文丘里阀在船舶供水系统中的应用

万小三　罗丕广　谢清兰

摘 要：本文重点介绍了船舶供水系统中文丘里阀的工作原理、供水系统的设计原理及其特殊要求等。

关键词：文丘里阀；船舶供水系统；军团杆菌

中图分类号：U664.8 文献标识码：A

Abstract： This paper introduces the work principle of venturi valves in ship domestic water system， and especial design requirements for the domestic water system if venturi valve are used.

Key words： Venturi valve； Ship Domestic water system； Legionella

1 引 言

水是人类赖以生存不可缺少的物质，饮用水水质好坏直接影响人们的身体健康，尤其是船舶的饮用水水质越来越受到各方面的关注和重视。针对饮用水的保护措施，欧洲标准EN 1717：2000明确规定了防止饮用水受到污染的方法以及避免污染物回流的防护装置的一般要求。本文以极地重载甲板运输船供水系统设计为案例，介绍文丘里阀在供水系统设计中的应用经验、特殊要求及注意事项，为类似相关设计提供借鉴。

极地重载甲板运输船规格书，要求本船的供水系统包括热水与淡水环形布置无任何死水点，并要求在热水与淡水管路上配有文丘里阀。目前在国内找不到文丘里阀在船舶供水系统的应用案例，本船通过与厂家的合作，完成了文丘里阀在供水系统中的设计。在供水系统上使用文丘里阀，实际上就是基本按照EN1717：2000的要求对供水系统进行设计。

2 工程简介

本为极地重载甲板运输船，是用来运输YAMAL LNG项目中所需的LNG大型设备模块，主要海域为利比利亚半岛和亚玛半岛，冰区等级为俄罗斯规范中的最高冰区等级Arc7，能全天候极地航行且能在冰厚1.5m下保持2 kn的航速。

本船供水系统由造水机产生淡水，然后进入储存舱。淡水从储存舱出来后，经过日用淡水泵进入淡水压力柜，然后通过紫外线消毒器和活性炭滤器后分两路：一路直接供给冷水用户端，包括上建的卫生用水、饮用水和机舱的零用及技术用水；另一路进入热水柜供给热水用户端，包括上建的卫生用水和零用。即本船的所有供水，包括冷热水、机舱的零用及技术用水都是经过了消毒矿化达到饮用标准的。

3 文丘里阀的工作原理

文丘里效应表现为：受限流体在通过缩小的过流断面时，流体出现流速或流量增大的现象，其流量与过流断面成反比，由伯努利定律知流速的增大伴随流体压力的降低，即常见的文丘里现象。通俗地讲，这种效用是指在高速流动的流体附近会产生低压，从而产生吸附作用。

如图1所示，文丘里阀的工作原理：主管水从文丘里阀的入口进入，除少部分水流向截面很小的支管供给用水单元外，随之主管的水通过阀的最窄处， 主管水的压强减小、流速变大，这时就在吸附腔的进口内产生一个真空度，使支管未使用的水被吸入阀内、随着主管的水一起流进扩散腔内，从而避免了由于用水单元水的停滞及军团杆菌的产生。文丘里阀的型式见图2。

4 对供水系统材质的要求

根据EN1717的要求，所有与水接触的管材及附件、设备的材质应满足EN标准要求。根据厂家介绍和查询，黄铜在某些情况下会产生腐蚀，在欧洲已经被禁用。青铜或炮铜则没有这些问题，适用在饮用水系统中使用。而本船的供水系统使用的是紫铜管，接头采用炮铜材质挤压接头，挤压接头也是整个系统满足EN1717的要求。

5 供水系统的工作原理

本船供水系统为了阻止军团杆菌的产生，主要从以下三个方面进行控制：一是减少水的停滞；二是对污染源进行隔断；三是对热水的温度进行控制。

本船上建区域整个供水系统（包括冷热水）为闭式循环，且在供水管路上安装了文丘里阀，避免了积水的产生和保持整个管路水流的持续循环。同时，为保持冷热水温度，每层甲板除安装有泄放功能的截止阀外，还安装了流量调节阀，通过调节水的流速使水温控制在合理范围内。为了防止用水装置中的水回流污染整个系统，在容易污染水源的用水装置（如：洗碗机、土豆剖皮机）供水末端增加截止隔离阀。

6 供水系统的特殊要求

由于文丘里阀对系统的设计有一些特殊要求，并且需要配合其他一些阀件的使用才能达到相应的效果，所以相对常规船舶来说，本船的供水系统有如下特殊要求：

（1）增加淡水循环泵

为了避免了水的停滞，除了热水管有循环泵外，淡水管也增加了循环泵，使管路的水流动起来以保证水的新鲜度。

（2）卫生单元设置双回路

文丘里阀的使用可以保证水是循环的，但用水末端水的停滞依然无法避免，因此要确保非循环末端管最短。就卫生单元而言，普通船卫生单元都只有冷热水两个进口，考虑卫生单元供水管较长，本船卫生单元提供了两进两回4个接口，以最大限度减少非循环末端的存在，见图3。

（3）使用特殊隔离阀

污染源的隔断可通过使用特种阀来实现。根据欧洲的标准，饮用水与不同的水源其隔断的标准是不一样的。本船使用了两种特种阀，一种是EA类隔断，一种是BA类隔断。这类特种阀功能类似于止回阀，但普通的止回閥并不能阻止细菌的回流，而厂家提供的这几类阀可以阻止细菌回流传播，见图4。

（4）使用流量调节阀

根据科学研究，25 ℃～55 ℃是细菌繁衍的合适温度，对于船上供水系统的热水温度，推荐55 ℃-70 ℃为宜。普通船对供水热水管的温度控制并不严格，只通过包绝缘以减少热量的损失；本船除了包绝缘外，还根据文丘里阀厂家的建议，在每一层热水总管上增加流量调节阀，合理控制水的流速，减少供水管末端的温度差降，使水温控制在合理范围内。

7 文丘里阀在船舶上运用的局限性

（1）文丘里阀价格昂贵、品种少；

（2）在船舶供水系统使用文丘里阀的技术还不够成熟，使用效果还需要进一步验证；

（3）由于船舶空间的局限性，在供水管路上安装文丘里阀不利于船舶管路的布置。

8 结论

对于文丘里阀在船舶领域的使用，本项目在国内是第一次，通过这次使用我们对欧洲饮用水的标准有了初次接触。文丘里阀是一种关于卫生用水更具先进理念的产品，目前由于生产厂家少，使得整个系统价格偏高，但随着人类对自身健康的日益关注，文丘里阀将是一个发展方向，或许在不久的将来文丘里阀将会在船舶领域得到广泛使用。

参考文献

[1]BS EN 1717： 2000： Protection Against Pollution of Potable Water in Water

Installations and General Requirements and Devices to Prevent Pollution by

Backflow.

[2]BS EN 806-2： 2005： Specification for Installations Inside Buildings

Conveying Water for Human Consumption.