船舶管系总论讲解

第八章 游艇系统总论 第一节 船舶通用系统的任务，分类及构成 船舶系统：是保证船舶不沉性、防火安全和 航行性能以及为满足船员和旅客管理上与生 活上需要的设备。 组成：它包括管路及其附件、机械、器具和 仪表等等。 它是为船舶正常营运创造条件而与船舶动力 装置工作无关的管路。 二、船舶系统的分类 船舶系统根据它的用途及所执行的功能性不 同，主要可分为下列几类。 舱底水系统：其主要作用及时将机炉舱和货 舱的舱底积水排至舷外。 压载水系统：其作用是根据船舶的营运需要 ，对全船压载舱进行注入或排出的操作。 灭火系统：包括水灭火系统、蒸汽灭火系统 、二氧化碳灭火系统和泡沫灭火系统。其作 用是预防和阻止火灾的发生和蔓延，并可迅 速灭火，将火灾的损失减至最低程度。 日用海淡水系统：其作用是满足船员和旅客的日 常生活用水需要。包括饮用水系统、洗涤水系统 和卫生水系统。饮水系统主要供应炊事用水、饮 用水和医疗用水等。洗涤水系统主要供应浴室、 洗衣室、洗物池和洗盆等处的冷热洗涤水。卫生 水系统从舷外吸取海水供厕所、洗脸间和浴室等 处冲洗用。 通风系统：其作用是对货舱、机舱、客舱、和船 员住室、工作室等进行通风，排除废气，补充新 鲜空气。通风系统有自然通风系航和人工通风系 统等。 空调系统：其主要作用是将外界空气进行 滤尘、加热、加湿后，再把经过加工处理 后的空气送至各个舱室，是舱室内的空气 具有适宜的温度、湿度、纯度和速度，以 改善船员和旅客的生活和工作条件以及货 舱的运输条件。 供暖系统：其主要作用是保证冬季航行舱 室的温暖舒适，按照工作介质的不同，可 分为热水供暖系统、蒸汽供暖系统以及电 热和热风供暖系统。 二、船舶管路的一般要求 1.管路的识别： 燃油棕色 滑油黄色 海水绿色 淡水灰色 压缩空气浅兰色 消防管红色 舱底水黑色 蒸汽管银白色 2.管路一般布置原则： 1)船舶管路应能保证其工作的可靠性，在部 分管路发生故障时，仍然能继续维持工作 。 2)管路应布置成直线，尽可能减少弯头，如 需弯曲，曲率半径应大些。在满足需要的 情况下附件的数量应尽量减少，布置的位 置应便于检修。 3)管路应加以固定，以避免因温度变化或船 体变形而损坏。一般要求每隔2一4m有一 个支承架，防止管子移动或下垂。但是这 些支架应不妨碍管路受热引起的膨胀。 4)承受胀缩或其他应力的管子，应采 取管子弯曲或膨胀接头等补偿措施 。 5)重要管路中的阀都应装上开关标志 。 6)根据管路所输送的工质及工作条件( 温度、压力)而选用接头垫片。 7)在安装或修理管路及附件时，应做 好管系内部的清洁工作。 3.钢船建造规范对管路的要求 1)淡水管不得通过油舱，油管也不得通过淡 水舱，如不可避免时，应在油密隧道或套管 内通过。其他管子通过燃油舱时管壁应加厚 ，且不得有可拆接头。 2)钢管应有防止锈蚀的保护造施，并在加工 后施以保护涂层。 3)应避免燃油舱柜的空气管、溢流管和测量 管通过居住舱室，如有困难时，通过该类舱 室的管子不得有可拆接头。 4)油管及油柜应避免设在锅炉、烟道、 蒸汽管及消声器的上方。如有困难， 则应采取有效措施，防止油类滴在上 述管路或设备的热表面上。 5)所有蒸汽管和温度较高的管路，应包 扎绝热材料，绝热层表面温度，一般 不应超过60。可拆接头及阀件处的 绝热材料应便于拆换。 三、管路的连接 1·螺纹连接 螺纹连接通常用成品的螺纹接头作为连接 件；一般用于管径在150mm以下的管子上 ，各种工质压力的管路均可使用， 为了便于管路变向，改变流道截面和拆 装检修，除直接螺纹连接外，还有450、 900、T型、十字型和活络接头等。 2.法兰连接 法兰连接又称凸缘连接，是最可靠的连 接方法之一，适用范围较广，但外形尺 寸和重量都比螺纹接头大。 扁圆形法兰，这种连接易于拆装，用于 较小管径的管路 圆形法兰 3.夹布橡胶管式连接 将一段夹布橡胶管分别套于两根待连接 的管子外壁上，而后用金属夹子固定。 这种方式适用于低温、低压、小口径油 水管上。 其特点是结构简单，安装方便，有一定 的弹性，自由度大，且重量轻。但寿命 短，耐热耐压性差。 4·膨胀接头 由于管路固接于船体上，当船体变形或管路受热膨 胀时，管子将产生很大的内应力，以致破坏连接处 的紧密性而造成漏泄，严重时造成管子弯曲或破裂 。因此管路中常设有膨胀接头。 一般膨胀接头有二种形式。 1)弯管式膨胀接头：a)和b)适用于高温蒸汽管路， c)则用于温度较低的管路。 其优点：补偿能力大、易于加工、使用方便、不需 维护； 缺点：占的位置较大，对工质阻力亦大，接头材料 易于产生疲劳。 2)波形膨胀接头 a)钢质波形膨胀接头，其内部焊有一根中间 固定(也有一端固定)的光管。适用于采用 脉冲增压的柴油机排气管路，这种形式既 防止了柴油机排气的压力损失，又适应了 管路的热胀冷缩。 b)胶质波形膨胀接头，也有采用钢和铜质的 。前者主要用于管路较长的低温的压载水 和舱底水系统，后者用于高温的柴油机排 气管路和某些分油机管路。 波形膨胀接头的优点是结构紧凑，不需检 修；缺点是承压能力小，只适用于低压管 路、补偿能力小、使用寿命短。 四、管路常用材料 主要有三大类:钢管、铜管和塑料管。 钢管有无缝钢管与有缝钢管之分。无缝钢管用于 高压动力管路上，如高压油管、锅炉给水管、排 污管、蒸汽管、压缩空气管等。 而压载水管、日 用海淡水管、舱底水管等可采用焊接钢管(即白铁 管)。 铜管(紫铜或黄铜管)因其导热性能好，紫铜管还 具有柔性好，主要用于制冷或冷却系统中。 目前在船舶上一些低温低压水管也有采用塑料管 。 五、管路上的常用阀件 人工控制阀 自动阀 半自动阀 阀箱 1.人工控制阀 1）截止阀：用来切断或接通管路中 工质的流动，也可调节流量。安装 时必须严格按照箭头流动方向。如 标志不清，可按“低进 高出”来判断 进出口。 2）闸阀 又称闸门阀， 闸阀的作用基本与截止阀相同，由于外 形尺寸、流通截面积大；工质流经阻力 小且不受流向限制；开关省力，常用于 低压大口径管路。 分二种： （1）阀杆不向外移动的闸阀：其优点是高度 尺寸较小，开启与关闭其高度均不改变。 缺点是当转动手轮时无法知道内部闸板位 置，需在阀的上部加设一套行程指示器。 其阀杆、螺纹在本体内与工质接触，易腐 蚀与损伤。 (2)阀杆向外移动的闸阀: 其优点是开启时阀杆向外伸出的高度即表 示了闸板的开启高度，且阀杆螺纹位于本 体外部，与工质不接触，容易加注润滑剂 。 缺点是高度尺寸较大，并随闸板开启的增 大而增大。 3)旋塞（考克） 其主要控制件是一围绕阀体本身轴线旋转的塞 芯，依靠塞芯上通孔位置不同来接通或切断某 一段管路。塞芯和阀体配合面为锥形，配合良 好。旋塞上部有压盖压着的填料，防止工质渗 漏。 优点是通道面积几乎不变，工质流阻较小，开 关转换迅速方便。 缺点是在转动时摩檫较大，工质污浊时容易因 磨损而失去密封性，或咬住不易转动。 只适用于低温低压小口径管路上(温度100 ，压力0·588MPa，管径80mm)。 2.自动阀 自动阀阀盘的开与关，都是靠阀件两端 压力的变化来自动进行的。 常见的有止回阀，保险阀，减压阀等 1)止回阀:又称单向阀 2）保险阀 3.半自动阀 1)截止止回阀：它是截止阀和止回阀 的组合。该阀的阀盘不能强制开启 而只能强制关闭。 2)可调节的止回阀 4.阀箱 两个以上的阀组合在一起 分为三大类 1)吸入阀箱:吸入阀箱都是下部分开而上部连通 的单排阀箱，通常由数个截止阀或数个截止 止回阀组成。 2)排出阀箱：排出阀箱都是上部分开而下部连 通的单排阀箱。 3）调驳阀箱：将吸入阀箱和排出阀箱结合成 一起，就成为一种有公共吸入室和公共排出 室的调驳阀箱。 第二节 船舶系统中的机械设备 流体在管路中的流动，需要一定的压力和 速度，因此在管路中必须安装提供输送流 体所需之压力和速度的机械，常用的有泵 、通风机和压气机。 现介绍输送液体的机械泵。 一、泵的种类 船舶系统中应用泵的场合很多。如输送液 体的压载水泵、舱底水泵、消防水泵、日 用水泵，输送其他液体的货油泵等。 船用泵按工作原理和运动原理大体分为两 类：容积型泵和速度型泵； 按动力来源分类，最常用的有蒸汽直接作 用的泵和电动泵。 1、往复式泵 往复式泵是依靠活塞在泵缸中的往复运动 ，是泵缸内工作空间容积变化而产生吸排 作用的。当活塞向一方运动时，活塞一面 的水缸容积增大，形成低压，液体经吸入 阀吸入；反之，当容积减小时，压力提高 使吸入阀关闭而顶开排出阀，使液体排出 ，因此它属于容积型泵 双作用泵 泵缸有两个工作 空间，每个空间 都有自己的吸入 阀和排出阀，这 样活塞在一个往 返行程中要向外 排（吸）两次。 特点：这种泵的 排量要比相同尺 度的单作用泵差 不多大一倍，排 量也较均匀。 排出阀 排出管 吸入管 活塞泵缸 吸入管 优点：适用于需要有良好的吸干性能的系 统来。 缺点：排量不均匀，其工作速度不能太高 。因此，使往复泵的排量受到了限制。往 复泵一般质量和尺寸较大，造价较高，管 理维护也较麻烦，它适用于干吸能力要求 高，排量相对较小，而压头较高的场合。 2、回转泵 回转泵也是容积式泵，它是利用特殊形 状的回转部件的转动，造成工作空间的 容积变化，来实现其吸排工作的。如齿 轮泵和螺杆泵 吸入空间 泵 齿轮 排出空间 齿轮泵的主要工作部件是一对互相啮合的齿轮， 泵的吸排工作是由啮合着的齿轮分隔，而成为两 个互相隔离的工作空间的。齿轮朝着被吸的液体 回转，被吸的液体进入齿轮之间的间隙而被带到 排出空间，当齿轮再相啮合时，由于泵体和齿顶 之间，侧盖与齿轮端面之间的间隙都很小，所以 油液只能经排出腔流出。 齿轮泵比往复泵排量均匀，转速高，不需要吸 、排阀机构。但由于齿轮泵摩擦面较多，所以 只适用于运送有润滑性的液体。 螺杆泵 螺杆泵是利用螺杆的回转是 螺旋槽容积产生变化而轴向 吸排液体的。当主动螺杆被 原动机带动而转动时，与之 啮合的从动螺杆跟着一起转 动。这样，在各个螺距之间 就构成了一些互不相通的密 封空间。、若按箭头方向旋 转时，由于没跟螺杆两端上 的螺纹旋向不同，因此两端 的液体就从吸入口A吸入， 再从中部的排出口B排出。 吸入排出 特点：螺旋泵结构简单、体积小、输液平 稳、排量均匀、噪音小，可直接用高速原 动机带动，转速高，吸入性能好、磨损较 小，故广泛地应用于液压甲板机械的动力 油泵，单螺杆泵也常用作舱底水泵或日用 水泵。 3、轴流式泵 它由于可回转的叶 轮和固定的壳体等 组成。当叶轮转动 时，能使流体沿轴 线方向流动，并由 于叶轮的转向改变 ，使流体改变方向 ，具有可逆性， 轴流泵紧凑，但手 产生的压头较低。 泵轮 吸入口 电动机 排出口 倒流罩 4、离心泵 当叶轮旋转时，预 先充满在叶轮中的 液体，就在叶瓣的 推动下，随叶轮一 起回转，并在离心 力的作用下，自叶 轮中心向外甩，最 后进入排出管流出 。 排出接管 叶瓣 叶轮 优点：排量均匀、压头稳定；质量较轻、外 形尺寸小；能直接和高速原动机相联而无需 减速装置；构造简单，工作可靠，易于修理 ；可运送污秽液体。 缺点：吸入能力低，无干吸能力，因此适宜 于布置在被抽液体的表面高度以下。如果装 设在吸入面以上，则启动前需预先将液体灌 入泵内，或者采用具有自吸装置的离心泵。 应用：应用最广，在船上可作为循环水泵、 饮用水泵、卫生泵、压载水泵、舱底水泵、 消防泵和货油泵等。 5、喷射泵 喷射泵的喷嘴深入混合室中，当工作的液 体或气体高速通过喷嘴时，在喷嘴出口周 围形成低压，将被输送的介质吸入，然后 和工作介质一起排出 吸入口流 体进口 工作流体 进口 喷嘴