按管系的传送介质,船舶管系一般可划分为如下几类。
1.蒸汽管系
在常规船舶动力的系统中主要是指以船用锅炉和船用汽轮机为中心设备的所有传送蒸汽介质的管路。
对核动力船舶来说,在核反应堆中,核裂变产生的热能由一次回路的“冷却剂”(水)带出,然后在蒸汽发生器中的管束中,通过一次回路的“冷却水”与二次回路的水的热交换,蒸汽发生器输出蒸汽,再用蒸汽驱动主汽轮机,主汽轮机通过齿轮箱的减速,带动螺旋桨推动船舶,所以蒸汽管系也是核动力船舶中的主要管系之一。
蒸汽除了作为船舶推进的动力外,还有生活用蒸汽、其他动力用蒸汽(例如航空母舰的飞机蒸汽弹射器),因此也有相应的蒸汽管系配备。
图4-2 一艘油轮锅炉舱的管系
图4-2所示为一艘油轮锅炉舱的管系;图4-3是船用锅炉的结构示意图,称为弯水管锅炉。
图4-3 船用锅炉的结构示意图
图4-4、图4-5分别示出美国两艘退役常规动力航空母舰上的蒸汽轮机与蒸汽管系。
图4-5 美国航母(夏威夷)上的蒸汽管系
图4-6为核动力船(潜艇)推进系统与管系。对核潜艇来说,核反应堆核裂变产生的热能要由一次回路的“冷却水”带出,然后送至蒸汽发生器中的管束,在蒸汽发生器中产生蒸汽,再通过主蒸汽管输送到汽轮机。而经汽轮机后的“二次冷凝水”还要通过二次回路水管送回蒸汽发生器中,以实现一次回路的“冷却水”与二次回路的水的热交换。核潜艇蒸汽管系(二次回路)和一次回路管系设计如图4-7所示。
图4-6 核动力船(潜艇)推进系统与管系
图4-7 核潜艇蒸汽管系(二次回路)和一次回路管系设计
2.燃油与滑油管系
船舶燃油管系主要是指以柴油机或以用燃油锅炉为船舶动力系统中,以柴油机和燃油锅炉为中心设备的所有传送柴油介质或燃油介质的管路(图4-8~图4-10)。润滑油管系则是向船舶上所有设备(特别是船舶推进系统中的主汽轮机、主柴油机、各种泵机、发电机、电动机等)提供润滑油的管路系统。
图4-8 一艘中型工程船舶的柴油机舱
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图4-9 一艘退役潜艇的柴油机动力舱
图4-10 一艘航母的柴油机(辅机)
3.压缩空气管系
压缩空气因其使用安全性、便利性,在现代船舶中,无论是运输船舶还是工程船舶或特殊船舶,应用十分普遍,例如内燃机的起动,主辅机转速负载的伺服控制,过程阀门的控制,分油机组、各种泵离合器、油水分离器、废气锅炉的控制,供油单元过滤器的自动冲洗,压力、位移物理量的远程遥控等。因此可以说压缩空气在船舶上的使用遍布了全船每个角落,用作各种设备的驱动能源或控制能源;一般每艘船舶上都设有多台空气压缩机、压缩空气储瓶、容器以及压缩空气分配、控制管系(图4-11);而在军用舰船中,更是必备的动力源,如潜艇的潜浮、鱼雷发射、弹道导弹发射等动作都要用到压缩空气。
图4-11 美退役航空母舰上的部分压缩空气设备
对潜艇来说,鱼雷舱和指挥室是使用、控制压缩空气最为集中的场所。因为操纵潜艇的潜、浮机动和鱼雷发射的动力都来自压缩空气。图4-12为俄罗斯退役潜艇的鱼雷舱和指挥室。
图4-12 俄罗斯退役潜艇的鱼雷舱和指挥室
a)鱼雷舱内的压缩空气控制台 b)鱼雷舱内的发射管 c)指挥舱内的压缩空气控制部分
4.货油与货(液化)气管系
货油与货(液化)气管系是指海运原油、石油中间产品、液化石油气和液化天然气以及其他化学制品专用船舶上的装载和卸货、安全与消防等系统的管系(图4-13、图4-14);这些介质的高易燃、易爆性决定了船舶上相关设备与管系的绝对重要性。
图4-13 上层甲板的货液管系
图4-14 油轮上的货油泵与管系
液化天然气是先将油气田生产的天然气做净化处理,再经超低温(-162℃)液化形成液化天然气。液化天然气(LNG)船(图4-15)是将LNG从液化厂运往接收站的专用船舶。LNG船的储罐和管系都是独立于船体的特殊构造。结构与管系设计中,主要考虑的因素是能适应低温介质的材料和对易挥发或易燃物的处理。
液化石油气(LPG)船(图4-16)主要运输以丙烷和丁烷为主要成分的石油碳氢化合物或两者混合气,包括丙烯和丁烯。依据载运各种气体的不同液化条件而分为全压式(装载量较小)、半冷半压式(装载量较大)和全冷式(装载量大)。液化气船因其特殊用途而产生了各方面的特殊要求,其结构与管系技术难度大,代表当今世界的造船技术水平,船价为同吨位常规运输船的2~3倍,是一种高技术、高附加值的船舶。
船舶的其他管系,如冷却管系、舱底水管系、压载水管系、消防水管系、生活用水管系、机舱通风管系与船舶舱室空气调节管系,限于篇幅不在此一一列举。
图4-15 两种结构的液化天然气(LNG)船
图4-16 液化石油气(LPG)船
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