阿芙拉型成品油/原油船貨油系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張瑞華

（廣船國(guó)際技術(shù)中心）

0 前言

本船是一艘113,800載重噸級(jí)、適合載運(yùn)閃點(diǎn)低于60℃的原油/成品油，適合于遠(yuǎn)洋航行的成品油/原油船。該油船由單槳、低速柴油機(jī)推進(jìn)，有一層連續(xù)的上甲板，且上甲板上設(shè)置有步橋，沒(méi)有艏樓和艉樓，在船的艉部設(shè)置5層甲板室，具有直立船艏、方艉結(jié)構(gòu)。

本船設(shè)有6對(duì)貨油艙、一對(duì)污油艙和一個(gè)油渣艙共計(jì)15個(gè)貨油載運(yùn)艙室，可以同時(shí)載運(yùn)3種貨油。為實(shí)現(xiàn)貨油的運(yùn)送，本船設(shè)有三臺(tái)蒸汽透平驅(qū)動(dòng)的貨油泵，每臺(tái)泵的排量為3000m3/h，并配置有真空自動(dòng)掃艙系統(tǒng)；另外，還設(shè)有1臺(tái)200m3/h排量的電動(dòng)螺桿掃艙泵、2臺(tái)300m3/h排量的貨油噴射器、3套真空泄放柜。其他相應(yīng)的配置及要求，參看母型船（本船的參照設(shè)計(jì)船，11.3萬(wàn)噸(A)成品油船/原油船）的差異，見(jiàn)表1。

本船的掛旗國(guó)為新加坡，設(shè)計(jì)需要滿足CCS 2012年的規(guī)范以及合同簽字前生效的修改通報(bào)。

1 管材選用

根據(jù)CCS規(guī)范《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范》第三篇第二章2.1.5.1中的要求，貨油管系一般為Ⅲ級(jí)管，管材壁厚按本船技術(shù)規(guī)格書(shū)中 TABLE 8-2中的SCH.40要求選用，但其最小壁厚不得小于CCS規(guī)范中的有關(guān)要求。根據(jù)規(guī)格書(shū)要求，焊接鋼管適用于管徑DN＞200的鋼管。

100mm及以上的貨油管都為焊接鋼管或無(wú)縫鋼管，在貨油艙內(nèi)的鋼管內(nèi)外表面均要涂3X100μm的純環(huán)氧漆。其他區(qū)域的鋼質(zhì)貨油管內(nèi)側(cè)涂3X100 μm的純環(huán)氧漆，外側(cè)涂層與其周?chē)推嵯嗤?00mm以下的管為AISI316焊接不銹鋼管。

2 管路布置

本船設(shè)有貨泵艙，為集中泵式貨油駁運(yùn)系統(tǒng)，設(shè)有3路貨油主管，分布于甲板面、貨油艙及貨泵艙內(nèi)，可以同時(shí)駁運(yùn)三種不同的油品。按技術(shù)規(guī)格書(shū)要求，貨油艙貨油主吸口總管管徑550mm，每個(gè)貨油艙設(shè)置有一個(gè)吸油阱，布置一個(gè)DN450的主吸口和一個(gè)DN150的掃艙吸口；貨油泵排出主管管徑及貨油通岸管管徑為450mm。

根據(jù)技術(shù)規(guī)格書(shū)及相應(yīng)規(guī)范的要求，貨油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與布置需要滿足以下要求：

（1）貨油泵除了在貨控室進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)速控制外，還需要在集管區(qū)和貨控室進(jìn)行應(yīng)急停止操作；貨油泵的啟停需要在蒸汽透平一側(cè)（機(jī)艙）進(jìn)行操作；

（2）甲板面及貨油艙內(nèi)的貨油管需要設(shè)置滑動(dòng)型補(bǔ)償接頭；

（3）貨油管路系統(tǒng)蝶閥采用雙偏心型，要求閥體為球墨鑄鐵（集管區(qū)通岸閥材質(zhì)為鑄鋼），閥盤(pán)、閥桿為不銹鋼材質(zhì)，密封材質(zhì)為T(mén)EFLON；

（4）貨油、掃艙管路應(yīng)有可靠的接地（采用梅花墊圈），保證對(duì)地電阻＜1兆歐姆；

（5）貨油艙中的螺栓螺母及上甲板等貨油區(qū)域小于M21的螺栓螺母采用不銹鋼（AISI 304)材質(zhì)。其余管子法蘭連接螺栓螺母通常采用鍍鋅鋼；

（6）布置在以下區(qū)域的ND在100及以上的管子需要設(shè)置帶防滑墊管支架,貨油區(qū)域甲板面區(qū)域、貨油艙內(nèi)、壓載艙內(nèi)縱向布置的管路以及船中加油站區(qū)域橫向布置的管路。

2.1 貨油艙內(nèi)管路布置

該船貨油艙內(nèi)管路采用環(huán)形總管式，如圖1所示，圖中NO.1總管服務(wù)于第1,4貨油艙（左/右）及污油水艙（左/右），NO.2總管服務(wù)于第2,5貨油艙（左/右），NO.3總管服務(wù)于第3,6貨油艙（左/右）。這種環(huán)形總管式管系布置簡(jiǎn)單，操作方便，隔離可靠，混油可能性小。

根據(jù)規(guī)格書(shū)要求，每個(gè)貨油艙吸油阱設(shè)置于該艙的左后側(cè)，且對(duì)應(yīng)吸口位置設(shè)置有防擊板。另外，根據(jù)Marpol附則1（13F）的要求，貨油艙的吸油阱可以凸入到由距離h所定義的雙層底艙邊界線下面，但此種吸油阱應(yīng)盡可能小，并且阱底與船底殼板之間的距離應(yīng)不小于0.5h。

表1 中海11.4萬(wàn)噸與母型船11.3萬(wàn)噸（A）貨油系統(tǒng)要求差異

2.2 泵艙內(nèi)管路布置

由于貨油泵、掃艙泵等設(shè)備均位于貨泵艙內(nèi)，所以貨泵艙內(nèi)的管路布置較為復(fù)雜。如圖2所示，為貨泵艙內(nèi)貨油管路系統(tǒng)布置圖。

根據(jù)Marpol 73/78附則Ⅰ第18條，允許排放貨艙區(qū)域的油污水入海的管路，排放口應(yīng)該處于最深壓載狀態(tài)水線以上的舷側(cè)。對(duì)于設(shè)置有原油洗艙的油船，應(yīng)該滿足以下要求：

（1）貨油管的設(shè)計(jì)與安裝，應(yīng)使管路中的殘油量達(dá)到最低限度；

圖2 貨泵艙內(nèi)貨油管路系統(tǒng)布置圖

圖3 甲板面貨油管路布置

（2）應(yīng)設(shè)有在卸貨完成時(shí)將所有貨油泵及貨油管路泄空的裝置，必要時(shí)可連接至掃艙裝置。貨油管和貨油泵的排出物（殘油）應(yīng)該能被排往岸上及排至一貨艙或一污油水艙。對(duì)于排往岸上，應(yīng)有為此而專設(shè)的一條小直徑管路，并連接于貨油匯集管閥門(mén)靠舷外的一側(cè)（方便卸貨完成時(shí)，集管閥門(mén)關(guān)閉后，能通過(guò)某一貨油主管路的接連，把油船貨油管路上排到岸上的油的殘油回流過(guò)來(lái)）。此小直徑管路的橫剖面面積不應(yīng)超過(guò)主卸貨管路直徑的10%。

由于本船主卸油管路管徑為450mm,經(jīng)過(guò)計(jì)算，我們選用的掃艙管路直徑為125mm，所有泄空管路連接到了掃艙管路，殘油可以通過(guò)掃艙管路排岸，也可以泄放至4號(hào)貨油艙。位于水線上的污油水排放管路，根據(jù)要求設(shè)置了排油監(jiān)控系統(tǒng)，排放物不滿足要求（含油混合物的含油量超過(guò)15ppm時(shí)）時(shí)將排放物收集到污油艙內(nèi)。

表2 貨油集管間隔要求（管路中心與管路中心之間的距離）

表3 貨油通岸異徑接頭規(guī)格及數(shù)量

圖4 集管區(qū)通岸部分布置

本船要求有海水洗艙，洗艙海水來(lái)自貨泵艙海水箱或第二污油艙（右污油艙）或者直接來(lái)自貨油艙洗艙水，洗艙之后的油污水排至第一污油水艙（左污油艙），左右污油水艙設(shè)置一根傾斜管。因此，貨泵艙內(nèi)設(shè)有貨油管直通海底門(mén)，根據(jù)CCS規(guī)范Pt3.ch.5中貨油管路要求，需要在海水進(jìn)口和貨油總管的連接管上設(shè)置盲板法蘭，并在盲板法蘭的兩端接管上設(shè)截止閥，如圖2所示。另外，根據(jù)OCIMF，Prevention of oil spillages through cargo pump room sea valves(2nd edition 1991)中要求，貨油通海管路需要設(shè)置防污染氣密測(cè)試裝置，用于檢測(cè)是否存在貨油泄露的問(wèn)題。測(cè)試裝置采用不超過(guò)3.5bar的壓縮空氣，測(cè)試時(shí)關(guān)閉通海海水箱閥和貨油總隔離閥，測(cè)試盲板兩側(cè)管路壓力降情況，來(lái)檢測(cè)貨油管路是否存在泄漏問(wèn)題。

根據(jù)Marpol 73/78附則Ⅰ第33條的要求，20000載重噸及以上的原油油船應(yīng)設(shè)置使用原油洗艙的貨油艙清洗系統(tǒng)。按照11.4萬(wàn)噸原油船/成品油的技術(shù)規(guī)格要求，該船已滿足規(guī)范要求設(shè)置了相應(yīng)的原油洗艙系統(tǒng)。在貨油卸載過(guò)程中，原油洗艙分為兩個(gè)步驟進(jìn)行，分別為上部沖洗和底部沖洗。在對(duì)貨油艙上部進(jìn)行原油洗艙時(shí)，一部分正在卸載的貨油被貨油泵排出到洗艙管路，用于驅(qū)動(dòng)固定洗艙機(jī)進(jìn)行洗艙操作；在底部原油洗艙時(shí)，貨油泵從污油水艙抽取洗艙油來(lái)驅(qū)動(dòng)固定式洗艙機(jī)和貨油噴射泵，洗艙油的掃除通過(guò)貨油掃艙噴射泵經(jīng)由貨油主吸口管路排出，排放至任意一個(gè)污油艙（首先是初級(jí)污油艙）。

根據(jù)規(guī)格書(shū)要求，貨油管路需要兼做貨油壓載管路使用，部分貨油艙可能裝載壓載水，而且NO.4貨油艙（左右）作為風(fēng)暴壓載艙使用。另外，根據(jù)Marpol 1(17)的解釋，專用壓載系統(tǒng)應(yīng)與貨油和燃油系統(tǒng)完全隔絕，因此壓載管路在貨泵艙內(nèi)通過(guò)活動(dòng)短管與貨油管路連接作為應(yīng)急排放之用，在壓載管路的接管上需要裝有止回閥和截止閥，在貨油管路的接管上裝設(shè)截止閥（CCS規(guī)范要求），如圖2所示。

2.3 甲板面貨油管路布置

甲板面的貨油管路主要布置在集管區(qū)域，如圖3所示。集管區(qū)域的管路布置嚴(yán)格按照OCIMF的要求，貨油集管中心落于船長(zhǎng)中心位置，或者盡可能靠近船長(zhǎng)中心位置，但必須位于船長(zhǎng)中心點(diǎn)前后3米以內(nèi)（含3米）。上述船長(zhǎng)指船舶總長(zhǎng)。

在集管區(qū)域需要設(shè)置4個(gè)燃油通岸，在船舶的左/右兩舷各兩個(gè)，一個(gè)位于集管區(qū)的前端，一個(gè)位于集管區(qū)的后端。集管區(qū)通岸管連接件需要滿足ANSI B16.5 class 150法蘭標(biāo)準(zhǔn)。每個(gè)集管區(qū)貨油主管設(shè)置一個(gè)壓力傳感器，在貨控室進(jìn)行控制。根據(jù)該船的技術(shù)規(guī)格書(shū)的要求，集管通岸接頭處的壓力表、溫度計(jì)（帶G3/4旋塞）由船廠提供（由船廠還是船東提供需要根據(jù)實(shí)船技術(shù)規(guī)格書(shū)要求），布置在通岸閥外側(cè)。

貨油艙要有惰氣保護(hù)，故需連接惰氣系統(tǒng)。根據(jù)FSS Code的要求，如果惰性氣體總管與液貨管系之間裝有連接管，考慮到在兩個(gè)系統(tǒng)之間可能存在較大的壓力差，因此應(yīng)設(shè)有保證有效隔離的裝置。該裝置應(yīng)由兩個(gè)截止閥組成，并在兩閥之間裝有能使該處空間安全透氣的裝置，或者用帶盲板的短管組成的裝置，本船采用的帶盲板短管型式，如圖3所示。

另外，根據(jù)規(guī)格書(shū)要求，在集管區(qū)設(shè)置了兩臺(tái)氣動(dòng)泵，用于排除貨油管路及油槽中的殘油污水，可以根據(jù)排放物的情況選擇排至貨油艙、污油艙和油渣艙，如圖3所示。兩臺(tái)氣動(dòng)泵分置于船舶甲板面的左右舷，排量為10m3/h，兩臺(tái)泵互為備用。

根據(jù)OCIMF的要求，貨油集管間隔要求（管路中心與管路中心之間的距離），如表2所示，11.4萬(wàn)噸所處的載重噸類別為C，因此集管區(qū)的間隔要求按C類船舶的要求。

另外，據(jù)OCIMF要求，如圖4所示，集管區(qū)的管路舷側(cè)布置有以下要求：

（1）舷內(nèi)最外側(cè)法蘭端距離船邊距離應(yīng)為4.6米；

（2）集管法蘭中心與位于船邊的軟管托架上緣距離應(yīng)不小于700mm；

（3）通岸接頭法蘭中心距離甲板面應(yīng)當(dāng)不超過(guò)2.1米；

（4）離通岸接頭法蘭中心距離工作平臺(tái)上平面應(yīng)為900mm；

（5）通岸接頭總長(zhǎng)度500mm；

（6）通岸側(cè)泄放管設(shè)雙閥隔離，并在管端設(shè)置防污染盲塞。

貨油裝卸站油管按規(guī)格書(shū)和OCIMF要求設(shè)置異徑接頭(帶盲板)見(jiàn)表3。

3 結(jié)束語(yǔ)

11萬(wàn)噸級(jí)成品油/原油船作為廣船國(guó)際自行研發(fā)并且擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新船型，具有載重量大、布置緊湊及油耗低等優(yōu)勢(shì)，不但滿足國(guó)際最新規(guī)則規(guī)范的要求，而且EEDI達(dá)到當(dāng)前最高級(jí)別，是名符其實(shí)的綠色、節(jié)能、環(huán)保型船舶。因此，對(duì)該類船舶的重要的貨物載運(yùn)系統(tǒng)——貨油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)，不但可以應(yīng)用于后續(xù)該類船舶的貨油系統(tǒng)設(shè)計(jì)，而且對(duì)同類型船舶的設(shè)計(jì)也有重要的參考價(jià)值。