船舶压载水的扫舱技术

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船舶在排放压载水的操作中,由于扫舱不干净,会导致暂停装卸货,延长船舶靠泊时间,造成船舶滞期。文章分析了压载水排放中扫舱阶段的主要问题和扫舱技术。

船舶装货大多是在专业码头,由码头上的专业机械连续进行作业,机械化程度高、速度快;而船舶压载水只能由船上自带压载泵排出,排放速度慢,很难赶得上装货速度。为不影响船期,通常情况下,船舶在进港之前先排掉中前部压载舱的部分压载水以减缓在码头上排水的压力,但在实际操作中,由于扫舱操作不当,在有限的装货时间内不能完成规定的压载水的排放,导致暂停装卸货,延长船舶靠泊时间,造成船舶滞期或舶舶只能携带部分压载水离港开航,造成船舶装货不满,从而影响船舶营运效益。

扫舱阶段的主要问题

1、汽蚀的发生

随着液位的降低,泵的吸入真空度会逐渐增大,如果泵的吸入滤器脏堵和吸入管路结垢严重,就会导致管路吸入阻力增加,当泵吸入口处的液体压力低至其饱和压力时,液体本身汽化和分离出溶解于其中的气体,生成气泡的现象。对于离心泵来说,其汽蚀现象是指液体在泵内的叶轮进口处蒸发,产生了气体,由于这些气体堵塞了叶轮的通道,因而使泵不能正常运转。汽蚀现象的主要原因简单地说有三个:第一是在泵的叶轮处,因流速过高而使压力下降;第二是因吸入高度过大,吸入管路阻力过大,造成吸入空间压力过低;第三是因为工作液体温度过高,而使其达到饱和压力。

为提高效率,保护水泵,必须防止汽蚀现象的发生。其主要手段是提高泵的吸入压头或减小泵必须具有的净吸入压头。具体措施是在卸压载水的最后阶段降低泵的排量。以使其能够在所需净吸入压头较小的情况下运转,从而防止汽蚀的发生。降低泵的排量可以通过降低泵的转速或关小排出阀的开度来实现。而利用降低泵转速的方法即可减小泵必要的净吸入压头,但不能调速的电动机这一方法无法操作。

2、吸入空气

当离心泵工作时,如在吸入的水中带有空气,则离心泵的效率就会降低,超过极限时,就不能工作。当压舱水中混入有较多的气泡或从管路的接合缝隙、吸入阀阀杆填料函处和吸入口吸入空气时,就会因泵内混杂有空气而使泵浦发生类似汽蚀的现象。此时,噪声增大,排量也急剧降低。

然后,当泵发生汽蚀时,吸入压力表将会显示出较大的负压并基本保持不变;而当吸入空气则不会有太大的负压,甚至负压值还可能减少,如果进一步地吸入大量的空气,则压力表的指针就几乎接近于零,据此即可判断泵是否吸入了空气。

当混入的空气很少时,依靠压载舱液位的静压头是能够使空气完全混入水之中并随水一起排出的。但随着混入空气量的增多,泵的效率就要急剧下降,再进一步就不能排水了。危险的是,因舱内吸人阀等操作错误以致使泵从空舱等处突然吸入了大量空气,这时,泵就会突然产生很大的噪声,转速也急剧上升,直到超出装置安全动作值,使泵停止运转。

这种现象首先延迟了卸压载水时间,其次对泵具有严重的损害,而且还会使与其相关联的原动机受到破坏,因而要绝对避免。

吸入空气的现象最易在压载舱位降低时发生。这时可用降低泵的转速或将排出阀开度关小的方法使流量减小,从而避免吸入空气。

3、涡旋现象

吸入空气除了发生汽蚀现象外,还有旋涡现象。吸入口附近产生的旋涡,可分为局部涡旋和整体涡旋。

局部涡漩发生在吸入口附近,它在吸入液体时产生了局部液体表面上的涡旋。在局部涡漩反复发生和消失的过程中,当其到达了吸入口,泵就会吸入空气。这时,压力表和转速表的指针会有摆动。如果液位再进一步降低,则会产生整体涡旋。此时旋涡发生在吸入口的中心,它使吸入周围的液面下降,随着液体的波动而卷入大量的空气并且被泵吸入。

局部涡旋只会使泵吸入少量的空气,是有可能随水一起被排出的。而当发生整体涡旋时则毫无办法,必须绝对避免。对此能够采取的较好措施就是对应于液面下降渐次地减少泵的排量。如果舱内采用的吸入阀是开度阀的话,则可根据各舱液位的高低来减少其吸入阀的开度。

扫舱技术

引水法:为了防止水泵很快吸空,可适当将引水阀保持一定的开度,让泵同时吸入一部分海水,一般引水控制在真空度为-0.03MPa左右。以便能将所排压载舱中的水彻底排空。引水并不需要始终贯穿于压载水排放的全过程,若泵内形成真空后即应停止引水,否则容易引起“倒灌”现象。同时还要观察电动机的负荷,停止引水前的负荷应高于空载负荷。当泵在正常运行过程中发生吸口真空度超过正常值,可能是管路阻力过大,应认真检查吸入阀是否开足,若吸不出真空或运行中真空度消失,则说明水泵进入空气,失去了静压,应及时进行放气排除故障。

节流法:扫舱过程中为防因压载泵排量大而一下子造成吸空,一般不要将压载舱的阀全开,以适当限制泵的排量,使之与压载舱内残水的流动速度相适应,以阀的开度调节吸入压力,使其维持在-0.03～-0.04MPa之间,保持细水长流,以尽可能排空舱内的水。

若发现泵建立真空度后停止引水,其真空马上又“消失”,重复几次,情况仍然如此,说明该舱已基本无水,可以通过测量管进行确认,由于压载水系统中装设的是“截止阀”,进与出都是一路管道,在停压载泵前一定要先关泵的出口阀,再停泵,防止管路中和外部的海水返回该压载舱。

(作者单位:浙江交通职业技术学院)