轮机管理课件1

第一章船舶管系
基本内容：
1.管系的基本组成：管系概述；管路布置要求；管子的种类；管路连接附件；管路阀件——截止阀、闸阀、止回阀、三通阀、旋塞、阀箱；管路密封材料
2.船舶动力管系：燃油系统；滑油系统；冷却水系统——开式冷却系统、闭式冷却系统、集中冷却系统；压缩空气系统；蒸汽系统
3.船舶辅助管系：日用海淡水系统——压力式供应系统、压力式热水供应系统、蒸汽热水供应系统；船舶通风系统；船舶空调系统；船舶压载水系统；船舶舱底水系统
课时分配：
船舶管系建议8学时
学习指导：
重点学习管路阀件,船舶动力管系和船舶辅助管系。

通过对该部分内容的学习，•学员应能掌握船舶管路系统的基本组成，能熟练掌握动力装置燃油系统、滑油系统、冷却系统、压缩空气系统组成及各自的功能和管理要点；掌握压载水系统、船舶舱底水系统、船舶通风系统、日用海淡水系统、蒸汽系统和其它管路设备组成及各自的功能和管理要点。

1.1管系概述
船舶动力装置管系概述
船舶管路系统是指专门用来输送流体(液体或气体),完成一定任务的管路、设备以及检查测控仪表的总称,简称管系。

管系按其功用不同分为两大类:一类是为主推进装置、副机和锅炉等动力机械服务的管系，称为动力系统；另一类是为保证船舶的生命力、航行安全以及船员和旅客正常生活、工作和防污服务的管系，称为船舶系统，亦称通用系统。

在专用船舶（如：原油运输船、化学品运输船、液化气体运输船等）上，除上述两种系统外，还设置一些专用系统。

常见的有：液货装卸系统、洗舱系统、惰性气体保护系统以及液货加热系统等。

船舶管系的分类：
动力管系：燃油系统、滑油系统、冷却系统、压缩空气系统、蒸汽系统
船舶管系：日用海淡水系统、通风系统、船舶空调系统、压载水系统、舱底水系统
1.1.1 管路布置的要求
1.布置原则
（1）船舶管路应能保证其工作的可靠性，在营运期间能方便的操作和维修。

（2）管路应布置成直线，尽可能减少弯头，如须弯曲，曲率半径则应大些。

在满足需要的情况下，配件的数量应尽量将少，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2～4m有一个支撑架，防止管子移动或下垂。

但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）而选用相应的接头垫片。

（7）在安装和修理管路及附件时，应做好管系内部的清洁工作。

2.对管系布置的要求
（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措施，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、排气管及消声器的上方。

如有困难，则应采取有效措施，防止油类滴落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。

1.1.2 管子的种类
船舶管子主要有两种分类方法：按管子的颜色分类和按管子的材料分类。

具体内容详见下表：
*内部铜片厚度为0.6～0.8mm
焊接钢管可用08，10，15，20等优质碳素钢和Q215A，Q235A，Q255A 碳素结构钢制成。

适用于介质工作温度和压力均较低的管路，如燃油、滑油低压吸入、油舱注入、空气和测量管路及甲板栏杆、楼梯扶手等。

无缝钢管适用于高压系统。

例如，常用10，20优质碳素结构钢无缝钢管作为介质温度低于350℃的蒸汽、高压燃油和高压给水的管路。

碳素结构钢Q235A,Q255A制成的无缝钢管用于介质温度低于250℃的燃油、滑油、输油、CO2气体、压缩空气和给水、阀汽等管路。

耐热钢15CrMo等制成的无缝钢管可用于介质温度小于450℃、工作压力大于4MPa的过热蒸汽管、锅炉管等。

镀锌钢管耐蚀性较好，适用于低温、低压和腐蚀性较强的水管路，如日用水管、卫生水管、舱底水管、消防水管、阀汽管及水舱注水、空气、测量管等。

紫铜管一般用于仪表的传压管、小直径油管、热交换器中的传热管和中、低压压缩空气管等。

黄铜管由于对大气、淡水、海水和蒸汽有较好的耐蚀性，又具有较高的导热性能，故常用作热交换器管。

铝合金管因其重量轻、耐腐蚀、塑性好但强度低，而适用于低温、低压介质的管路，如舰船的燃油管、滑油管及冷却水管。

塑料管塑料管是以合成树脂为主要成分，加入添加剂，在一定的温度、压力下加工塑制成型的。

用于制造机器零件、工业容器、设备、管系的塑料称为工程塑料。

该塑料一般具有较高的机械强度和较好的耐磨、耐蚀、耐热、减震和绝缘性能。

船上所用的塑料管应根据其使用要求和塑料的成
分、机械性能、耐温极限选用。

塑料管的最大允许工作压力应不大于使用温度下爆破压力的1∕5，工作介质温度不超过60℃和不低于0℃。

塑料管一般用于低温低压的管系。

如甲板水管、卫生水管、测量管等。

塑料管不能用于消防管系、舱底管系、饮水管系和机器处所内的压载管系，也不能用于动力管系、输送油类或其它易燃液体的管系以及管子泄漏或损坏后将船舶增加浸水危险的海水管系等。

船舶水工质管路所用的管子材料如表所示。

为了便于管理人员识别各种管路所输送的工质和流向，防止误操作，在管子上涂有不同的颜色。

管路上还有用标志颜色表示的介质流向的箭头符号。

一般情况下各种管路系统的颜色如下表所示：桌面2
1.1.4 管路阀件——截止阀
管路阀件是用来控制管路中介质流动的管路附件。

船舶管路常用的阀件有：截止阀、止回阀、截止止回阀、三通阀和旋塞。

下面显示的是截止阀：
1.1.5 管路阀件——闸阀
闸阀是截止阀的一种，因其阀头是带有锥度的闸板，故称之为闸门阀或闸阀。

根据阀杆可否自阀内向外移动将其分为：阀杆不向外移动的闸阀和阀杆向外移动的闸阀。

阀杆外移式闸阀：转动手轮时，阀杆随之转动并带动闸板上下移动。

阀杆外移的高度可显示闸板开启高度，阀杆不与介质接触。

但阀的高度尺寸较大。

由于闸阀流通截面大，对介质的流动阻力较小，介质流向不受限制，故常用于低压管路的截断位置。

1.1.6 管路阀件——止回阀
止回阀又称单向阀，在管路中只允许介质单向流动，阻止其逆流。

根据其结构和作用分为截止止回阀、旋转式止回阀和升降式止回阀三种形式：
旋转式止回阀：又称翼式或摇摆式止回阀，如左图所示。

此种阀是靠阀盘两侧压差自动关闭，在低压时密封性不如升降式止回阀。

当介质将阀盘顶起时，阀盘随销轴转动使管路开通。

如介质逆流则将阀关闭。

升降式止回阀：具有止逆作用，按进、出口中心线相对位置分为直通式（A 型）和直角式（B型）两种，如左图所示。

阀盘2上的空心短管插入阀盖上的导管中。

当介质作用在阀盘下方将阀盘顶起时，管路开通。

如介质逆流，则将阀关闭，阻止介质逆流。

1.1.7 管路阀件——三通阀
三通阀按介质的进入和排出方向不同，分为单座式三通阀和双座式三通阀。

双座式三通阀介质是由阀的左端进入阀中，当阀盘下落关闭下部进口时，介质从右端排出；当阀盘上升关闭上部进口时，介质则由下部排出，如左图所示。

其优点是可代替两个阀使用，减少阀占位置和重量。

常用于水泵的出水管路上。

1.1.8 管路阀件——旋塞
旋塞又称考克（COCK），它是靠塞芯上通孔位置的变化来接通或切断某一管路的介质，如下图所示。

依结构不同，有直通旋塞、三通旋塞（L 型和T型）和多通旋塞。

旋塞是靠塞芯上通孔位置的变化来接通或切断某一管路的介质。

旋塞具有几乎不变的通道面积，介质流阻较小，开关转换迅速、方便。

其缺点是塞芯易磨损而失去密封性、或塞芯咬死。

一般用于低温、低压管路上或用于速开、速闭、转换介质流向的管路上。

一般用于公称直径不大于
80mm、温度不超过100℃、压力不大于0.6 MPa的管路上。

1.1.10 管路密封材料
管路接头的密封件可有效地防止管路介质的跑、冒、滴、漏现象。

常用的密封材料种类很多，如橡胶、紫铜、石棉、纸箔、白漆和油麻、塑料和复合材料等。

船舶管路常用以下几种：紫铜垫片石棉橡胶板夹布聚四氟乙烯密封带盘根
紫铜垫片：一般用于高压压缩空
气管路、液压管路和柴油机高温、
高压零部件间的密封。

紫铜垫的厚
度一般为1～3mm。

柴油机排气管
路常用0．5～lmm的紫铜皮包覆复
合材料（如石棉橡胶板）作为密封
件。

夹布橡皮：亦是复合材料，适用于工作压力为0．6 MPa、
工作温度为60℃以下的低温、
低压管路，如海水、淡水（饮
用水除外）、空气和燃油等管
路。

但绝不可用于蒸汽、高温
水等管路，以防其粘结。

饮用
水管路的密封应为无毒夹布橡
皮垫片。

聚四氟乙烯密封带：是一种塑料密封材料，可以取代白漆和油麻。

一般用于工作压力为0.6 MPa、工作温度为260℃的海水、淡水、空气、燃油和滑油管路。

盘根
石棉橡胶板：这是一种复合材料，应用广泛。

适用于各种蒸汽、海水、淡水（饮用水除外）、空气、烟气和惰性气体等管路上。

分为高、中、低压三种。

高压石棉橡胶板呈紫色，适用于工作压力为6．4 MPa和工作温度为400℃的管路；中压石棉橡胶板呈红色，适用于工作压力为4．0 MPa 和工作温度为375℃的管路；低压石棉橡胶板呈灰色、适用于工作压力为1．6 MPa，工作海岸为200℃的管路；耐油石棉橡胶板适用于压力为6．4 MPa、温度为100℃的燃油、滑油管路。

当蒸汽管路上采用石棉橡胶板时，应在其两面涂以石墨气缸油，以防其粘结于零件上。

1.2.1 燃油系统的作用及组成
动力装置燃油系统是为主、副柴油机、锅炉等供应足够数量和一定品质的燃油，以确保船舶动力机械的正常运转。

燃油系统一般是由注入、储存、驳运、净化、供给和计量六个部分组成。

随着船舶尺度、类型和柴油机机型、所用燃油品种等不同，燃油系统的组成也有所差别。

1.燃油的注入、储存和驳运
2.燃油的净化
3.燃油的供给
燃油的注入、储存和驳运：
燃油的注入是指船舶所需燃油自船舶两舷甲板经注入口和注入管路注入主燃油舱。

注入时一般是利用岸上油泵或船上的燃油驳运泵。

注油后将注油口封好，以防落入污物。

船上设有足够容量的储油舱，储备燃油以满足船舶最大续航力的需要。

例如利用双层底的一部分作为双层底燃油舱，利用双层底至上甲板的两舷部分作为深油舱等。

燃油的驳运是为了满是使用和船舶稳性的要求，在各燃油储存舱、柜之间进行燃油的相互调驳。

燃油的净化：
对于燃油中所含的水分和杂质通常采用加热、沉淀、过滤和分离等方法进行净化和处理。

燃用轻柴油的小型船舶主要采用滤器净化燃油。

大、中型船舶多燃用低质燃油，多采用沉淀柜、滤器和分油机来净化燃油。

下图为某船的重质燃油净化系统图：
燃油的供给：
将经过沉淀、分离净化后符合要求的燃油驳入日用油柜，再由燃油供给泵或靠重力使燃油经过滤器过滤后输送到主、副柴油机和锅炉。

为了及时了解燃油舱（柜）中的燃油储量、主机的燃油消耗量和系统中各处的燃油温度与压力等，在燃油系统中还设有测量与指示装置，如流量计、温度计和压力表等。

1.2.3 滑油系统的功能与组成
滑油系统用以保证供给柴油机动力装置各运动部件的润滑和冷却所需的润滑油。

滑油系统一般是由滑油储存舱（柜）、滑油循环舱（柜）、滑油泵、净油设备（滤器、分油机）及滑油冷却器等组成。

其组成形式依柴油机结构不同分为湿油底壳式和干油底壳式滑油系统。

1.湿油底壳式滑油系统
2.干油底壳式滑油系统
湿油底壳式滑油系统：
湿底壳式滑油系统滑油存放在柴油机油底壳中，柴油机正常运转时，由其所带的滑油泵抽吸油底壳滑油，经滑油冷却器送至各润滑部位，润滑后流回油底壳，构成独立的润滑系统。

此种滑油系统的特点是结构简单，机带滑油泵，管路依附于机体上，油底壳存油量少。

但该系统的缺点是油底壳中的滑油将经常受到燃烧室泄漏的高温燃气的污染，容易变质，故滑油的使用寿命短。

这种系统经常用于小型柴油机动力装置。

干底壳式滑油系统：
干底壳式滑油系统，滑油存放于单独设置的滑油循环舱（柜）中。

有以下两种形式：
（1）单泵系统滑油循环舱（柜）设置于柴油机油底壳之下，滑油泵自其内吸油，经滑油冷却器冷却后送至各润滑部件，润滑后借助重力流回柴油机底部，最后流回滑油循环舱（柜）中。

（2）双泵系统该系统有两台滑油泵，一台具有单泵系统中的吸油和泵送功能；另一台则专门用于抽吸柴油机油底壳中的滑油，将油泵至循环舱（柜）中。

该系统的循环舱（柜）与管路布置不受柴油机位置限制，滑油不存于油底壳中，改善了滑油工作条件，延长了使用寿命，但需增加一台滑油泵。

在柴油机滑油系统中以单泵干底壳式滑油系统居多，其特点是储油量大，滑油沉淀与净化处理方便，冷却充分和滑油使用寿命长。

但其所占位置较大，管路较为复杂。

此种系统适用于大、中型柴油机。

（3）重力循环式滑油系统是用滑油泵将滑油泵至柴油机上方的高置油箱中，滑油在重力作用下送至柴油机各润滑部位，最后流至循环油箱。

该系统的特点是滑油压力均衡；当泵出现故障时系统存油可维持一定时间的润滑；柴油机起动前或停车后，可启动滑油泵继续润滑，有利于轴承预润滑和散热，但高置油箱受机舱高度的限制。

1.2.5 开式冷却系统
为了使柴油机受高温燃气和摩擦作用的部件保持正常稳定的工作性能，必须对这些部件进行冷却。

冷却系统的作用就是把冷却介质送到受热部件，将其多余的热量带走。

船舶动力装置中使用的冷却介质主要有海水、淡水、滑油、燃油和空气等，其中最常用的是海水和淡水。

对冷却系统的要求是：确保充足、连续和温度适宜的冷却介质供给柴油机动力装置的各个需要冷却的部位，工作可靠和安全，便于维护管理和经济耐用等。

在柴油机动力装置中，根据冷却方式和工作特点的不同，冷却系统分
为开式、闭式和集中式三种类型。

首先介绍开始冷却系统：
开式冷却系统是利用舷外水直接冷却主、副机。

海水泵将舷外水吸入系统中，通过空气冷却器、活塞和缸套等吸热后，经出海阀排至舷外。

若舷外海水温度过低，可由自动调温阀控制，将部分海水通过回水管引入海水泵进口，以调节系统中的海水温度不低于25℃。

开式冷却系统的特点和应用：
开式冷却系统所需的设备和管路少、维护管理方便、水源丰富，是船上应用最早的冷却方式。

但是由于开式冷却系统的冷却介质为舷外水，水质和水温变化较大，容易使零部件冷却水腔积垢和堵塞，使受热零部件产生过大的热应力。

特别是海水，当水温达到50～55℃时，海水中的盐分会大置祈出，积垢则更为严重，因此水温不可超过45℃。

例如，柴油机用舷外水冷却时，不仅会使燃烧室的组成零件内外温差过大，散热过多，降低柴油机的热效率，而且还可能引起零件产生裂纹、腐蚀和漏水等严重事故。

所以，开式冷却系统主要用于某些小型船舶柴油机的冷却。

开式冷却系统的布置
（1）在开式冷却系统中，一般应设两台海水泵，其中一台作为备用。

备用泵也可用同型号的通用泵或压载泵代替。

（2）海水泵应连接不少于两个舷外吸水口。

舷外吸水口应分布在两舷，并有高位和低位之分。

高位吸水口应位于船舶空载吃水线以下约300 mm 处；低位吸水口位于船的舭部或船底。

当船舶进人浅水或港区时用高位吸水口，以免泥沙污物进人系统；当船舶航行在海上时则用低位吸水口，以
免船舶摇摆时高位吸水口漏出水面造成吸空。

此外，每个海水吸人口处除隔栅外，还需在海底阀后设海水滤器，以阻止污物和海生物进人系统。

为了吹掉堵塞隔栅的污物或融冰，在海底阀箱中一般还设置与压缩空气管和蒸汽管相连的吹除管。

（3）设置电解海水装置。

为了防止海生物在海水系统中寄居生长，越来越多的船舶安装电解海水装置。

它是将通过电解已杀死海生物的海水经管道进入海底阀箱，随舷外水一起进人系统，从而防止海生物对系统的污染。

在柴油机动力装置中，海水泵的排置是最大的，通常在其吸入管中接一应急舱底水吸入口，以备机舱进水时应急排水用。

1.2.6 闭式冷却系统
在柴油机动力装置中，根据冷却方式和工作特点的不同，冷却系统分为开式、闭式和集中式三种类型。

下面显示的是闭式冷却系统：
闭式冷却系统是用淡水冷却高温零部件，然后用海水冷却淡水使之温度降低后再次使用。

这是一种间接冷却方式。

上图为闭式气缸冷却水系统的原理图。

系统中冷却主机的介质是高温淡水。

柴油机运转时，淡水经缸套冷却水泵和进水总管K进人主机，冷却气缸套、气缸盖和增压器后经排出总管流出，最后经造水机和冷却器被冷却后经除气箱又流回气缸套冷却水泵。

通过淡水不停地循环，把主机燃烧室零部件的热量带走，在冷却器中淡水被海水冷却或被低温淡水冷却。

图中膨胀水柜的作用是使系统中的水受热后有膨胀的余地。

当系统中
的淡水因蒸发或漏泄而减少时，膨胀水柜可予以补足；排出系统中的空气；膨胀水柜与淡水泵的吸入口连通，可保证淡水泵有足够的吸人压力。

因此，膨胀水柜被置于机舱高处，距柴油机曲轴中心的高度为9～16m，在其上安装水位表、透气管、水位报警器、与淡水压力柜连通的补水管和溢流泄放管等。

此外，在膨胀水柜中投药以对淡水冷却水进行化学处理。

系统中设置预热泵和加热器是为了满足备车时暖机的需要。

船上副柴油机有其独立的淡水冷却系统，大多数船上主、副柴油机的缸套冷却水系统之间加设腰接阀以互相连通。

当主机完车之后，转换腰接阀，使副机的淡水对主机进行预热，以便主机起动。

为了利用余热，将部分缸套冷却水引人造水机，以加热海水，使海水在一定的真空度下蒸发、冷凝制成淡水。

闭式冷却系统的冷却介质是淡水，水质较好、含盐少，可以适当提高水温，通常可以将进日水温提高到60～75℃，出口水温达70～85℃，最高不超过90℃，这将有利于降低燃烧室零件的热应力和提高热效率。

淡水对被冷却的零部件的腐蚀性小，加上对淡水的水质处理，将减弱淡水的腐蚀能力，保护被冷却部件。

由于闭式冷却系统包括高、低温淡水系统和海水系统，使整个冷却系统变得复杂，给管理工作带来麻烦，工作量增加。

但闭式冷却系统可提高柴油机动力装置的经济性和延长其零部件的使用寿命，因此被大型船舶广泛采用。

集中式冷却系统克服了开式冷却系统水质差、温度变化受环境温度影响大的缺点而被广泛应用。

但仍具有使一些直接用海水冷却的设备腐蚀严重的缺点。

于是在60年代产生并发展起来的集中式冷却系统，或称中央冷却系统逐渐取代了传统的闭式冷却系统。

集中式冷却系统几乎使系统中的所有设备用低温淡水冷却，低温淡水循环工作也是一种闭式冷却系统，淡水所吸收的热量在中央冷却器中传递给海水。

用于冷却中央冷却器的海水系统，只包括海水泵、过滤器、阀件和长度极短的海水管路，如下图所示。

在海水温度32℃时，低温淡水（中央冷却水）维持36℃，以防止扫气温度过高，这由温度调节三通阀来保证。

低温淡水也有膨胀水箱。

1.2.7 集中式冷却糸统
在柴油机动力装置中，根据冷却方式和工作特点的不同，冷却系统分为开式、闭式和集中式三种类型。

下面显示的是集中式冷却系统：自1967年至今，越来越多的船舶装设了不同设计流程的集中式冷却系统。

在集中式冷却系统流程图a中冷却主机气缸的高温淡水和冷却其他设备的低温淡水均由海水冷却，高温淡水和海水之间在缸套水冷却器中进行热交换，低温淡水和海水之间在中央冷却器中进行热交换。

采用此种方案需要两个用海水冷却的冷却器。

在集中式冷却系统流程图b方案中，高温淡水用低温淡水冷部，二者在缸套水冷却器中进行热交换，所以，用海水冷却的冷却器只有中央冷却器。

在集中式冷却系统流程图c中取消了缸套水冷却器，高温淡水不再是一个独立的系统，而是通过混合阀将高温淡水和低温淡水连通，该阀根据高温淡水的温度要求来控制低温淡水进入高温淡水中的数置。

高、低温淡水带走的热量全部在中央冷却器中与海水交换。

集中式冷却系统的特点：
集中式冷却系统使与海水直接接触的设备、管路阀件大为减少，系统的维修工作量减少和系统寿命延长。

集中式冷却系统采用的板式热交换器是选用钛合金制造，结构紧凑，耐海水腐蚀，传热效率高，便于维护保养。

该系统的缺点是设备费用高和对维修技术的要求较高。

冷却系统的管理：
1.正确使用和管理冷却系统中的各种机械、设备。

2.正确控制冷却介质的压力。

例如，淡水压力应高于海水压力，集中式冷却系统中低温淡水压力要低于滑油压力，以防止海水、低温淡水漏入淡水与滑油系统中。

3.正确调节冷却介质的温度。

冷却介质的温度过高或过低均不利于被冷却的部件。

在实际运转中，当环境温度、热负荷发生变化时，应按冷却水或海水进人冷却器的流量来调节温度，切不可调节冷部水进机流量。

淡水出口温度取上限值，进出口温差小于12℃。

备车时应对冷却水进行加热，或用蒸汽加热或用副机余热加热，以进行暖缸。

4.注意膨胀水箱的变化。

例如，水位、水温的变化，水中气体的逸出、水中漂浮油量等情况。

这些情况均在一定程度上预示着系统中的设备、零部件存在故障，所以发现上述异常情况时应及时查明原因并设法消除。

5.定期清洁海水滤器和定期投药，以抑制海生物在系统中的生长，并在其装置内安装防腐锌块。