油輪特有系統(tǒng)課件

油輪特有系統(tǒng)民品設計所機裝室二〇一三年十一月二十日1一.油船的發(fā)展

二.油輪定義與主要特點

四.貨油透氣系統(tǒng)三.油船惰性氣體系統(tǒng)六.貨油裝卸系統(tǒng)五.貨油監(jiān)測系統(tǒng)2油輪特殊系統(tǒng)一

油輪發(fā)展

石油是當今世界的重要能源。而在19世紀，歐美國家普遍用鯨油做照明燃料。由于大西洋捕鯨活動過于頻繁，鯨油供應瀕臨枯竭，使得價格暴漲，人們開始尋找其他照明燃料。1852年波蘭藥劑師依格納茨·盧卡西維茨（Ignacylukasiewicz)，發(fā)現(xiàn)自石油中提煉煤油要容易得多。此后，石油工業(yè)進入飛速發(fā)展階段。1859年，美國賓夕法尼亞州泰特斯維爾村鉆出第一口油井，次年產量達到9萬噸，1962年增至27萬噸。這么多的液態(tài)原油如何存儲運輸便成了問題。為此，造船企業(yè)開始研制新船型。1886年7月13日，世界第一艘油輪—“好運”號（Glückauf）首航。該船屬于德國-美國石油公司，全長97米，采用風帆和蒸汽機為動力，可以運輸3000噸石油，用泵和管道系統(tǒng)裝卸，是第一艘具有現(xiàn)代油船特征的散裝油船。第一次世界大戰(zhàn)后，隨著石油產量和運輸量的迅速增長，1967～1975年蘇伊士運河關閉時期，波斯灣到歐美的原油運輸須繞道好望角，也推動了原油船的專業(yè)化與大型化。1928年，德國不來梅Vulkan船廠建成斯蒂爾曼號（C.O.Stillman）油輪，可載原油23060噸。1953年，德國霍瓦特漢堡公司建成蒂娜·奧納西斯號（TinaOnassis）油輪，可載重48000噸。1959年2月，日本吳船廠建成世界第一艘超過10萬噸的油輪—宇宙·阿波羅號1966年12月，日本石川島播磨重工建成世界第一艘超過20萬噸的油輪——出光丸號。

1971年4月，石川島播磨吳船廠建造的日石丸（NissekiMaru）再創(chuàng)紀錄，達到37.2萬噸。1976年至1979年間，法國阿爾斯通公司大西洋船廠（ChantiersdeL‘Atlantique），陸續(xù)建成四艘巴提留斯（Batillus）級油輪，最大載重量為55.36萬載重噸。

1977年8月和12月，曰本日立重工為埃索石油公司，建成兩艘51萬噸級油輪。1978年，瑞典建成一艘49.9萬噸的巨型油輪—納尼號（Nanny）。該船長365米，吃水22.3米，雙軸推進，航速16節(jié)；以其79米的寬度，成為世界上最寬的船。

3油輪的發(fā)展1980年曰本橫須賀市的住友重機械追浜造船所（現(xiàn)為橫須賀制造所）建成56萬噸的海上巨人號巨型油輪。該船長458.45米（創(chuàng)下世界紀錄），舷寬68.86米；滿載吃水24.61米，相當于8層樓；可裝載約410萬桶原油，相當于兩艘30萬噸級油輪。采用住友Stal-LavalAP蒸汽渦輪機，總功率50000馬力，航速13節(jié)。兩伊戰(zhàn)爭期間，薩達姆為了控制伊朗的經濟命脈發(fā)動了襲船戰(zhàn)，“海上巨人”號航經霍爾木茲海峽（StraitofHormuz）時，遭到伊拉克伊拉克空軍的米格-23BK戰(zhàn)機攻擊，沉沒在伊朗卡克島海岸外的淺海海域。2004年3月進入迪拜的干船塢，改裝為浮動儲油船。2010年被拖至印度阿朗拆船基地的淺灘上擱淺。最終化為一堆廢鐵。

1988年，中國大連造船廠建成11.8萬噸穿梭油輪“埃維塔”號，2002年，中國大連造船廠建成我國第一艘30萬噸級VLCC——伊朗·德爾瓦號（IRANDELVAR）

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56萬噸的巨型油輪亞勒維京號，旁邊是27.6萬噸的超級油輪SaudiGlory號。油輪的發(fā)展2.1油船：油船（oiltanker），載運散裝石油及成品油的液貨船，是指建造或為主要在其裝貨處所裝運散裝油類（原油或石油產品）的船舶,包括油類、散貨兩用船，以及全部或部分裝運散裝貨油，并符合《73/78防污公約》附則II所規(guī)定的任何化學品液貨船。2.2油輪特點：因石油為流體，易于揮發(fā)、燃燒、爆炸，因此油船在構造、設備和營運方面具有以下特點：①對防火安全要求嚴格。國際海事組織1978年議定書規(guī)定，載重量2萬噸以上的新造油船，須有惰性氣體防爆設施；為避免貨油或油氣滲漏，貨油艙區(qū)同首尖艙、機艙、泵艙之間，須有隔離艙；機艙須設在尾部，以防止因煙囪火星落到貨油艙區(qū)而引起火災。②貨油艙用1～3道縱艙壁和4～10道橫艙壁分隔，以減少自由液面對船舶穩(wěn)性的影響，也便于不同種類的石油分別裝載。③用專門的油泵和油管進行裝卸，能在幾小時到一晝夜間把全部貨油裝卸完畢；為便于卸凈艙底殘油，設有掃艙管系；④未設專用壓載艙的油船，滿載航行時干舷很小，甲板易于上浪，故常在甲板上架設步橋，以利船員通行。5油輪的定義與特點⑤船體長深比大，彎曲力矩較大，故結構多采用縱骨架式，以增加縱向強度。⑥運輸常為單方向的，回程空放時為保持一定的吃水，須裝載大量壓載水。在到達裝貨港之前，如將含油壓載水排入海洋，會造成嚴重污染。為此，在壓載以前須將油艙洗凈，并將洗艙水存放入專門的污油艙；同時要設置油水分離器以嚴格控制排放壓載水的含油量。1983年10月生效的《1973年國際防止船舶污染公約》要求新造的載重量2萬噸以上的原油運輸船和載重量3萬噸以上的成品油船，須設置專用壓載水艙，新油船必須設有原油洗艙設備。2.3油輪的分類世界造船業(yè)將油輪按載重噸位分為5個級別：1.通用型（1萬噸以下油輪）2.靈便型（一般稱之為1～5萬噸級的油船，3.巴拿馬型（Panamax）：船型以巴拿馬運河（PanamaCanal）通航條件為上限（譬如運河對船寬、吃水的限制），載重噸（DWT）在6～8萬噸之間。4.阿芙拉型（Aframax）：平均運費指數AFRA（AverageFreightRateAssessment）最高船型，經濟性最佳，是適合白令海（BalticSea）冰區(qū)航行油船的最佳船型。載重噸在8～12萬噸之間。

5.蘇伊士型（Suezmax）：船型以蘇伊士運河（SuezCanal）通航條件為上限，載重噸在12～20萬噸之間。6.VLCC（VeryLargeCrudeoilCarrier）：巨型原油船，載重噸在20～30萬噸之間。7.ULCC（UltraLargeCrudeoilCarrier）：超巨型原油船，載重噸在30萬噸以上。6油輪的定義與特點三、惰性氣體3.1惰性氣體作用、功能油船裝載的是易燃易爆的原油或成品油，當貨油艙內的油氣與空氣混合，并達到一定的含氧量后，極易發(fā)生火災和爆炸事故。因而船級社規(guī)范對貨油艙內的氣體置換有明確的要求。對載重量為20000噸及以上的載運閃點（閉杯試驗）不超過60℃的原油船或成品油船，以及所有使用原油洗艙的油船，均應設置惰性氣體系統(tǒng)，惰性氣體的功能如下：1.降低貨油艙內大氣的含量，使艙內大氣達到不能支持燃燒的程度，而使空艙惰性化。2.在航行中使貨油艙內的大氣含氧量（以體積計）不超過8%，并保持正壓狀態(tài)，但需要

排清貨油艙的油氣時除外。3.除有必要排清貨油艙的油氣外，保證在正常作業(yè)中，空氣不進入貨油艙。4.驅除空貨油艙內的碳氫氣，使其后的除氣過程中貨油艙內不致形成可燃氣體。5.甲板總管還與壓載管路連接，以供破艙保護用，但連接管路上必須設置雙道閥門或其它鎖閉裝置。7油輪惰氣系統(tǒng)3.2油艙內可燃氣體發(fā)生爆炸事故的條件分析：(1)可燃石油氣濃度在“爆炸范圍”內；(2)有足夠量的氧氣，艙內氧氣含量在“臨界點以上”；(3)有引火源，其能量達到可燃氣燃燒所需最低點火能量因此，從3方面采取措施防止油艙發(fā)生燃燒爆炸事故：1、控制油艙內可燃石油氣濃度。從圖8-1可知，如能控制可燃氣濃度處于爆炸上限以上的“過濃區(qū)”，或者處于爆炸下限以下的“稀釋區(qū)”，就不會產生燃燒爆炸。實際上，要控制油艙內可燃氣濃度，始終處于“過濃區(qū)”或“稀釋區(qū)”是很困難的，可操作性難度很大。2、控制引火源的產生?？刂苹鹪匆恢笔怯痛瑯O為重視的控制燃燒爆炸事故的措施，但它有許多不定因素，存在很多不可預見情況，特別是由于靜電放電產生的引火源而發(fā)生的燃燒爆炸事故，屢見不鮮。因此，單純依靠控制引火源的產生，并不是最安全可靠的措施，不能完全防止油船發(fā)生燃燒爆炸事故。3、控制油艙內氧氣含量。如能使油艙內氧氣含量保持在“臨界點以下”，使艙內氣體狀態(tài)處于“缺氧區(qū)”，這樣無論可燃氣濃度處于何種狀態(tài)，有引火源也不會產生燃燒爆炸。所以，最簡單也最容易實現(xiàn)的辦法，就是向油艙內充注氧氣含量很少的所謂“惰性氣體”，使油艙內氧氣含量降低到“臨界點”以下，這樣就可保證油船在任何營運狀態(tài)下，油艙內氣體氛圍均處于安全區(qū)。3.3船舶各種營運狀態(tài)惰性氣體充注1.卸油時惰性氣體的充注裝滿油的貨油艙上部空間，無論是否充滿惰性氣體，油氣濃度都是處于過濃油氣區(qū)域，沒有爆炸的可能性。但在卸油時，艙內油氣濃度都有可能進入爆炸范圍之內。因此，在8油輪惰氣系統(tǒng)卸油過程中，應不斷向油艙內注入與卸油量容積相等的惰性氣體，防止空氣流入并保證油艙內總是處于充滿惰性氣體的狀態(tài)。2.航行中惰性氣體的補充無論是滿載或空載，在航行中都有可能由于某些原因使艙內壓力下降到低于大氣壓力，空氣通過呼吸閥流入油艙，即使原來已充滿惰性氣體，但當空氣流入時，由于氧氣濃度升高，有可能進入爆炸范圍。因此在航行中應定期測量艙內氧氣濃度，根據需要向艙內充入惰性氣體，保證艙內氧氣濃度在8%以下。3.貨油艙內壓入和排出壓載水時惰性氣體的充注。4.裝油前惰性氣體的充注。開始裝油時艙內氧氣濃度若在11.5%以上如圖8-2中點G1點，隨著貨油不斷地裝入，石油氣濃度逐漸增加最終達到爆炸上限以上，如圖8-2中M5點，這時，處于“爆炸范圍”以外。然而在裝油過程中，艙內氣體狀態(tài)按G1M5線變化，因此裝油初期一段時間內，氣體狀態(tài)會處于“爆炸范圍”以內。為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，在開始裝油前，油艙內必須充注惰性氣體，使油艙內氧氣濃度在“臨界點”以下，如圖中G點，則裝油過程中氣體狀態(tài)。5.清洗油艙時惰性氣體的充注許多油船爆炸事故發(fā)生在洗艙時，這時由于洗艙噴射高速流動的水或油，可能將艙內構件沖擊下落碰撞產生火花，或者由于噴射液流產生靜電引起油氣燃燒而發(fā)生爆炸事故。因此，開始清洗油艙以前，必須測定所有要清洗的油艙內氧氣濃度，確認氧氣濃度在8%以下，根據使用的洗艙形式不同按下述兩種方法沖入惰性氣體。9油輪惰氣系統(tǒng)6.除氣作業(yè)時惰性氣體的充注油船進廠修理或人進入艙內檢查，必須除氣，使氧氣濃度達到19%以上，可燃氣濃度在0.05%以下，但如油艙內可燃氣濃度在5%以上時，開始用新鮮空氣除氣，艙內氣體變化就要進入爆炸范圍內。因此，首先用惰性氣體置換油艙內石油氣，當油氣濃度達到4%以下狀態(tài)時，再用新鮮空氣置換，這時氣體狀態(tài)不會進入“爆炸范圍”內。10油輪惰氣系統(tǒng)3.4船舶惰性氣體裝置組成及工作原理3.4.1惰性氣體裝置類型1、“煙道氣”式惰性氣體系統(tǒng)：目前油輪上基本都使用煙氣式惰性氣體系統(tǒng)。因其有供氣量大，含氧量一般在4%~5%以下，不需額外消耗燃料，成本低，經濟性高的優(yōu)點。其工作原理是柴油機排出的廢氣經廢氣鍋爐后進入煙道，由風機將其抽出，先通過煙氣抽氣閥進入洗滌塔進行冷卻、脫硫和除塵；干凈的煙氣再經過除濕器去除煙氣中的水份；然后煙氣被風機打入貨油艙，進入貨油艙之前的管路中設有調節(jié)閥、甲板水封裝置、單向閥1等。由于煙氣是從柴油機排出的廢氣中抽取，因而其中的氧氣已基本上被燃燒掉，留下的主要是氮氣，所以是一種惰性氣體。2、

惰性氣體發(fā)生裝置：惰性氣體發(fā)生裝置系統(tǒng)是利用專門的燃燒器燃燒柴油，產生燃氣經洗滌塔冷卻、脫硫、除塵和除濕，而后得到高質量的惰性氣體。這種系統(tǒng)的優(yōu)點是所產生的惰性氣體含氧量低（1%~4%）、二氧化硫少、煙塵少。其缺點是需額外消耗燃油，經濟性差，并要設置專門的燃燒室、燃油泵、燃油柜等設備，造價高。這種系統(tǒng)適用于沒有大鍋爐的成品油輪。3、

組合式惰性氣體系統(tǒng)：這種裝置是惰性氣體發(fā)生裝置系統(tǒng)的改進式，具有多種功能（1）

可用鍋爐的煙氣產生惰性氣體；（2）當鍋爐的排煙含氧量過高時，在燃燒室內進行再燃燒產生含氧量小于5%的惰性氣體；（3）作為惰性氣體發(fā)生裝置，直接燃燒柴油后，得到高質量的惰性氣體。11油輪惰氣系統(tǒng)3.4.2惰性氣體裝置主要設備結構及作用1、

煙氣抽氣閥2、洗滌塔冷卻：在洗滌塔內應盡量使煙氣溫度降低到接近冷卻海水的溫度。脫硫：盡可能除去煙氣中硫的氧化物（SO2、SO3），設計標準要求脫硫率應為90%-95%。除塵：盡量除去煙氣中的煙塵等固體雜質，除塵率90%以上。3、甲板水封：是為防止貨油艙內可燃性氣體，逆流到洗滌塔和鍋爐內的安全裝置。4、鼓風機：一般使用電動離心式風機，風量應保證最大卸油量時油艙內能維持一微小正壓。5、固定式氧氣分析儀（可連續(xù)測定惰性氣體中的氧氣含量）其功用是自動調節(jié)惰氣風機排氣壓力，使惰氣供氣壓力保持恒定。12油輪惰氣系統(tǒng)3.4.3VLCC惰性氣體系統(tǒng)基本原理圖

13油輪惰氣系統(tǒng)四.貨油透氣4.1貨油透氣的作用：油輪的貨油艙在裝入貨油時油艙內的空氣會被擠壓而使貨油艙內壓力增加，封入艙內的惰性體與油氣通過高速排氣閥排出，使油艙內的壓力不超過其本身所能承受的壓力強度。在油船航行中，由于溫度的變化等原因，能使少量油氣、空氣或惰性氣體進出貨油艙?？梢酝ㄟ^透氣裝置使艙內壓力維持在設定范圍，保證安全。而卸貨時則是將惰性氣體送入到各貨油艙內，使貨油艙免受負壓。14貨油透氣系統(tǒng)4.2高速透氣閥作業(yè)：⑴裝載貨油時，使艙內大量油氣或惰性氣體排出，蒸發(fā)氣混合物垂直向上排出，使壓力維持在正常水平⑵真空吸入閥當油船在卸載貨油時，當使用惰性氣體補充時，真空閥應自動關閉，在油船航行中，由于溫度降低艙內負壓超過設定值，可以吸入空氣，吸入口在貨油艙甲板1.5米以上。a.高壓排出15b.高壓排出貨油透氣系統(tǒng)4.3透氣管進出口位置和高度要求由于油船甲板部分為危險區(qū)域，而從透氣管中排出的氣體都含有一定濃度的油氣，因而透氣管的位置和高度是有嚴格要求的，具體要求如下：1.透氣出口位置和高度：⑴采用自由流通排氣方式時，其出口應布置在貨油艙甲板以上，且不小于6m；或當其出口位于步橋范圍以內4m時，則應位于前后步橋以上且不小于6m；⑵采用高速排氣方式時，排氣出口應布置在貨油艙甲板以上且不小于2m處。⑶不管哪種透氣方式，透氣出口均應離開含有火源的圍蔽處所的最近進氣口和開口以及可能構成著火危險的甲板機械和設備的水平距離均不小于10m。2.透氣管進口布置：⑴對裝有惰性氣體的油船，透氣管進口盡可能遠離惰性氣體入口。⑵透氣管進口應自貨油艙的最高部位引出。⑶對于裝有惰性氣體的油船，推薦透氣管進口盡量布置在油艙的中心附近。16貨油透氣系統(tǒng)五.貨艙監(jiān)測隨著船舶自動化程度和對安全航行要求的提高，油船上目前設置了各種形式的貨油艙液位（高位與溢出）、溫度、壓力等.

17貨油監(jiān)測系統(tǒng)5.1雷達式貨油艙液位遙測系統(tǒng)：5.1.1工作原理：是由雷達發(fā)射器發(fā)出電波，到達液體表面后反射到發(fā)射器的接收器，根據電波來回所花費的時間，經過處理可以換算成液貨艙內液位的高度。該系統(tǒng)無任何部件與貨油接觸（油船用雷達發(fā)射器不伸入油艙），能在甲板上對其維修，測量精度高（±5mm），測量不受貨油溫度和密度的影響，且功能齊全。因此，適用于載運各種貨油的貨油艙，特別是大中型油船。功能：雷達貨油監(jiān)測系統(tǒng)的主要功能：貨油艙液位高度；貨油溫度及溫度極限報警；惰性氣體壓力及壓力極限報警；高低液位報警；高高、低低液位報警；貨油質量、貨油體積；單位換算等。5.1.2安裝注意事項：1、注意安裝位置符合“國際航運公會(ICS)-直升機船舶協(xié)同作業(yè)指南”要求。2、注意船體結構是否符合雷達安裝要求。3、對于需要布置加熱盤管的油艙注意符合雷達安裝要求。4、附件焊接工藝符合雷達安裝要求。5、雷達輻射測量底部不要在吸口或者注入口，保證液體穩(wěn)定，測量準確。

18貨油監(jiān)測系統(tǒng)

19貨油監(jiān)測系統(tǒng)2.國際航運公會(ICS)—直升機/船舶協(xié)同作業(yè)指南

20貨油監(jiān)測系統(tǒng)6.1貨油裝卸站布置要求

1、

對于國際航行的油船，貨油裝卸站的設計應符合OCIMF（石油公司國際航運論壇）的要求，其包括了法蘭的標準、通岸接頭的數量、規(guī)格、布置位置要求、閥附件的材料等等，具體應嚴格按照規(guī)范執(zhí)行，下圖為1.6萬~2.5萬噸油輪加油站部分要求說明。21貨油裝卸系統(tǒng)2、裝卸油管之間的間距A及燃油裝注管和貨油裝注管之間的間距B應按表：3、異徑接頭的配置數量應管按表4.1.2。閥、短管及異徑接頭的法蘭應符合B.S.1560（英國標準）或ANSIB16.5（美國國家標準學會）的標準。

22船的噸位/DWTAB注16000~25000≥對不足16000DWT的油船,A應按船的尺寸、裝卸要求及油碼頭的設備具體決定.25001~60000≥≥60001~160000≥大于160000≥船的噸位DWT固定安裝備

用大端小端數量大端小端數量小端數量小端數量16000~25000按貨油總管12″81