3 000 t 级内河油船货舱透气系统的设计

周 瑜

(扬州海翔船舶科技有限公司，江苏扬州225009)

0 引言

3 000 t级内河油船总长94.8 m，型宽16.2 m，型深5.5 m，设计吃水4.35 m，满载排水量5 539 t，航行于长江A、B、C级航区，J2级航段及三峡库区。由于本船载运闪点不超过60℃(闭杯试验)的原油及石油产品，所以根据《钢质内河船舶建造规范》(2009)及2012年修改通报(以下简称“规范”)要求，必须设置货舱透气系统。目前，内河油船货舱一般采用的透气方式分为总管式和独立式。本船在设计过程中，同样面临着这样的选择。本文通过分析3 000 t级内河油船的透气方式，最终选择相对优越的透气方式。

1 货舱透气系统的重要性

货舱透气系统是使货舱内气体与外界大气相通的专用系统，其主要作用是防止货舱内出现超过船体设计的压力或真空。如果货舱内的压力或真空度超过设计限度，就会导致船体结构的损伤或变形。

根据《钢质内河船舶建造规范》的要求，货舱的透气装置应具备以下功能:

(1)在装卸油或注排压载水的过程中，能使大量气体通过透气装置进出货舱。因为船舶在装油或压载过程中，货舱内的气体必须迅速排出，否则舱内的气压会出现高压。反之，在卸油或排出压载水过程中，货舱内必须填充气体，否则舱内的气压会出现真空。

(2)在船舶正常航行和停泊状态下，由于温度变化等原因，能使少量气体通过透气装置进出货舱。因为船舶在航行或停泊时，由于大气温度、海水温度等外界温度随着货油加热温度的变化，会引起货油体积的膨胀或收缩，同时会出现油气的挥发或凝结，从而使舱内的气压升高或下降，甚至出现真空。

2 总管式透气

总管式透气是将货舱的透气支管汇集到1根纵向贯穿全船布置的透气总管，总管末梢沿桅杆或步桥向上延伸，透气出口的布置按“规范”要求应在货舱露天甲板以上不小于6 m(其中，当出口位于距步桥4 m范围之内时，则出口应布置在步桥以上不小于6 m处)，且与含有火源的围壁处所的最近进气口或开口以及可能引起着火危险的甲板机械和设备的水平距离均应不小于10 m。

本船如采用总管式透气，其示意图如图1所示。

图1 总管式透气示意图

总管式透气系统中设置了呼吸阀，又称压力/真空释放阀，它是真空阀和压力阀一体的重力式货舱透气装置。当货舱内气压超过规定值时，呼吸阀中的压力释放阀自动打开，向大气排出混合气体;当货舱内真空超过规定值时，呼吸阀中的真空释放阀自动打开，空气补进舱内来降低真空度。手柄为应急使用。呼吸阀结构图如图2所示。

另外，在该透气系统中为了防止外界火焰进入货舱，在透气桅管顶部，或者每个呼吸阀前的货舱透气管出口处设置防火装置。在呼吸阀旁设置1只旁通的手动开闭阀，平时关闭，当装卸油或注排压载水时打开此阀，让大量的气体排出和进入货舱内。

图2 呼吸阀结构图

3 独立式透气

独立式透气是每一货舱的透气管单独引出，彼此不相通。各透气管末梢沿桅杆或步桥向上延伸，透气出口的布置按规范要求在货油甲板2 m以上，且与含有着火源的围壁处所的最近进气口或开口以及可能引起着火危险的甲板机械和设备的水平距离均应不小于10 m。

本船如采用独立式透气，其示意图如图3所示。

图3 独立式透气示意图

在该透气系统中设置了高速透气阀，又称高速排放压力/真空阀，它是真空阀、压力阀和高速排放装置三位一体的重力式自动控制压力大小的货舱透气装置，其结构图如图4所示。

当装载货油时，由于货舱是密封的，随着货舱内油位的升高，舱内空气逐渐压缩，压力随之增大。当舱内压力增至压力阀设定开启压力值时，压力阀盘组合件自动提升，舱内油气迅速经排气口垂直流向大气，压力阀盘随着舱内压力的升降而时升时降。同时，真空阀盘上方在油舱压力的作用下更加密封。

当载满货油的船舶在运输过程中，由于气温等因素使货油舱内产生蒸发汽，逐渐使舱内压力升高至开启压力时，压力阀盘自动启闭而少量排出油蒸汽混合气体。

当卸载货油时，货舱内随着货油的减少逐渐形成负压。当舱内负压力达到真空阀设定开启压力值时，真空阀盘自动打开，经金属防火网吸入外界空气进入货油舱。此时真空阀阀盘会自动启闭而少量吸入外界空气，以平衡油舱压力。同时，压力阀阀盘下方在受舱内负压力反作用力的作用下而更加密封。

当船舶甲板上出现火情时，高速透气阀自带的可拆卸防火网可阻止外界火苗进入受保护的油舱。

4 两种透气方式的对比分析

当本船需要同时载运几种油品时，如采用总管式透气，货舱之间即会串通，增加了危险性，因此需要根据油品的种类设置几组独立的透气总管，这样的透气系统将会很繁琐。另外，如果该透气系统中某一呼吸阀出现问题，整个透气系统将会瘫痪。而如果采用独立式透气，每一货油舱的透气管系都是独立的，货油舱间彼此不相通，避免了不同货品的混杂，满足同时载运多种油品的要求。

根据“规范”要求，货油蒸气混合气体的自由流通或排放速度应不小于30 m/s。如采用总管式的自由排出透气，透气管出口应布置在货油舱露天甲板或步桥以上不小于6 m处。而如果采用独立式的高速排出透气，透气管出口只需布置在货油舱露天甲板以上不小于2 m处。相比之下，独立式的透气管系布置更美观。同时在实际应用中，将独立式透气的高速透气阀集中布置在甲板合适的一个区域，更便于安装和检修。

另外，从实际选用的经验来看，总管式透气中使用的CB/T 692-94型呼吸阀， 无法提供中国船级社及其他船级社的产品认可证书。考虑安全因素，现码头单位更愿意采用高速透气阀的货舱透气方式。

3 000 t级内河油船液货舱透气管原理图如图5所示。

图5 3 000 t级油船液货舱透气管原理图

5 结语

通过对3 000 t级内河油船可选用的2种透气方式进行详细介绍和对比分析，得出采用高速透气阀的独立式透气虽然成本相对稍高，但是由于其出色的性能和安全，获得了船东的青睐，从而在实船得到应用。另外，本船交付使用后，从船东和船员得到的反馈是，选用高速透气阀式的透气方式，安全可靠，操作简便，满足码头装卸部门的要求，从而保障了船舶的安全航运。

［1］ 中国船级社.钢质内河船舶建造规范(2009)［M］.北京:人民交通出版社，2009.

［2］ 中国船舶工业总公司.船舶设计使用手册:轮机分册［M］.北京:国防工业出版社，1999.

［3］ 《轮机工程手册》编委会.轮机工程手册(下册)［M］.北京:人民交通出版社，1994.