54500DWT成品油轮单元、模块化设计

54500DWT成品油轮单元、模块化设计 华东理工大学 王刚

目 录

摘要 ............................................................................................................................... I Abstract ......................................................................................................................... II 1绪言 ............................................................................................................................ 1

1.1研究的背景、目的及意义 ............................................................................ 1 1.2国内研究概况 ................................................................................................ 1 1.3国外研究概况 ................................................................................................ 2 1.4本文所做的主要工作 .................................................................................... 2 2国内外模块化设计研究现状 .................................................................................... 3

2.1国外模块化设计研究 .................................................................................... 3 2.2国内模块化设计研究 .................................................................................... 3 3模块化造船、模块化设计的理论及方法 ................................................................ 5

3.1模块化设计的理论 ........................................................................................ 5 3.2模块化设计的方法 ........................................................................................ 5 4油轮设计 .................................................................................................................... 7

4.1 54500DWT油轮设计的概述 ........................................................................ 7

4.1.1总述 .................................................................................................... 7 4.1.2总图设计 ............................................................................................ 8 4.1.3主尺度及参数 .................................................................................... 8 4.1.4规范和公约 ........................................................................................ 9 4.2油船专用管系设计及单元模块化推论 ...................................................... 10

4.2.1货油装卸与扫舱系统 ...................................................................... 10 4.2.2洗舱系统 .......................................................................................... 15 4.2.3货油加热系统 .................................................................................. 18 4.2.4惰气和蒸发气回收系统 .................................................................. 20 4.2.5货油舱透气系统 .............................................................................. 25 4.2.6货油舱驱气和除气 .......................................................................... 29 4.2.7排油监控系统 .................................................................................. 30

4.2.8可燃气体探测装置 .......................................................................... 32 4.2.9货油舱监测系统 .............................................................................. 34 4.2.10甲板泡沫灭火系统 ........................................................................ 35

５结果分析与结论 ..................................................................................................... 39 致谢 ............................................................................................ 错误！未定义书签。 参考文献 ..................................................................................................................... 40

II

摘要

成品油船，系指既能载运成品油和动植物油，也可兼做载运IMO III类化学品的船舶。

近年来，国际航运市场弱势回落，但成品油船市场仍然有一定的机遇。14年上半年，散货船、油船和集装箱船合计成交量达到了5759万载重吨。目前船市大幅反弹主要还是由MR成品油船、LR2成品油船、18万吨散货船以及大型集装箱船等典型热点船型带动。由于世界炼油格局从美东向墨西哥湾、从日欧向东亚太地区转移，全球成品油海运贸易增长前景明显好于原油。虽然2012年以来船东已经订造了大量MR和LR2型成品油船，较大程度上透支了未来2~3年的市场需求。但是在美国页岩气革命的影响下，全球化学品贸易前景较好，化学品船的投资订造已经蠢蠢欲动。这种中型成品油轮既可以运成品油，又可以运输化学品，能满足各种需求下的灵活转型。所以，我国一些国内的设计公司已经开始自主研发这种能兼做化学品船的MR型成品油船，以期望能迅速抢占未来市场。这些船舶技术含量较高、设计难度较大，设备配套复杂，需要满足船级社和国际海事组织的相关要求，国外船东往往要求达到国际造船的良好质量。这些要求，使得一些中小型船厂在建造和交船中遭遇到很多困难。

本文以公司开发设计的54500DWT成品油轮为研究对象，选取了典型的货油系统单元模块展开研究。对成品油轮的各个系统进行设计，以寻求最优化的设计方案。

关键词：模块化造船 模块化设计 成品油轮 货油专用系统

I

Abstract

Refined oil tanker means a vessel which refer to both refined oil、animal/ vegetable oils, and the chemical which belongs to IMO III type.

Although the international shipping market is recession in recent years, but there are still some opportunities in refine oil ship market to be sure. In 2014 1st half year, bulk cargo ship, oil tanker and container ship combine total shipping volume reached 57.59 million ton. Currently in the ship market the majority product still are MR tankers, LR2 tankers, 180,000 ton bulk cargo ship and large container ship, those typical ship types leading the market. Because of the world refining center shifting from US east coast, Mexico gulf, Europe and Japan to the East Asia regions. The growth prospects of the global refined oil Maritime trade are better than the crude oil. Although since the 2012 Ship owners ordered lots number of MR and LR2 Tankers, Extended the market needs for next 2-3 years. But after US successful Exploitation the shale gas, the Prospect of the global petro trading will be getting better. The investments to the chemical/refined tank or cargo ship are ready to start wriggling. This kind medium sized oil tanker both can carry refined oil or chemical product. IT can meet the various needs of the flexible transition. So in China, some engineering design company are starting researching and developing this Multitasking MR tanker (chemical and refined oil), in order to quickly occupy future market. This kind of ship have high engineering technical level, difficult to design, complex equipment support, and need to meet international ship classification needs, so the ship owner often requires the good quality of the international shipbuilding. Under those requirement makes medium/small shipyards encountered many difficulties in the construction and delivering the ship.

In this document, the design of the company refined

II

54500DWT oil tanker as the research subject. The research on the typical oil system and its module are selected. Design various systems of the tanker, searching for the best solution.

Key word: refined oil tanker cargo oil system

III

1绪言

随着现代科学技术的不断进步，人类对资源的需求日益迫切。作为人类生活、社会生产、国民经济发展中不可或缺的能源动力，全球对石油的需求也在持续增长。石油资源的分布不均确拉动了油轮制造这条副产业链。随着中国经济的快速发展，从2004年起中国就成为了第二大石油进口国，且石油的进口量逐年增加。由于我国进口的成品油主要是通过马六甲海峡等安全敏感地带，这使得我国的能源安全面临巨大的威胁和挑战[1]。因此，我国积极寻求多元化的能源进口渠道，航运市场的成品油运输也随之日益兴盛。

1.1研究的背景、目的及意义

船舶是一种高成本、高技术、长期使用的交通工具，从设计、建造到投入运营需要一个相当长的过程，因此必须从设计阶段开始对其技术及经济稳定的运行进行科学的研究和论证。以入籍船的船级社规范及各公约的要求来对船舶的安全有效运行进行系统设计。而在众多船型中，成品油轮又是高技术、高附加值的船舶，发展到今天已经有很多年的历史，为成品油的运输工作做出了突出的贡献，有效的平衡了世界石油资源分布不均的问题。所以在能源日益失衡、不可再生能源日益减少的今天，成品油轮的中间枢纽工作越来越重要。这要求我们能够设计出更实用、更有经济效益的成品油轮。

1.2国内研究概况

成品油轮，是指装载散装成品油的液货运输船，从广义上讲除了运输散装成品油以外，还可以装运石油、动植物油、液态的天然气和石油气等。由于世界石油资源分布不均，促进了油轮产业的发展。运输原油、成品油等资源的主要行业由中东到日本、中东到西北欧、中东到北美与地中海及其他地区，还有北非到地中海、加勒比海、西非、北海到北美、东南亚到日本等12条航线[2]。根据截止到2010年的数据统计，年运载量已经超过了4000万吨。油轮运输市场的兴旺促进了对油船的需求。

过去10年，我国的油轮运输船队仅能承运约10%的中国进口原油，油轮运力严重不足。在中国交通部提出的“海运强国战略”的方针下，中国造船业更致力于研发出更适合中国特色的成品油运输团队。油价的变化驱动了航速变化、节能高效新型船开发、船舶尺度等多方面与之相适应的调整。我国从广船国际承接了第一批MR型成品油船订单并顺利交付开始，就有很多设计公司对此船

1

型进行优化设计，以寻求设计出更节能高效的产品，以期望抓住未来的成品油市场。

1.3国外研究概况

近年来，国际航运市场弱势回落，但成品油船市场仍然有一定的机遇。14年上半年，散货船、油船和集装箱船合计成交量达到了5759万载重吨。目前船市大幅反弹主要还是由MR成品油船、LR2成品油船、18万吨散货船以及大型集装箱船等典型热点船型带动。由于世界炼油格局从美东向墨西哥湾、从日欧向东亚太地区转移，全球成品油海运贸易增长前景明显好于原油。虽然2012年以来船东已经订造了大量MR和LR2型成品油船，较大程度上透支了未来2~3年的市场需求。但是在美国页岩气革命的影响下，全球化学品贸易前景较好，化学品船的投资订造已经蠢蠢欲动[2]。这种中型成品油轮既可以运成品油，又可以运输化学品，能满足各种需求下的灵活转型。

随着日韩从2010年开始设计建造了一批MR型成品油轮，抢占了前期市场。但随着日韩造船市场的成本越来越高、设计建造技术也日趋透明化。我国一些国内的设计公司已经开始自主研发这种能兼做化学品船的MR型成品油船，以期望能迅速抢占未来市场。

1.4本文所做的主要工作

本文以54500吨成品油轮为例，详细阐述货油系统的设计方案及思路，为同类型船的设计提供一个模块化的设计思路。

根据MARPOL Reg.27的正式条款校核油船的完整稳性，不仅可以减少空船重量，增加相应的载重量，节省一套货油管系，更为重要的是在保留货油舱纵舱壁的前提下，可较大幅度的增加货油舱舱容，从而能最大限度的提高油船的经济性指标。而本船主要是从货油系统的角度上来更合理优化的设计，以设计出更为经济性的船型。

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2国内外模块化设计研究现状

2.1国外模块化设计研究

模块化造船的概念萌芽于二战期间的美国大量造船时代，美国利用先进的焊接和分段建造技术将船舶建造成一个个模块，分段组装，以流水线方式完成大批量的造船订单。形成于20世纪60年代日本造船工业兴旺的时期。90年代初期，人们成功地将路用设备的模块安装到了海工平台上使模块化造船这一理念区域成熟。此设计及建造手法最初用于军工领域战斗舰艇的模块化设计，能达到一舰多型的目的，能批量化的换装及技术更新，及时有效的提高舰艇的战斗力。随着世界经济不断下行，造船业的竞争也在不断加剧。早期的船厂通过原始的裁员、工程转包等方式企图提高效益，但事实证明，效果微乎其微，不能从根本上解决问题。至此，降低设计和生产成本、提高生产效率、不断创新已经成为了造船企业能够存活下去的唯一途径。模块化设计的理念和思路进入民船领域后，充分发挥了其标准、通用化的设计、建造优势，使复杂的技术成块化设计生产，大大缩短了设计的时间和复杂程度。

进入80年代中期，计算机技术和信息技术在工业中广泛应用。造船业经历了又一次巨大的技术革命。美国在船舶设计与建造中采用了分段模块化设计、建造模式，分段预舾装程度可以达到90%左右，100%的三维CAD设计，分段模块化建造，壳、舾、涂一体化，高度平衡作业。这样不但可以使部分零部件能实现内场自制、厂外协作，节省了场地、有效提高工作效率。而且可以实现中间产品的成品化、模块化甚至于实现总装造船。可以说模块化设计和造船理念的飞速发展铸就了美国海上强国及霸主的地位。

而我们的邻国日本从明治维新开始提出的向西方学习的策略使其更早的接触到了模块化造船的先进理念及方法。从上世纪六十年代末期开始就进行了船用辅机模块标准的制定工作，例如：滑油净化模块、燃油净化模块、滑油系统模块、冷却水系统模块等。到了七十年代中期甚至于完成了船用柴油机配套系统的模块订制工作。这为日本造船的腾飞提供了坚实的基础。

随着计算机技术的不断发展，日本等发达国家还不停地将有限元分析、仿真模拟分析、系列化、参数化等先进技术运用到了舾装模块的研究上。且不断引入的先进生产技术、加工手段及检测技术，也使模块化设计在先进性方面得到了很好的体现。

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[3]

[3]

2.2国内模块化设计研究

西方及日本等发达国家在大力发展经济及制造业的时候，我国正在经历着中国历史上的十年浩劫，大量的人力、财力用被浪费。所以我国的模块化设计起步还是相当晚的。从20世纪80年代初中国的造船工业才开始与日本造船业合作，引入了设计、制造、管理技术。并经过了长达17年的时间才从传统的导向型造船模式转向区域导向型造船模式，为模块化

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设计及造船打下了坚实的基础。所以我国的模块化设计及造船技术与世界先进水平差距还是相当大的，最初的模块化造船应用仅局限于部分机电设备和卫生单元上。受传统的设计造船理念的影响，近十年时间才开始推广CAD设计技术，并引用了TRIBON等三维设计软件。但由于设计思方法僵化，专业、系统观念强，区域导向、并行作业、模块造船思想差，且组织管理体制落后、直接制约了设计和建造的周期。我国第一家吃螃蟹的企业为广船国际，他率先开发了模块化造船的课题研究，并在2万吨级货船上尝试取得了初步成果。

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4

3模块化造船、模块化设计的理论及方法

3.1 模块化设计的理论

模块是指为了装配便捷而设计的标准化组件，通常比较独立，能通用及快速与其他设备组合。

模块化是指在单元化的基础上，通过若干单元的有效组合形成模块或利用模块构造更大的系统。而我们提出的模块化设计就是指利用CAD软件为手段，将复杂的产品分解为功能相对简单的单元进行设计。这样能够有效地提高系列产品的研发及零部件的通用化、标准化、系列化的程度。

我国最初的模块化设计是从最简单的卫生单元及机电单元开始的。随着科技的发展，各个设备厂家也开始将本厂的设备打包供货，以提高利润、增加产品的安装效率及附加值。燃油单元、滑油单元、冷却水单元等已经做成了模块化集成模式。这样有力地简化了系统结构，减少了设计和制造中的重复劳动，大大缩短了设计和建造的周期。

模块化设计总的原则就是由简及繁、高效便捷。由简及繁就要求我们从简单的小的部件坐起，组合成一个单元，再形成功能性的模块。整个模块的运用能使后期的设备安装及船舶制造更为高效灵活，更有利于运输及吊装就位，便于工人整体式安装维护，实现成品化的总装造船。

普通的商船例如散货等船舶，我们已经做了大量的研究和设计。各系统设计、计算都做出了统一的模式。我们根据船舶的不同的区域结构空间、布置特点、起重能力等开展研究和分析，提取技术关键攻克，形成固定的集成模块。油轮方面生产、设计的经验还不是特别丰富，所以模块化设计的理念还没有完全结合实际得以发挥。本研究从货油船的专用系统出发，将货油装卸及扫舱系统、洗舱系统、货油加热系统、惰气及蒸发气回收

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系统、透气系统、驱气和除气系统及排油监控系统等主要系统以模块化的方式确定，为其他的设计同行提供一个固定的思路。

3.2模块化设计的方法

模块化设计的关键就是根据管系原理图、机舱布置图、船体结构图等文件综合考虑设计，合理划分优化单元及模块。一般情况下，我们将设计分为八大模块：管系单元模块、组件模块、辅机设备单元模块、功能性单元模块、区域性单元模块等。将各个模块做成集成化的中间产品。

模块化的设计步骤如下：

（1） 获取信息； 获取信息是模块化设计的前提条件。首先要对整个船舶市场的需

求要有所把握，根据市场需求制定出此类船设计的方案，并全面了解船东的要求，以及市场所能提供的各个船舶产品的具体参数。

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（2） 产品系统研究；根据获取的信息作出分析，具体研究船舶产品的功能及结构，

将系统分类使其通用化、组合化，建立模块化系统的标准尺寸及通用模块。

（3） 产品模块系统的分解；分解就是指将船舶上紧密联系的各个系统按照一定的规

则分解成为一个个独立的子系统，子系统之间又具有标准化、兼容性等特征。

（4） 建立产品平台；根据各个子系统之间的关系来构建产品平台，此平台要能够形

成共同的某类产品的子系统和借口，必要时能够及时调用这类模块。

（5） 模块的设计及评价；对产品平台内具有相似结构及功能的产品部件进行归类，

并进行模块化设计，使这些部件成为标准化的通用部件即模块。

（6） 模块的组合；模块的组合并非将原有的零部件及设计机械的相加，而是整合优

化，即取其精华去其糟粕，以达到优化单元、节约成本、合理科学提高产能的效果。

（7） 模块管理；将模块根据功能或者结构等方式进行分类管理，这样在需要时就

可以及时有效的调用模块，这个在TRIBON中已经得以实现。

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4油轮设计

4.1 54500DWT油轮设计的概述 4.1.1总述

54500DWT成品油轮为一艘单机单桨、主机驱动螺旋桨推进的成品油/化学品运输船。挂旗国为中国，属国际航线，主要航行于中国沿海港口。

本船（包括船体、轮机、电气及特殊设备等）按中国船级社（CCS）的现行规范和规则进行设计、建造，并受之检验，取得船级符号，其入级符号为：

★ CSA Double hull oil tanker; ESP; CSR; Ice Class B; Loading

Computer (S, I, D) ; FTP; In-Water Survey; F.P.≤60℃; PSPC(B) ; BWMP; Green Ship II ★ CSM MCC; IGS

本船可装运闪点低于 60℃，密度不超过 1.025t/m3 的以汽、柴油为主的成品油为主，也可兼装以甲醇、乙二醇为主的III类化学品。 拟装货品应符合船舶入级符号，对船体油漆应无不良影响，并适合于本规格书确定的货油系统。

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4.1.2总图设计

\2750 AB DK.\2750 AB DK.\2750 AB DK.\2750 AB DK.\2750 AB DK.\3000 AB DK.UPPER DECK19600 AB BL54500吨成品油轮总图（图4.1）

4.1.3主尺度及参数

主要尺度（表4.1）

总 长 垂线间长 型 宽 型 深 设计吃水 结构吃水 主要参数（表4.2）

Loa Lpp B D TD TS 184.99 m 176 m 32.2 m 19.6 m 11 m 13.6 m 主机功率（SMCR） 服务航速（SM 15%） 续 航 力（燃油模式） 自 持 力 航 区 干 舷 P Vs F 7530 kW 14.5 kn 12000 n mile 30 天 无限航区 6 m 8

4.1.4规范和公约

本船的设计、建造将符合在本船建造合同签字并生效之日时已生效的下述规范、规则及其修改通报：

? 中国船级社《钢质海船入级与建造规范》2012及后续修改通报 ? 中国船级社《材料与焊接规定》2012及后续修改通报 ? 中国船级社《SOLAS 2009分舱与破损稳性要求实施指南》

? 中华人民共和国海事局《国际航行海船法定检验技术规则》2008及其

2009、2010、2011、2012修改通报

? 中华人民共和国船舶检验局《起重设备法定检验技术规则》1999 ? 国际海事组织(IMO)《国际海上人命安全公约》（SOLAS）2009年综合

文本及合同生效前所有颁布的修正案

? 国际海事组织(IMO)《MARPOL 73/78》2006年综合文本及后续生效的

修正案

? 国际海事组织(IMO)《2008年国际完整稳性规则》（2008年IS规则） ? 国际海事组织(IMO)《国际消防安全系统规则》（FSS规则）及后续生效

的修正案

? 国际海事组织(IMO) 《国际救生设备规则》（(LSA规则）及后续生效的

修正案

? 国际海事组织(IMO)1966年国际载重线公约和1988年议定书及后续生

效的修正案

? 国际海事组织(IMO)1972年国际海上避碰规则及后续生效的修正案 ? 海事劳工公约（ILO）2006

? 国际海事组织(IMO)《国际控制船舶有害防污底系统公约》 ? 1969年国际船舶吨位丈量公约

? 1985国际电讯和无线电通讯规则及1999年国际电信联盟的规则 ? IMO A468(XII)噪声级规定 ? ISO6954振动等级指南

? 国际船舶和港口设施保安规则ISPS 规则

? 中国船级社《船舶压载水管理系统型式认可指南》 ? 中国船级社《船舶压载水处理系统应用对策》 ? 中国船级社《绿色船舶规范》(2012) ? 并参照以下相关规定： ? OCIMF的有关规定

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4.2油船专用管系设计及单元模块化推论

MR型成品油船专用管系系统主要包括：货油装卸及扫舱系统、洗舱系统、货油加热系统、惰气及蒸发气回收系统、透气系统、驱气和除气系统及排油监控系统等主要系统。本船主要就是依据CCS规范、OCIMF规定，通过对各主要系统的具体分析及要点概述，使大家对油船专用系统的设计过程及细节有所了解。

4.2.1货油装卸与扫舱系统 4.2.1.1概述

本船设置了12个货油舱，货油系统的最大设计装载速率为4200m3/h，单舱设计装载速率为700m3/h。

为了防止温度变化对甲板货油管路的影响，输油和扫舱管路包括甲板上货油管路均设置适量膨胀接头。

本船每两个货油舱设有一台液压驱动潜液泵，共6台；外每个污油水舱设一台液压驱动潜液泵，共2台；残液舱配一台液压驱动潜液泵；另配一台移动式液压潜液泵。

系统设计流速：（表4.3）

系 统 含油舱底水/油渣 货油 排出 (m/s) 2 3.5 – 4.5 吸入(m/s) 2 2.5 – 3 加油站的布置主要遵循OCIMF对油船集管及其相关设备的推荐意见。该意见根据载运吨位将船舶分成四个级别，对加油站集管的布置、通岸接头、加油站系泊设备布置等几个方面作了详细规定。按照本船的吨位，处于25001~60000吨之间，属于B级船。

根据OCIMF的推荐意见，加油站油管布置有以下几点设计要点：

1. 通岸法兰中心距甲板高度为2000mm,并高出工作平台面900mm以上，

高出舷边软管托架面700mm以上；为了防止在装卸油时受力，应在止动码内侧设置总管通岸阀；

2. 在通岸阀和通岸短管之间布置一段中间短管，其长度越小越好，但应考

虑安装方便，在法兰和止动码之间至少有200mm空间，且能容纳止动

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码，必要时还需要按船东的要求在止动码内侧布置泄放管和取样管； 3. 通岸短管即大小头应用钢制材料制作，通岸短管长度500mm，在其重

心正上方设有吊环以方便吊装，在通岸法兰侧配有带拉手的钢质盲板法兰。

4. 滴油槽深度300mm以上，宽度为1800mm，油槽舷侧端距通岸法兰面

1200mm,前后端距燃油总管通岸法兰外侧1200mm。且应设置有效的泄放，滴油槽布置在平台下方并可组合在一起[9]。

本船加油站的设置按照OCIMF的推荐意见执行。每根货油管在甲板上设一道隔离蝶阀，左右相邻两舱连接至一根装卸总管并连接至船舶中部集管区，输油管铺设高度距上甲板为2000mm。

装卸油管及岸接头分别设于船中部左右舷两侧各8根，上甲板中部设有二个货油装卸站(左右舷各一个)，并按照石油公司国际海事论坛(OCIMF)有关规定。

货油装卸站油管按国际标准设置异径接头，其规格和数量如下: （表4.4）

公 称 通 径 序号 标准 GB?ANSI 1 400?400 (16??16?) 400?300 (16??12?) 400?250 (16??10?) 6 4 数量 序号 公 称 通 径 标准 GB?ANSI 400?200 (16??8?) 400?150 (16??6?) 3 数量 2 3 5 3 3 3 每一货油舱设一集油井。集油井内仅设扫舱吸口一只，均靠左侧布置。 每根排出总管接有一根注入管，直接通至货油泵舱内连通总管，注入至各货油舱。

每一货油装卸油管岸接头上，设有带阀的压力表和温度计，同时设有货油取样阀。

卸油作业结束后，排出总管，吸入总管和货油泵内的剩油，用货油泵吸出并通过小直径管路排至输岸总管。

根据OCIMF的规则要求，集管具体布置如下：

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典型集管布置图（如图：4.2）

4.2.1.2货油泵

1） 货油泵参数（表4.5）

数 量 容 量 型 式 驱动方式 材料

2） 污油水泵 （表4.6）

数 量 流 量 形 式 驱动方式

2台 300 m3/h x125 mlc (S.G. 0.75/Visc. 1.0 cSt) 潜液泵 液压驱动 6台 800 m3/h x 125 mlc (S.G. 0.75/Visc. 1.0 cSt) 潜液泵 液压驱动 和货油接触部分采用不锈钢316L 12

3） 移动式液货泵 （表4.7）

数 量 流 量 形 式 驱动方式 1台 150 m3/h x70mlc (S.G. 0.75/Visc. 1.0 cSt) 移动式潜液泵 液压驱动 上甲板上设置7个液压管接头，并有足够长度的软管（货油和液压管）以便移动式货油泵能在所有货油舱和污油舱工作。货油要驳至同组货油的相邻油舱。

4.2.1.2扫舱泵

由于本船是成品油兼作化学品船，防止前一货品装卸不干净，与后面装的化学品混合影响纯度甚至发生反应。所以，货油扫舱特别重要。本船设置了独立的扫舱泵用于抽吸货油舱内的残油，使留舱残油尽可能少。且能抽吸货油管内以及货油泵等设备内的残油。

一般的货油扫舱有两种形式：一种是自动扫舱系统；一种是独立式扫舱系统。

自动扫舱系统主要有真空自动扫舱系统、喷射式自动扫舱系统和再循环自动扫舱系统这三种形式。目前用的最多的是真空自动扫舱形式。他一般适用于采用离心式货液泵的大中型油船。主要由气液分离柜、流量控制阀、止回阀及真空泵组组成。货油泵兼做扫舱用，再设一台真空泵组抽吸残油以达到气液分离的效果。这种布置往往会使货油管及货油泵中有大量货油残余。所以，使用这套系统时还需要另外配置一台小排量的扫舱泵，用于抽空货油管及或有泵中的残余货油[10]。

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真空式自动扫舱系统（如图：4.3 ）

独立式扫舱系统一般适用于中小型油船，设置独立的扫舱泵和扫舱管。本船就使用了独立的扫舱泵（泵的排量参数如下表）及扫舱管路，管径和吸口均小于货油主管。根据经验：当油船卸油时，舱内油位下降到总液位高度的20%时就需要打开扫舱吸油阀，让扫舱泵其慢慢运转，进行扫舱卸油。以防止液位低于主吸油口一定液位差再运行扫舱泵时，扫舱泵无法抽吸成品油[10]。

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扫舱泵（表4.8）

数 量 流 量 形 式 驱动方式 1台 100 m3/h x125 mlc (S.G. 0.75/Visc. 1.0 cSt) 潜液泵 液压驱动 当然，为了更好的保证扫舱的效果。各个油舱会设置吸油井，使残油流入地处，方便抽吸。吸油井内布置加热盘管，防止残油粘度过大无法抽吸。具体的扫舱吸口及吸油井的布置如下：

吸油井布置图（如图：4. 4 ）

4.2.2洗舱系统 4.2.2.1概述

由于原油货品装卸频繁，且洗舱要求的清洁度很高、危险性极大,所以按照MARPOL 73/78公约的要求设置一个固定式洗舱系统用于洗舱。

洗舱系统是由固定式洗舱机或可携带式洗舱机、洗舱泵、洗舱水加热器、清洗机柜、管路及附近组成。设计能在使用扫舱泵时，同时清洗2个货油舱。而

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当热水洗舱时，同时操作的洗舱机数量取决于洗舱加热器的能力。

要求的洗舱水温度如下（表4.9所示） 洗舱条件 要求洗舱水温度 非凝固性物质（20°C时粘度大于≥60°C 25mpa.s 凝固性物质 要求高温洗舱的货品 ≥60°C 80°C~85°C 在上甲板上布置一路洗舱总管，支管接至每个货油舱和污油舱，每支管有一个手动操作的蝶阀。

上甲板洗舱总管的尺寸设计应考虑同时对2个货油舱进行洗舱。 与洗舱系统相关的阀件均能在就地手动操作。

在靠近居住舱室的洗舱总管上安装1个遥测压力表，能在货油控制室显示，而且在洗舱总管前端安装一个就地压力表。

4.2.2.2海水洗舱

本系统为采用海水洗舱，洗舱水泵吸自海水总管，然后经过海水加热器，加热水（20~85℃）通过洗舱管路供给洗舱机进行漂洗。根据MARPOL 73/78附则I的要求，本船设置了两个污油水舱，以利于油水分离。用过的洗舱水，通过扫舱泵抽出并排至一级污油水舱，经沉淀后溢至二级污油水舱，清水经排油监控装置排至舷外(符合排放标准值)或排至污油舱(超过排放标准值)。

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连通管示意图（如图4.5）

如图所示： 1） 2）

两级污油水舱之间的液位高度差为1~3m,II级污油水舱的液位更低； I级污油水舱的注入管应采用多段弯管，以增加注入阻力、减慢注入

速度，尽可能地减少搅拌或乳化； 3） 4） 5）

I级污油水舱的最高水位控制在舱深的2/3左右； I级污油水舱的注入管最低点位于1/2最高水位处[10]；

II级管与I级管连通管的吸口拐角处要设置小孔，防止油污堵塞。

同时，本船设有二台可移式海水洗舱机，在必要时用人工方法进行补充漂洗，除污油水舱设有一只清洗孔外，各货油舱均设有四只清洗孔。

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4.2.2.3洗舱系统图

洗舱系统图（如图4.6）

洗舱水泵吸自海水总管，然后经过洗舱水加热器加热后，加热水（20~85℃）通过洗舱管路供给洗舱机进行漂洗。洗舱水的温度按照载运的货油油品品种及季节而异。

4.2.3货油加热系统 4.2.3.1概述

货油舱和污油舱设货油加热系统。成品油的最低加热温度一般为25~35°C,最高不可超过50°C。如果加热油温过高会使泵壳温度迅速升高，泵上面的保护装置会在温度达到65~70°C时启动使泵自动停止运转。另外货油温度过高也不利于卸货，蒸发气体较多会更多的产生气蚀现象，对油质也会有影响[20]。

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货油舱和污油舱的加热盘管在下述条件下，温升如下（表4.10）：

舱 名 货油舱 加 热 条 件 货油比重0.85、比热0.45 96小时内由 44°C 加热至 66°C 货油比重1.025、比热0.45 24小时内由 33°C 加热至 66°C 污油水舱 加热计算的环境空气温度设为2°C ，海水温度 5°C ，相邻货油舱处于满载状态，相邻压载舱为空舱。

压力为0.7MPa的饱和蒸汽供至加热盘管。凝水回至机舱内的大气冷凝器和热井，甲板上冷凝管设一个取样接头。

每个货油舱至少有3路独立的加热回路。

来自货油舱的各个凝水支管装有带滤器和泄放/取样考克、截止阀的蒸汽疏水器。

为避免水锤现象，在必要处为蒸汽总管设置适当的泄放。 蒸汽和凝水总管上的操作阀应外涂耐热漆。

4.2.3.3货油加热系统图纸

此系统图纸的设计步骤：

1. 首先要根据舱容及受热面积计算出加热盘管的长度，具体表格如下： 2. 此船的加热介质为蒸汽，使用蒸汽锅炉循环加热，以防止货油凝固。加

热温度见上(表4.10)。

3. 货油管每隔一段距离要使用波形膨胀节以防止热膨胀带来的损害。 根据《钢质海船入级与建造规范》第3分册第3篇第5章第4节货油加热部分要求：每一个货油舱加热管路的进出口处，均应设有截止阀或旋塞。加热货油的蒸汽管及凝水管，应在货油区域适当地点设有盲童两用法兰或短管，以便在货油不需要加热或加热管从货油舱拆除的情况下，能将管路隔断。也可以在每一个货油舱的加热支管上，设置盲通两用法兰[11]。

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加热盘管长度计算见下表（表4.11）：

热油计算书 货舱加热、保温的加热面积及热油耗量重级油ρ=0.98t/m3 比热SH=0.50(kcal/kgoC)加热钢管传热系数k=100 (kcal/m2.h.oC)环境温度=-10 0C 海水温度=0 0C加热不锈钢盘管--Φ60x3.5传热系数k=0.4 (kcal/m2.h.oC)序号123456789容积(m3)NO.6 货油舱（左）NO.6 货油舱（右）NO.5 货油舱（左）NO.5 货油舱（右）NO.4 货油舱（左）NO.4 货油舱（右）NO.3 货油舱（左）NO.3 货油舱（右）NO.2 货油舱（左）570570570570570570570570570570640640重量(t)0.98*V*ρ547.43547.43547.43547.43547.43547.43547.43547.43547.43547.43614.66614.66初始温加热温加热时加热容量=D*度度间⊿t/0.86*G(0C)444444444444444444444444(0C)666666666666666666666666(h)969696969696969696969696(kW)72.9472.9472.9472.9472.9472.9472.9472.9472.9472.9481.8981.89散热面积(m2)180180180180180180180180180180315315重级油平均温度(0C)142.50142.50142.50142.50142.50142.50142.50142.50142.50142.50142.50142.50舱壁温度(0C)-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10舱壁散热=I*K*⊿t/860(kW)12.7712.7712.7712.7712.7712.7712.7712.7712.7712.7722.3422.34总热容量(kW)85.7085.7085.7085.7085.7085.7085.7085.7085.7085.70104.24104.24 第 2 页舱柜名称热油流量(kg/h)2948.252948.252948.252948.252948.252948.252948.252948.252948.252948.253585.773585.77加热盘管面积(0.85污垢系数)(m2)17.3417.3417.3417.3417.3417.3417.3417.3417.3417.3421.0921.09加热盘管长度(m)92.0192.0192.0192.0192.0192.0192.0192.0192.0192.01111.90111.9010NO.2 货油舱（右）11NO.1 货油舱（左）12NO.1 货油舱（右）总计5200.004994.08665.39124.48789.8827171.73DN50847.94

货油加热系统如图（图4.7）

4.2.4惰气和蒸发气回收系统 4.2.4.1概述

近年来，随着经济的高速发展，世界各国对能源的需求越发旺盛，石油输

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入国与输出国之间的贸易往来逐渐扩大，油船运输能力和运量增长十分迅速，由此产生的油船运输安全和防止海洋污染方面的问题也日趋复杂。为了防止油船残油对海洋环境造成污染，普遍采用的是原有洗舱，原有洗舱具有洗舱干净、减少货油中的含水量以防止舱壁腐蚀、缩短洗舱时间等优点，从而大大减少了残油量。

人们通过科学实验测出了碳氢可燃气体和空气混合气体的可燃极限，发现火源、可燃气体和氧气是引发爆炸的三大要素。这就使原有洗舱系统中惰气保护法应运而生[7]。

惰气系统在成品油船中起四个作用[8]：

1）由于某些液货船装载的货物需要隔绝氧气、水蒸气和其他气体，以防止氧化、化学反应及品质变化。所以采用了惰性气体法对液货舱的环境进行有效控制。

2）根据规范要求，对于液货闪点小于60°C,且大于20000DWT和单个液货舱舱容大于3000m3或液货舱安装的固定洗舱机的单个喷嘴容量大于17.5m3/h又或者一个液货舱安装的洗舱机总容量大于110m3/h的化学品船，在船上需要设置惰性气体装置。这样能降低每一货油舱内大气含量，使舱内大气达到不能支持燃烧的程度，而使空舱惰性化。

3）用于某些货品，清除管路内留存的残余液货。此时使用的惰性气体一般是中压（约0.7MPa）的干燥气体。

4）驱除空货油舱内的碳氢气体，使后面的除气过程中货油舱内不致形成可燃气体。

4.2.4.2 油轮惰气系统设计

惰性气体发生装置有三种形式[10]： 1）

烟道式惰性气体系统；此系统供气量大，含氧量一般在4~5%以下，

不需要额外消耗燃料，成本低，经济性高。但由于锅炉燃烧的燃料品质低下，使惰性气体中含有较多的二氧化硫、烟尘等杂志，严重造成了二次污染。又因为含氧量受锅炉负荷变化影响交大，在低负荷时锅炉燃烧较难保证低含氧量。

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2） 惰气发生器式惰性气体系统；此系统产生的惰性气体含氧量低，二

氧化硫含量少，严惩少。但需额外消耗燃油，经济性差，并要设置专门的燃烧室、燃油泵、燃油鬼等设备，造价较高。 3）

组合式惰性气体系统。 此装置能用锅炉的烟气产生惰性气体，当锅

炉的排演含氧量过高时，在燃烧室内进行再燃烧产生含氧量小于5%的惰性气体。

本船设有惰气系统以满足相关规则、规范。且从经济型考虑，本船采用烟道式惰性气体系统。燃烧器燃烧柴油，将产生的燃气经洗涤塔冷却、脱硫、除尘和除湿，而后得到高质量的惰性气体。此种方式得到的气体含氧量低、二氧化硫含量少、烟尘少。

惰气系统设1台惰性气体装置（燃烧式），惰气的最大容量按船级社要求为5700m3/h，主要设置洗涤塔、甲板水封、压力/真空断路器、惰性气体鼓风机、惰性气体主阀、风机排出阀、气封阀、甲板水封上的透气阀、主控制台、机旁、机舱集控室和驾驶室内设监视板、固定式氧量分析仪等，另外还配有手提式氧气分析仪和手提式可燃气体分析仪。机舱内设有惰性气体装置冷却水泵一台(总用泵作为备用泵)，甲板水封水泵二台(其中一台作为备用)，分别供海水至惰气装置及甲板水封。

具体工作流程如下（见图2.8）：当卸货时来燃烧室的烟气经洗涤塔冷却降温，去除杂质和硫份并除湿后，温度在65℃以下的干净惰性气体，由惰气鼓风机一台(鼓风机应带中间轴，另一台100%备用)，将惰气通过水封装置后进入甲板上总管，然后经支管分别进入各货油舱，同时根据国际海上人命安全公约要求，装有适宜的接管，与输油总管连通，以便能将惰性气体送入舱内。鼓风机也可吸入新鲜空气至货油注入管，经货油总管进行货油舱驱气[10]。

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烟气式惰性气体系统（图4.8）

甲板水封是安全装置，是为防止货油舱内可燃气体倒流而设，其安装在上甲板上，在上甲板上通至甲板水封的水管伴有加热管并包有绝热层，以防止其结冰。

4.2.4.3 惰气气体系统设计图

惰气保护系统（图4.9）

4.2.4.4 货油舱蒸发气回收系统

按照USCG要求，为货油舱和污油舱设油气回收系统将油气传至岸上设施或

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其它船上。在靠近货油管汇处设油气回收总管，用于货油装载时将油气从货油舱回送至岸上。

按照OCIMF规定，在货油管汇前后两侧，共设4个通岸接头，每个带一个标准法兰和一个手动阀。

惰气总管和支管同时能作油气收集总管和支管。惰气总管在船舯和油气收集管跨接。货油管汇处的围油栏和工作平台要延伸至油气收集管汇。

蒸发气集合管详图（如图：4.10）

按USCG规定油气收集管要涂上油漆，收集管要接地。

回气集管标记图（如图：4.11）

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每个货油舱和污油舱配独立的溢流（高高位）报警。

在货油控制室设声光溢流（高高位）报警，并在甲板岸驳运处设有1个带气笛、闪光灯的延伸综合报警。

在货油控制室有油气收集总管的高/低压力报警。

4.2.5货油舱透气系统 4.2.5.1 概述

油船密闭油舱在运输和装载过程中，油舱内的空气会被挤压而使货油舱内压力增加，或因油舱内的货油减少而使货舱内形成真空。在油船航行中，所有油舱都是封闭的，当外界温度发生变化时引起油舱内的气压升高或降低，这两种情况都会因舱内外压力差过大而导致船体变形、损坏，甚至燃烧爆炸。透气系统的设置能在货油装卸和驱除油气的过程中，使大量气体通过透气装置进出货油舱从而使密闭油舱外压力差保持在一定的范围之内[9]。

国际海事组织《国际海上人命安全公约》（SOLAS）及中国船级社《钢质海船入级与建造规范》都对货油舱透气做出了明确的规范要求，每个货油舱均应设有透气装置，以限制货油舱内的压力或真空度。货油舱的透气管应与其他舱柜的空气管相互独立。

纵向分类，货油舱透气系统分为开敞式和控制式两种系统。开敞式透气系统指在正常操作中对货物蒸发气进出液货舱能自由流动而无任何限制的系统。而控制式透气系统是指在每一个液货舱都装有压力/真空释放阀或压力/真空阀来限制液货舱内的压力与真空的透气系统。从横向分，透气系统又分为总管式和独立式这两种透气形式。

如下图所示的透气系统中，位于船中的即为总管式透气系统。该系统在上甲板上敷设有一根惰性气体总管并兼透气总管，总管通过支管与每一只货油舱相连。在透气总管上还设有一只压力真空释放阀，以确保该系统的安全。在船艏装有透气管上升管，其高度一般不小于8.5米。上升管的顶部装有火星熄灭器。该系统主要特点是：

⑴ 各舱的支管与总管的连接管上应装设带锁闭装置的截止阀以能进行隔断。（图中是带锁蝶阀2和双眼法兰1）。

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用来检测与控制含有的压载水、洗舱水排放势在必行。

当有含油污水排放入海时，监控系统即开始工作，对油船所排放的含有污水进行连续监测，并对排出的油份进行连续记录，保存3年纪录。

顺着上甲板货油区域的左右舷设置拦油板。

甲板居住处所前两侧溢出的油可用便携式气动隔膜泵通过污油舱内的“U”型密封管，泵至邻近污油舱。

全船配置便携式气动隔膜泵2台，规格12 m3/h x 0.6 MPa，工作气压0.5~0.7MPa，其它按照制造厂家标准。

设1个排油监测控制系统，按照制造厂标准此系统包括油分监测仪、取样泵、数据处理器、记录器、流量表、取样吸入管段等，并与船上GPS系统相连。

按照国际防污染公约MARPOL 73/78附则I的规定，油污水中含油量的瞬时排放率不得大于30L/n mile,排出油的总量不得超过1/15000（现有油船）或者1/30000（新油船）[16]故，本船设有一个防油污染系统。

系统能检测油份量，含油水的排出率和排出量，一旦排出油份含量高于MAPROL的要求时，则自动停止含油水的排放，含油水将回到左舷的污油舱。为满足“1973年国际防止船舶造成污染公约”及“1973年国际防止船舶造成污染公约的1978年议定书”的要求，设置本系统。

本系统的主要设备有：取样泵、试样处理装置、试样检测装置、计算机控制装置以及流量检测装置等组成。

通过本系统使污油水舱(SLOP TANK)排放污水，满足公约要求，并在计算机装置上显示和记录，每海里油排放量、排油总量、含油浓度、污水排放量等，若排放污水超过规定值时就发出报警，同时又返回至污油水舱。

系统中大部分设备安设在机舱和泵舱之间的隔壁上，电气部分安设在机舱侧，气液部分则安设在泵舱侧，计算机控制装置及其显示、记录和操作部分则安设在货油控制室内。

排油监控要严格按照有关当局批准的“排油监控操作手册”进行工作。

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4.2.7.2排油监控系统图纸设计

排油监控系统（图4.15）

4.2.8可燃气体探测装置 4.2.8.1概述

在货油运载的过程中，会产生可燃气体。当可燃气体与空气混合比例达到一定浓度、温度达到可燃气体闪点时，如果遇到火星就可能会引起爆炸。

为了避免发生爆炸，船上配置了固定式既便携式可燃气体探测系统。作为安全措施的一种，可燃气体探测系统是由埃克森、壳牌等主要的油公司最先提出要求船东配备的，后来慢慢演变成了船级社、IBC、《国际油轮与油码头安全指南》的要求，这些要求主要体现在F39、F43这两条决议及IBC13.2蒸汽探测中。

F39主要是要求液化气船、油船、化学品船安装一个持续监测碳氢化合物气体浓度的系统，并列举了一些合适的取样点位置。F43主要对可燃气体的分析仪的安装要求做了明确[19]。

本船设有抽气式可燃气体探测装置,分别对泵舱、专用压载水舱和艏尖舱处等进行探测。可燃气体探测仪应安装在受压控制室的供气进气口通风孔内，以及未受压

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控制室内

在以下货油舱区域的压载水舱包括首尖舱提供固定的、抽吸式碳氢气体探测系统。货油舱区域的每个压载水舱设2个取样点（顶部、底部）。压载水舱气体采样管采用不锈钢管。在消防控制室设气体分析/检测箱，一个综合报警延伸至货油控制室和机舱控制室。

货泵舱设固定的，抽吸式碳氢气体、氧气探测系统。在泵舱花钢板的上下共设4个带抽吸管的碳氢气取样点，在泵舱入口和中间平台处共设2个抽吸管的氧气取样点。在消防控制室设气体探测箱，一个综合报警延伸至货油控制室和机舱控制室。

按照IBC 的M13.2规范要求明确提出了，载运有毒或易燃货品的船舶至少应配备2套专为该类蒸汽而设计并经校准的实验仪器，如果这种仪器不能被兼用于试验毒性浓度和可燃浓度，则应各备有2套单独的仪器。分析仪可以是可携式的，也可以是便携式的。如果以安装一个固定的探测系统，则至少还应备有1套可携式探测仪[13]。所以本船还要提供一套便携式气体探测器。

常用的固定式可燃气体探测器采用的检测原理为催化燃烧式和半导体式。在或泵舱设置固定的取样点来抽取危险气体进行检测。与货油舱的安装连接如下图，并参照符合GB3836.15-2000“爆炸性气体环境用电气设备第15部分：危险场所气体设备的安装（煤矿除外）”

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可燃气体探测仪（如图：4.16）

4.2.9货油舱监测系统 4.2.9.1液位监测系统

除了装载闪点大于6°C货油的油船外，在设计中一般均选用闭式测量装置，且将液位显示数据传输到货油控制室以便集中监控。

货油舱的液位测量有其专有的形式。主要形式有以下三种[4]：

（1） 雷达式货油舱液位遥测系统。该系统没有任何部件与货油相接触，能

在甲板上对其维修，测量精度高，且测量不受到温度和密度的影响，且功能齐全，能反应货油舱液位高度、货油温度及温度极限报警、惰性气体压力及压力极限报警、船舶吃水、高低液位报警等各项数据 （2） 压力传感器式液位遥测系统。此传感器一般装在每个货油舱内，按上、

中、下三部分布置，能测量液位、温度及惰性气体的压力。但由于压力传感器式安装在货油舱内的，所以维修起来比较困难。

（3） 吹泡式液位遥测系统。货油的密度大、粘度高，所以对吹泡式液位遥

测系统的精度影响很大。

综上所述，雷达式的货油液位遥测系统最适合安装在货油船上。所以本油轮的货油舱和污油舱设有的液位遥测系统为雷达式液位遥测系统（具体形式如

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图）。每一货油舱和污油舱设雷达式液位遥测装置(每舱一台，计14台)作为测量货油舱液位。

雷达式液位遥测装置（如图：4.17）

液位测量传感器应按照制造厂的推荐位置安装。一般安装于货油舱顶部的中间位置，保证设备的最大外径范围。雷达从货油舱顶部发出电磁波，这些波在碰到货油舱舱底的金属板后反射回来，再被雷达天线接收，获得准确可靠地数据。

另外，为了满足中国船级社钢质海船规范要求，安装在危险气体区域的电器设备和通讯回路应为本质安全型。

4.2.10甲板泡沫灭火系统 4.2.10.1规范要求

根据SOLAS公约的规定：载运闪点超过60°C（闪杯试验，由认可的闪点仪测定）成品油的也货船应符合第10.2.1.4.4和10.10.2.3条的要求以及对液货船的要求，但应安装符合《消防安全系统规则》规定的固定式甲板泡沫系统代替第10.7条所要求的固定式灭火系统[19]。

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