、燃油循环泵、雾化加热器、燃油自清滤器、粘度计进入主机。

3.3 燃油泄放

根据相关规范要求，本船所有的脏油、废油等均泄放到舱底水存放柜中，以供油渣泵排岸或者输送到焚烧炉焚烧。

4 结论

经过详细的计算可以得出，在主机功率选小的情况下，通过合理设置各油舱容量、位置，计算各用油设备参数等，再依托厂家设备原理为蓝本，初步绘制出燃油系统原理图。当然这只是燃油系统设计过程中最起始阶段，后面还需根据船东意见，工厂经验及设备成本等，添加各种阀件、附件，以致最终绘制成完整的燃油系统图。

参考文献：

[1]1974年国际海上人命安全公约.

[2]陈可越.船舶设计使用手册――轮机分册.中国交通科技出版社.

[3]国际防止船舶造成污染公约.1973，11，2订于伦敦.

[4]德国劳氏船级社入级和建造规范2013.