船舶冷卻水系統(tǒng)設計指導

1、船舶冷卻水系統(tǒng)設計指導編制大綱:需要補充的內(nèi)容：1,水泵（定速離心泵，變頻泵）；2,溫控閥；3,節(jié)流孔板；4,熱平衡計算的理論公式，溫升熱量水量公式；5,特殊案例的區(qū)分（溫控閥，板冷，變頻泵對整個冷卻系統(tǒng)形式選定的影響；分離封閉式，高低溫混流式，配置變頻海水泵沒有溫控閥的中央式。）6，利用目前的實船進行計算公式的驗證，還有一些經(jīng)驗系數(shù)的反推導（特別是一些廠家自己的經(jīng)驗系數(shù)）7,膨脹水箱；8,補充開發(fā)設計需要的部分，參考船舶管舾裝設計工藝實用手冊前言（目的）以船舶設計實用手冊-輪機分冊-國防工業(yè)出版社為藍本，將其中的冷卻水系統(tǒng)做了進一步內(nèi)容擴展和深化描述，提供給詳細設計人員參考。參考船舶管舾裝設

2、計工藝實用手冊，補充一部分工程計算公式；系統(tǒng)發(fā)展核心：1,穩(wěn)定調(diào)節(jié)；2,節(jié)省能源，余熱循環(huán)利用；3,節(jié)省成本，替代方案的方式；關鍵詞:將冷卻水穩(wěn)定可靠的輸送到需要冷卻的設備中：這個可靠和穩(wěn)定來源于幾個參數(shù)：穩(wěn)定的壓力，穩(wěn)定的流量，穩(wěn)定的溫度，穩(wěn)定的水質(zhì)（這個水質(zhì)包含化學成分穩(wěn)定不結垢，物理成分穩(wěn)定，極少氣泡，氣泡會影響熱交換器的效率）冷卻水系統(tǒng)目錄1, 范圍2, 冷卻水系統(tǒng)的基本形式3, 系統(tǒng)形式的選擇4, 冷卻水系統(tǒng)實例中央冷卻系統(tǒng)熱平衡計算冷卻水系統(tǒng)的主要設備配置要點制淡裝置（造水機）具有冰區(qū)航行船級符號船舶的冷卻水系統(tǒng)特殊要求海5, 水進水閥操縱位置的要求冷卻水系統(tǒng)的溫控閥冷卻水系統(tǒng)的節(jié)

3、流孔板冷卻水系統(tǒng)的泵冷卻水系統(tǒng)的膨脹水箱6,7,8,9,10,11,12,13,冷卻水系統(tǒng)1,冷卻水系統(tǒng)的基本形式冷卻水系統(tǒng)的基本形式見表1,冷卻水系統(tǒng)開式冷卻水系統(tǒng)閉式冷卻水系統(tǒng)常規(guī)冷卻水系統(tǒng)中央冷卻水系統(tǒng)混合式中央冷卻水系統(tǒng)獨立式中央冷卻水系統(tǒng)自流式中央冷卻水系統(tǒng)混合式冷卻水系統(tǒng)注解:(1)，所謂開式和閉式冷卻水系統(tǒng)是指柴油機本身冷卻水系統(tǒng)而言。開式系統(tǒng)是指柴油機本身直接用舷外海水或者江水冷卻。如今除江河小船之外，基本不采用開式系統(tǒng)。海拖(海洋港口拖輪)還在使用海水直接冷卻柴油機。(潛在問題：船內(nèi)海水泄露，在與柴油機連接的彈性管配置不正確時容易出現(xiàn)，已有其他公司的海拖因為這個彈性管破裂造成

4、沉船)(2)，在閉式系統(tǒng)中，柴油機是用淡水冷卻，而淡水在經(jīng)過熱交換器用舷外水冷卻。這減少了對柴油機的腐蝕和對環(huán)境的污染，并提高了可靠性。冷卻水系統(tǒng)。(蒸(3),為使主機以外的其他機械設備均用淡水，且用一個系統(tǒng)進行冷卻，就形成中央冷卻系統(tǒng)。同時，若有部分設備單獨用海水冷卻，則稱混合式汽貨泵系統(tǒng)的真空冷凝器還在獨立使用海水直接冷卻)（4），在柴油機的淡水冷卻系統(tǒng)中，有高溫水回路和低溫水回路。如采用高低溫水的混合來調(diào)節(jié)參數(shù)，則屬于混流式。如高低溫回路各自分開，則為獨立式。（5）,在獨立式中央冷卻水系統(tǒng)中，高溫水熱交換器可以用低溫淡水冷卻（稱為獨立I型），高溫水熱交換器用海水冷卻（稱為獨立II型）。（

5、6）,在獨立式中央冷卻系統(tǒng)（I型）中，對某些船舶，他的中央冷卻器也可以設計為用自流海水冷卻（利用船舶航行的速度），這種稱為自流式中央冷卻系統(tǒng)。返回目錄2, 系統(tǒng)形式的選擇；對柴油機的冷卻水系統(tǒng)形式，各柴油機制造廠都有規(guī)定和推薦（MA麗I瓦錫蘭機型多數(shù)在GUIDE指導文件內(nèi)），設計時應按照廠商推薦的系統(tǒng)并考慮下列因素進行選擇。（1）低速柴油機的冷卻水系統(tǒng)；1） 常規(guī)冷卻水系統(tǒng)和中央冷卻水系統(tǒng)均可選用，兩種系統(tǒng)的優(yōu)缺點對比見表2,船東，特別是大型航運公司，毫無例外選用中央冷卻水系統(tǒng)。出于效率，長期航運費用，常規(guī)維護都是極為有利的。2） 中央冷卻系統(tǒng)中，基本推薦采用獨立式中央冷卻水系統(tǒng)（瓦錫蘭的蘇爾

6、壽柴油機也有推薦采用混流式中央冷卻水系統(tǒng)）。獨立式中央冷卻水系統(tǒng)必須設置高溫水冷卻器，對高溫水的調(diào)節(jié)比混流式穩(wěn)定可靠。3） 對航速較高的集裝箱船，船東提出或者經(jīng)過與船東協(xié)商，可選用自流式中央冷卻水2）系統(tǒng)，以進一步提高航行的經(jīng)濟性。中速柴油機的冷卻系統(tǒng)通常按照柴油制造廠的推薦系統(tǒng)進行設計。大同小異，各個系列的柴油冷卻系統(tǒng)各有特色。大部分中速柴油機制造廠推薦的系統(tǒng)均為主機的中央冷卻系統(tǒng)，同時為保證該系統(tǒng)完全符合預定要求，制造廠還能供應系統(tǒng)的附屬設備（包含水泵，冷卻器等）。所推薦的系統(tǒng)中有混流式中央冷卻水系統(tǒng)，也有獨立式中央冷卻水系統(tǒng)。設計時必須符合柴油機制造廠的推薦系統(tǒng)。3） 全船動力裝置冷卻水

7、系統(tǒng)；1, 低速機動力裝置：a,常規(guī)冷卻系統(tǒng)，除了為主機設置缸套淡水冷卻泵，海水冷卻泵；另外需要為輔助柴油機、空壓機、空調(diào)、冷藏、大氣冷凝器、真空冷凝器等裝置配置海水泵；b,中央冷卻系統(tǒng)，應設計成包括主機在內(nèi)的整個動力裝置的中央冷卻水系統(tǒng)，所有設備均用淡水冷卻，包括輔助柴油機、空壓機、空調(diào)、冷藏、大氣冷凝器、真空冷凝器等裝置；（如今因為真空冷凝器只是在裝貨卸貨時開啟，使用頻率較低，故設置真空冷凝器為獨立的海水冷卻，降低淡水冷卻的系統(tǒng)負荷和成本）2）中速機動力裝置：a,主機采用制造廠推薦的獨立的中央冷卻水系統(tǒng)，而輔助柴油機和其他機械設備用各自的冷卻系統(tǒng)（案例：半潛船,主機獨立一套，輔助設備獨立一

8、套，各自分開）b,包括主機在內(nèi)的所有機械設備設計成整套中央冷卻水系統(tǒng)，（案例：目前凝析油輪，所有設備采用統(tǒng)一的中央板冷，并且高低溫混流，要點是平衡主機和輔助設備之間的水量和出口水壓)常規(guī)冷卻系統(tǒng)中央冷卻系統(tǒng)優(yōu)點(1)主機僅需設置兩套冷卻水泵，海水冷卻泵，缸套水冷卻泵；(2)管路系統(tǒng)簡單；(3)初始投資較低(1) 用海水冷卻的冷卻器僅需一套(1只，或者2只)(2) 其他冷卻器均用淡水冷卻，材料要求低，因而價格低；(3) 需要耐腐蝕的海水管路短；(4) 、冷卻器維修量?。?5) 傳熱效果好；缺點(1)所有冷卻器都用海水冷卻，因此維修量大；(2)需要另外配置其他機械設備用的海水冷卻泵；(3)需要耐腐

9、蝕的海水管路長；(1) 有3個冷卻回路，因而需要設置3套冷卻水泵；海水冷卻泵,低溫水冷卻泵,局溫水冷卻泵；(2) 初始投資局；返回目錄3, 冷卻水系統(tǒng)實例；手上的實船案例：同樣的系統(tǒng)有細微的差別T0RM11.4領：獨立式中央冷卻水系統(tǒng)；0K凝析油船：混流式中央冷卻水系統(tǒng)OK5萬噸半潛船：分別獨立式中央冷卻水系統(tǒng)0KHAFNIA75000(有發(fā)電機缸套水為主機停車暖缸)：獨立式中央冷卻水系統(tǒng)海工拖船：直接海水冷卻的系統(tǒng)；0K海工船，中央冷卻水系統(tǒng)0K集裝箱船；自流式冷卻水系統(tǒng)返回目錄4, 中央冷卻系統(tǒng)熱平衡計算；冷卻海水然損失,在初步熱平衡計算之后，在中央板冷熱交換功率和中央冷卻水泵排量，主泵排

10、量理論值的基礎上，按照規(guī)格書要求百分比的量進行訂貨。（1）熱平衡計算的基本公式（用于理論計算足夠，這個階段不用考慮系統(tǒng)的自把整個系統(tǒng)當成對外完全熱絕緣）；HQ*C其中：溫升/溫降訂-度（C）熱交換量H-千卡（kcal）介質(zhì)流量Q-千克/小時（kg/h）介質(zhì)比熱C-千卡/千克*開（kcal/kg*k）單位換算常數(shù)：1kW=860kcal/h淡水密度1000kg/m3海水密度1025kg/m3這個公式用于熱平衡計算的總表格，屬于理論計算（2）計算步驟，冷卻系統(tǒng)形式確定后，需要進行熱平衡計算。步驟如下：1) 確定流程圖；（或者是冷卻系統(tǒng)流向圖）2) 將主機及其他設備的已知參數(shù)輸入流程圖；3) 輸入環(huán)

11、境參數(shù)；（通常規(guī)格書定義的參數(shù)）4) 進行第一次預算，初步確定其余參數(shù)；5) 初步確定配套設備的規(guī)格；6) 由中央冷卻制造廠進行詳細設計(通常是板冷廠家計算)，最終確定冷卻器等配套設備的規(guī)格；對于中央板冷的污垢系數(shù)看規(guī)格書要求，通常設置在15%7) 注意：因為海水在溫度上升時，鹽析現(xiàn)象加重，為避免過快的鹽析，板冷的海水出口計算溫度通常選在44C及以下。(3)計算實例；(計劃采用現(xiàn)有船型：凝析油船)(4)計算要點；1) 各個關鍵點的溫度值選擇：需要控制中央板冷海水出口的溫度防止鹽析發(fā)生，鹽析溫度范圍在50C到55c另，為了機械部件冷卻熱應力正常，柴油機的淡水進出口溫差控制在10C到15C之間，具

12、體以廠家指導文件為準。2) 主機及各機械設備的熱交換量及冷卻水流量可按照設備廠家規(guī)定。3) 軸系中間軸承的熱交換量取主機功率的0.5%-1.0%。4) 海水溫度32C(除非規(guī)格書另外指定，或者有專門的冬季工況要求)，低溫冷卻淡水溫度為36C(除非主機廠家有特殊要求，MANJI指導文件建議實際調(diào)試盡可能低),5)中央冷卻器，海水冷卻泵及低溫淡水冷卻泵的配置有幾種方案，見表：中央冷卻器海水冷卻泵低溫淡水冷卻泵常用方案12X50%3X50%3X50%常用方案II2X100%2X100%2X100%常用方案III2X50%或者1X100%2X100%+1X?或2X100液速或2X50%+1X50/10

13、0變速2X100%+1X?注意：變速泵因價格問題較貴，除非船東指定，船廠一般不做推薦。返回目錄5,冷卻水系統(tǒng)的主要設備配置要點（1）冷卻器通常，在常規(guī)冷卻系統(tǒng)中多采用管殼式冷卻器（也有部分采用板式冷卻器），而在中央冷卻系統(tǒng)中則采用板式冷卻器，但是自流式冷卻器為管殼式。其他設備中的冷卻器（如齒輪箱滑油冷卻器，大氣冷凝器，制冷機組冷凝器等）均采用管殼式。1） 板式冷卻器船舶設計時通常由板式冷卻器廠家對其進行計算和選型（板數(shù)，流動形式，阻力，液泵所需功率等）。由于所選的板數(shù)，流動形式與液流阻力、所需液泵的功率有密切關系，而板數(shù)多少與價格相關，阻力大小影響營運費用，故此用戶向板冷制造廠家提供有關參數(shù)（

14、發(fā)熱交換量，進出口參數(shù)，介質(zhì)流量）后，制造廠有責任進行計算并作出最佳選擇，然后交給設計部門和船廠認可。對冷卻介質(zhì)為海水的板式冷卻器，板材為鈦合金。而非海水則用不銹鋼AISI316(AmericanIronandSteelInstitute2） 管殼式冷卻器通常，由該設備制造廠進行計算，選型（流向）。但在估算冷卻面積時可用下述公式A3QWh*t其中A-管殼式冷卻器冷卻面積（m）QW-熱交換量（KWn-清潔系數(shù)（另稱污垢系數(shù)）0.85-0.9h-傳熱系數(shù)（W/m*K）對淡水冷卻器h=3500-4000對滑油冷卻器h=256-410對各個管殼式冷卻器廠家來說，h的數(shù)值不同，可以用最終結果和系統(tǒng)參數(shù)反

15、推廠家的h系數(shù)。t-對數(shù)平均溫差（K）,計算公式如下:tZt'(t'2-t2)2.31g*2Alt2t丁多數(shù)管殼式熱交換器按照混合流設計，上述公式中：t'1-被冷卻介質(zhì)出口溫度C)t'2-被冷卻介質(zhì)進口溫度C)t2-冷卻介質(zhì)出口溫度(C)ti-冷卻介質(zhì)進口溫度C)At也可以用其他公式計算：tt'2t'i八22t'i-被冷卻介質(zhì)進口溫度C)t'2-被冷卻介質(zhì)出口溫度(C)t2-冷卻介質(zhì)進口溫度(C)ti-冷卻介質(zhì)出口溫度(C)(2)冷卻水泵1) 對常規(guī)冷卻系統(tǒng)，不論海水冷卻泵，低溫淡水冷卻泵，高溫淡水冷卻泵均以1+1形式配置，即一臺

16、常用，一臺備用。2) 對中央冷卻系統(tǒng)，冷卻水泵的配置見前表格。3) )缸套水預熱器缸套水預熱器可用蒸汽(有輔助鍋爐)，熱水(可以用發(fā)電機缸套水)電等方式。1) MANS速機要求缸套水出口溫度最低為50C,預熱水量最少是10流套水冷卻泵排量，加熱器加熱能力是主機L1點功率的1%在這種情況下能使主機缸套水在12H內(nèi)升溫35C。2) SULZER嗨級要求缸套水出口溫度最少為60C,預熱水量為5%T套水冷卻泵排量。對加熱器的加熱能力則與加熱時間和環(huán)境溫度有關。預熱時間一般為6H,環(huán)境溫度40C,加熱能力為每缸9KW(4) 膨脹水箱閉式冷卻系統(tǒng)均應設置膨脹水箱，安裝在一定高度，用以保持冷卻淡水泵吸入口正

17、壓頭以及補充管路淡水泄露損失和熱膨脹。柴油機制造廠對各型柴油機所需要的膨脹水箱的容量和安裝高度均有具體規(guī)定，設計系統(tǒng)時注意查閱廠家最新的指導書。(5) 海水箱(海底門)1) 至少需要設置兩只海水箱，布置于兩舷，且盡可能低；2) 對需要進入淺水道的船舶可增加一個高位海水箱；3) 僅用一個海水箱就能滿足所有用水需求；4) 每個海水箱應設置空氣管(根部安裝截止閥)，空氣管口應伸出艙壁甲板，海水箱進水格柵上下的船體外板可開4個流沙和透氣的小孔；5) 每只海水箱需要裝設蒸汽和壓縮空氣沖洗管，對準格柵，壓縮空氣壓力可為2-4bar;6) 海水箱內(nèi)部應裝置防腐蝕鋅塊；7) 有冰區(qū)加強入籍符號的船舶，海水箱要

18、求見冰區(qū)的特殊要求返回目錄6,制淡裝置（造水機）（1） MAN氐速機1 ）實際可用熱量計算QJw=°.87Qli*qjw%*Kp其中Qw實際可用熱量（KWQ-L1點的缸套水熱交換量（見主機說明書）（KWqjw%-SMC町或優(yōu)化點0的缸套水熱交換量修正系數(shù)（見主機說明書）；及-CSR寸缸套水熱交換量的修正系數(shù)（見主機說明書）；0.87-考慮各種環(huán)境溫度及主機設計的綜合修正系數(shù)。2 ）實際需要熱量計算當指定制淡量后，可求出實際需要的熱量Q'jwMfQJW0.03其中Q'JW實際需要熱量（KvyMjw-船舶建造規(guī)格書規(guī)定的制淡量（t/24H,噸每天）0.03-轉(zhuǎn)化系數(shù)。實例

19、：5萬噸半潛船,主發(fā)電機2X8L32,3840X2=7680KW造水18t/24h，實際需求熱量540KW寸比功率占比540/7680=7.03%估算數(shù)值是30長產(chǎn)生一噸水，在設備訂貨估算時可用30KW1U33KW生1噸水來估算造水機。（這個經(jīng)驗數(shù)值對于低速機和中速機一樣適用，用于訂貨快速計算適用，當然還是需要公式來校驗和廠家依據(jù)設備本身的性能進行校準3 制淡系統(tǒng)的設計按照MAN的推薦，當Qjw<50%*Q*qw%f,制淡裝置僅能在主機負荷50%以上時使用，當Qjw>50%*Q*qjw%寸，應在制淡裝置缸套水出口處設置一溫度控制閥。SULZE低速機設1實際可用熱量計算Qjw=QRX

20、*NRX*10其中Qjw-實際可用熱量（KWqx-在CMCR|3|3RX）點的缸套水熱交換比率（見主機說明書）（W/kWNRx-CMC（的功率（kW4 實際需要熱量計算依據(jù)指定的制淡量，可求出實際需要的熱量QjwQ'jw0.032其中Qjw實際需要熱量(KWMjw-船舶建造規(guī)格書規(guī)定的制淡量(t/24H,噸每天)0.032-轉(zhuǎn)化系數(shù)。5 )制淡系統(tǒng)的設計按照SELZE施薦，當QjW<40%Q時，僅能在主機負荷50%Z上時使用；當Qjw在實際可用熱量的40%上(最高只能到85叨時，應在缸套水進制淡裝置處裝設溫度控制閥o(3)造水機的安裝問題：設備廠家對造水機的安裝，特別是將噴射泵組

21、合在機體內(nèi)的造如果機艙布置確實水機的安裝高度有范圍限制，主要考慮噴射泵的排放背壓問題。存在困難，需要在訂貨時向廠家提出，讓廠家修改設備滿足較高的排放背壓。返回目錄7,具有冰區(qū)航行船級符號船舶的冷卻水系統(tǒng)特殊要求(1)對具有漂流浮冰區(qū)加強符號的船舶(CCS/lceClassB,GL/E,LR/ID,DNV/ICE-C等)一般無特殊要求，但是：1) 入GL級的E級冰區(qū)加強應做到：a.一只海水箱的進水口應盡可能位于船中心線上，并盡可能靠后；b.機器裝置的海水排出管，也應以同樣管徑接一路到海水箱頂部。2) 入DNV的ICE-C級冰區(qū)加強的船舶，應做到:a.一只海水箱應位于接近船中心線處，并盡量靠后；b

22、.至少一只海水箱有足夠高度，以使冰積聚在泵吸口以上；c.冷卻海水排出管，也應以同樣管徑接一路到至少一只海水箱；(2)對具有按照1985年芬蘭-瑞典冰級規(guī)則的IC符號以上的船舶(CCS/IceClassB3以上，GL/E1以上，LR/IC以上，DNV/ICE-C以上)，至少一只海水箱應符合以下要求；1) 海水箱的進口應盡可能位于接近船中心線處，且盡可能靠近船尾；2) 海水箱應有足夠的高度，以使冰塊積聚在泵吸口以上。推薦為公式：min1.53 £其中in-海水箱最小高度(0)仙海水箱容積，見以下表述“3)”(0)吸水口的位置應位于離海水箱頂1/3高度下。3) 海水箱應有足夠大容積；每75

23、0K儂動機功率應配約1m3的海水箱容積(此處發(fā)動機功率為主機功率加上船舶營運所必須的副發(fā)動機功率)4) 海水箱海水進口格柵的流通面積不小于進水管截面積的4倍；5) 發(fā)動機冷卻海水排出管也應以同樣管徑也應以同樣管徑接至海水箱頂部；6) 根據(jù)需要，海水箱上部可設有融冰加熱盤管或蒸汽；7) 根據(jù)需要，可利用壓載水作為冷卻水；返回目錄8) 海水進水閥操縱位置的要求依據(jù)SOLA的要求，對周期無人值班的機器處所，海水進水閥的操縱位置應位于一定的高度。其位置應使機艙因海水總管破損，而浸水后輪機員有足夠的時間達到操縱位置進行海水閥的關閉操作。為符合這個要求，需進行浸水計算，以確定操縱位置的高度。此項要求已列入

24、各船級社的審查范圍。各船級社具體要求是：（ 1） 浸水時間，DNV?船級社可以接受以10min進行計算，而LR等船級社則要求30min。（ 2） 浸水速率按照海水總管最大橫截面的重力浸水；（ 3） 海水進水閥的操縱形式可以是手動式，也可以是電動式，液動式，氣動式。（ 4） 具體的計算方法和步驟如下：1 ）簡單計算法；a.先算出船級社要求的10min或30min的浸水量；W=T*A*0K其中w-海水浸水量（n）T-浸水時間（10min或者30min）A-海水總管最大橫截面積（卅）夏季載重水線與海水總管的位差（mK-閥的流量系數(shù)（蝶閥為0.3）c.于大于2）詳細計算法a.計算公式;2JMS*1-h

25、f_ IHob.按照機艙容積高度曲線，查出10min或者30min浸水量W的高度h海水進水閥操縱位置的高度只需要等h,一般在某個平臺甲板上其中T浸水時間（s秒）W-在浸水時間T內(nèi)的浸水量（vm）S海水總管最大橫截面積（成F-無因子浸水系數(shù)（0.62）hf-在浸水時間T內(nèi)機艙中浸水的高度（成H-夏季載重水線與海水總管的位差（mmb.根據(jù)上述公式，用逐次計算法算出時間，時間T與浸水量的關系曲線；c.根據(jù)機艙的容積-高度曲線，查出10min或30min浸水的高度；d.海水進水閥操縱位置的高度，應等于或大于上述計算高度；上述兩個公式均被船級社認可。第一公式較為保守，在于簡單。第二公式較為正確。返回目錄

26、9,冷卻水系統(tǒng)的溫控閥；對于整個冷卻系統(tǒng)的方案考慮，系統(tǒng)動力源，熱交換源頭，還有調(diào)節(jié)手段對設備的配置影響很大。例如：在海水冷卻泵是變頻泵的時候，淡水側(cè)的中央溫控閥就可以不采用，因為同時布置兩種溫度調(diào)節(jié)措施對淡水側(cè)的溫度穩(wěn)定不利。如果在海水泵是定速離心泵時，淡水側(cè)的中央需要配置三通溫控閥。在系統(tǒng)局部熱量交換和調(diào)節(jié)方案需要參考主機廠家的推薦，MANT瓦錫蘭各有特色。（1）MAN氐速主機和中速機的組合方案大多是高低溫物理分離的獨立冷卻方案，高低溫各自有循環(huán)泵，熱交換器，還有溫控閥，好處在于易于調(diào)節(jié)和運行穩(wěn)定。（2）瓦錫蘭的中速機組會采用高低溫水混流調(diào)節(jié)的方案，沒有專門的缸套水冷卻器，高溫水通過高低溫

27、混流閥來進行熱量交換，屬于物理混流手段，在混流點，部分低溫水混入高溫水，混流后降低溫度的高溫水回到機組缸套繼續(xù)冷卻，在混流點調(diào)節(jié)出去的高溫水混入低溫水經(jīng)過熱交換器冷卻。高低溫混流調(diào)節(jié)的難點：在于進入混流點之前的高低溫水的壓力對比，個人建議混流點之前的低溫水壓力要高出高溫水壓力，調(diào)節(jié)手段通過設置節(jié)流孔板產(chǎn)生壓降，建議從O.lbar的壓力降開始逐步調(diào)節(jié)。（關于節(jié)流孔板的計算見后續(xù)章節(jié)）（1）溫控閥用到的一個基本計算公式：熱量，水量，溫升/溫降公式Q二C*M*T其中：Q-吸收或交換的熱量（J）C-介質(zhì)比熱（J/kg）M-介質(zhì)質(zhì)量（kg）T-溫升/溫降注明；這個公式可以用于三通溫控閥的水量分配計算；也

28、可以用于冰區(qū)海底門的回水保溫水量分配計算，此時將冰區(qū)海底門看做是一個大號的三通溫控閥，通過控制回水的量來控制海底門的保溫溫度；(2) 溫控閥的形式簡介；(本節(jié)主要介紹三通型)1)從動力形式分為：電驅(qū)動和自力式a. 電力驅(qū)動：驅(qū)動裝置可以布置在閥體上部，或者下部；對于三通形式可以和廠家確認我們需要的閥盤初始位置，如果對于斷電后的初始位置有強制歸位要求，需要訂貨時和廠家明確，需要增加機械的蓄力裝置幫助歸位；b. 自力式：閥盤是由溫包內(nèi)的液體的熱脹冷縮來驅(qū)動的，因為溫包初始容積較為固定，自力式的調(diào)節(jié)范圍很窄，訂貨時需要和廠家確定溫度調(diào)節(jié)的點來定上下浮動范圍。部分有獨立溫包探頭廠家的產(chǎn)品在安裝時對溫包

29、驅(qū)動裝置的上下方位有嚴格要求，在生產(chǎn)設計時需要特別注意，例如艙柜加熱的蒸汽二通溫控閥，溫包驅(qū)動頭大多是在閥體下方，并且溫包探頭于閥體之間有長度要求，這個長度在確認圖時需要注意選定。有少數(shù)廠家的自力式三通溫控閥，驅(qū)動溫包和溫包探頭都集成在閥體內(nèi)，例如瓦錫蘭提供的高低溫混流三通溫控閥。注意：除非柴油機廠家堅持選用，在中央型系統(tǒng)中，在混流點的三通溫控閥不選用全部內(nèi)部集成形式的，它對溫度調(diào)節(jié)的反應較為遲鈍，而且受到中央系統(tǒng)內(nèi)其他設備的工況影響。但是可以用在分流點的三通溫控閥選用，例如瓦錫蘭機組內(nèi)集成的分流三通溫控閥。(3) 溫控閥的流量和壓力降：因為各個廠家的專利形式不同，溫控閥的內(nèi)腔不同，所以各廠家

30、的流量和壓降曲線不同。具體系統(tǒng)位置采用的溫控閥對應的流量適用性和壓降適用性需要向廠家詢問，或者查詢廠家提供的流量壓降曲線。但是基本確定的是隨著閥體內(nèi)流量的上升，溫控閥產(chǎn)生的壓力降也會上升。10，冷卻水系統(tǒng)的節(jié)流孔板1) 節(jié)流孔板的原理：管道前后壓差較大時，通常采用增加節(jié)流孔板的方式，原理是：流體在管道中流動時，由于孔板的局部阻力，使得流體的壓力降低，能量損耗，該現(xiàn)象在熱力學上稱為節(jié)流現(xiàn)象。此方式比采用調(diào)節(jié)閥簡單，但是必須選擇得當，否則，液體容易產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象，影響管道的安全運行。2) 汽蝕現(xiàn)象：節(jié)流孔板的作用，就是在管道適當?shù)牡胤綄⒖讖阶冃?，當液體流過縮口，流束會變細或收縮。流束的最小橫斷面出現(xiàn)

31、在實際縮口的下游，稱為縮流斷面。在縮流斷面處，流速是最大的，流速的增加伴隨著縮流斷面處壓力的大大降低。然后，當流束擴展進入更大的區(qū)域，流速下降，壓力增加，但是下游的壓力不會完全恢復到上游的壓力，這是由于較大內(nèi)部紊流和能量消耗的結果。如果縮流斷面處的壓力pvc降到液體對應溫度下的飽和蒸汽壓力pv以下，流束中就有蒸汽和溶解在水中的氣體逸出，形成蒸汽與氣體混合的小氣泡，壓力越低氣泡越多。如果孔板下游的壓力p2仍低于液體的飽和蒸汽壓力，汽泡將在下游管道繼續(xù)產(chǎn)生，液汽兩相混合存在，這種現(xiàn)象就是閃蒸。如果下游的壓力恢復到高于液體的飽和蒸汽壓力，汽泡在高壓作用下，迅速凝結而破裂，在汽泡破裂的瞬間，產(chǎn)生局部空

32、穴，高壓水以極高的速度流向這些原本汽泡占有的空間，形成一個沖擊力。由于氣泡中的氣體和蒸汽來不及在瞬間全部溶解和凝結，在沖擊力作用下又分成小汽泡，再被高壓水壓縮凝結，如此形成多次反復，并產(chǎn)生一種類似我們可以想象的砂石流過管道的噪音，此種現(xiàn)象稱為空化。管道材料表面在水擊壓力作用下，形成疲勞而遭到嚴重破壞。我們把汽泡形成、發(fā)展和破裂以致材料受到破壞的全過程稱為汽蝕現(xiàn)象。（3） 閃蒸和空化：閃蒸和空化的主要區(qū)別在于汽泡是否破裂。存在閃蒸現(xiàn)象的系統(tǒng)管道，由于介質(zhì)是汽水兩相流，介質(zhì)比容和流速成倍增加，沖刷表面磨損相當厲害，其表現(xiàn)為沖刷面有平滑拋光的外形。閃蒸也產(chǎn)生噪音和振動，但其聲級值一般為80dB以下，

33、不超出規(guī)范規(guī)定的許可范圍。空化則不同，汽泡破裂和高速沖擊會引起嚴重噪音，管道振動大，在管道表面極微小面積上，沖擊力形成的壓力可高達幾百甚至上千兆帕，沖擊頻率可達每秒幾萬次，在短時間內(nèi)就可能引起沖刷面的嚴重損壞，其表現(xiàn)為沖刷面會產(chǎn)生類似煤渣的粗糙表面。而且，由液體中逸出的氧氣等活性氣體，借助汽泡凝結時放出熱量，也會對金屬起到化學腐蝕作用。不管是閃蒸還是空化，都會對管道造成不同程度的損害，對安全運行不利，因此，選擇節(jié)流孔板時應避免這種兩種情況的發(fā)生。由于孔板下游的壓力往往高于液體的飽和蒸汽壓力，因此，選擇節(jié)流孔板時最主要是防止空化的產(chǎn)生。（4） 防止流體產(chǎn)生汽蝕的方法：對于汽蝕，沖刷面換用高級材料

34、不是徹底解決問題的辦法，控制縮流斷面處的壓力pvc，保持該壓力不低于液體的飽和蒸汽壓力pv,才是防止汽蝕產(chǎn)生的一項根本措施。對于壓降較大的管道，可通過多級降壓，確保介質(zhì)經(jīng)過每一個縮流斷面時壓力都大于液體的飽和蒸汽壓力。（對于冷卻水系統(tǒng)而言是低壓系統(tǒng)，一般不會遇到多級的要求）5）節(jié)流孔板的計算：節(jié)流孔板的計算一般是設計孔板的孔徑d,孔板級數(shù)n使流量Q實現(xiàn)么p的壓降，多級節(jié)流孔板的選擇計算是為了避免汽蝕現(xiàn)象。為了計算節(jié)流孔板的壓差，需要引入新的概念一一阻塞流壓差pso當孔板兩端的壓差p增加時，流量qm也增加，當壓差p增大到一定數(shù)值時，縮口處的壓力pvc下降到流體飽和蒸汽壓力pv以下，一部分流體汽化

35、，管道流量不再隨壓差增加而增加，即形成所謂阻塞流現(xiàn)象。此時，孔板兩端的壓差稱為阻塞流壓差4ps。當節(jié)流孔板的實際壓差小于其對應的ps時，就可避免閃蒸或汽蝕的發(fā)生。當管道兩端壓差較大時，可采用多級減壓，但是每一級節(jié)流孔板的實際壓差p均應小于本級入口對應的ps。根據(jù)文獻，多級節(jié)流孔板的壓降按照幾何級數(shù)遞減，當?shù)谝患壒?jié)流孔板的壓降為pl時，第二級孔板減壓至p1/2,第三極孔板減壓至p1/22,第四級孔板減壓至p1/23,。，第n+1級孔板減壓至p1/2n，直減到末級孔板后壓力接近所需要的壓力為止。1)孔板級數(shù)確定；當孔板前后壓差增大，達到臨界值水發(fā)生閃蒸，由于水中攜帶蒸汽，此時水流已經(jīng)不是不可壓縮流

36、，而是變?yōu)榭蓧嚎s的汽液兩相流。此時通過孔板的流量不再隨孔板前后的壓差增大而增大，從而形成阻塞流現(xiàn)象。此時孔板兩端的壓差稱為阻塞壓差么pm當節(jié)流孔板的實際壓差么p小于其對應的pm時，可以避免汽蝕的發(fā)生。當管道兩端壓差較大時，可采用多級減壓，但是每一級節(jié)流孔板的壓差要小于本級對應的阻塞流壓降。Pm=FL25Ff*PwFf二0.960.28Jpv/pc其中：pm-當前阻塞流壓差MPaFf-臨界壓力比系數(shù)P-孔板進口壓力，（MPaR-水的熱力臨界壓力（=22.5MPaFl-壓力恢復系數(shù)，取值0.9Pw-相應設計溫度下的飽和蒸汽壓力（MPaR-縮流斷面處壓力（MPa多級孔板壓力的幾何遞減公式：p=Ap1

37、+Ap2+Ap3+pn其中：p仁2*p2=4*p3=2n-1*pn2）孔板孔徑計算：根據(jù)化工部工藝系統(tǒng)工程設計技術規(guī)定（HG/T20570-95）和電力部火力發(fā)電廠汽水管道設計技術規(guī)定（DL/T5054-1996）1421.6*Gdk晨一P的規(guī)定，水管的節(jié)流孔板孔徑按下式計算：其中：dk-孔板孔徑（mr）G-管道通過孔板的流量（t/h）P-管道當前工況下的密度（kg/m3）p-孔板前后壓差（MPa從上式可知，dk4反比與壓降，若設計多級孔板，第一級壓降對應Apl,常規(guī)第二級壓降對應p1/2,第三級對應p1/22,第n+1級對應p1/2n,第二級孔板尺寸對應dk214,第三級孔板尺寸對應dk（2

38、2）1/4,第n+1級對應dk（2n）1/4,直至最后一級孔板后壓力接近所需壓力。3）孔板厚度的計算（對于低壓系統(tǒng)的微量調(diào)節(jié)孔板，厚度可以直接參考管道密封墊圈的厚度）5*叭？'*計算公式：其中：Sc-孔板厚度（mr）p-孔板前的滯止壓力，為設計壓力（MPa（Tl為鋼材在設計溫度下的許用應力（MPaK-孔板結構系數(shù)（法蘭式取0.45,焊接式取0.6）-孔板結構系數(shù)（取0.85）Di-主管道內(nèi)徑（mr）（6）瓦錫蘭中速機：廠家一般會有推薦節(jié)流孔板的孔徑，用于每臺機組的低溫水和高溫水的調(diào)節(jié)，并且是采用可調(diào)節(jié)流孔板的形式；（另有廠家推薦圖用于船廠參考制作F圖）強回目錄11,冷卻水系統(tǒng)的泵(1)

39、冷卻系統(tǒng)水泵：核心動力多為離心泵。(2)對于內(nèi)河船舶：對于主機單機功率超過370KV；均應設置1臺獨立動力的備用冷卻水泵，且管路布置應能保證該泵向任何一臺主機供水，也可以由具有足夠排量不抽取含油介質(zhì)的其他水泵替代；(3) 水泵主要參數(shù)選定：壓頭，排量，吸高；1) 工作壓頭：可以參考主機廠家的guide指導，適當加上中央板冷的壓力降；例如11.4萬噸，MANU薦0.25MPa但是考慮板冷壓降，中央冷卻水泵選用0.3MPa的；2) 排量：在熱平衡計算的最大工況下，計算理論結果；3) 吸高：對系統(tǒng)靜水壓頭有影響，防止出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象，不過目前大多數(shù)廠家的參數(shù)滿足我們的系統(tǒng)靜壓頭，膨脹水箱的設置已滿足；(

40、4) 選型：在規(guī)格書沒有明確要求時，系統(tǒng)核心的動力泵通常為定速離心泵。對于規(guī)格書明確要求選用變頻泵時，注意一點：中央型熱交換器兩側(cè)的系統(tǒng)不能同時采用變頻方案，一般是海水側(cè)采用變頻，淡水側(cè)采用定速離心泵保持淡水側(cè)系統(tǒng)穩(wěn)定；而且整套系統(tǒng)采用變頻泵方案之后，淡水側(cè)的中央溫控閥可以取消。(5) 變頻泵基本計算：一臺離心泵，當它的轉(zhuǎn)速改變時，其額定流量、揚程和軸功率都將按一定比例關系發(fā)生改變。表現(xiàn)為，變速時，離心泵的特性曲線也是變化的，不再固定在一個曲線上分析取點了。目前,采用變頻調(diào)速電機來實現(xiàn)離心泵的變速，按照下列公式估算相應參數(shù)。比例定律的表達式：配合泵廠家的變頻泵曲線表使用;Q1/Q2二n1/n2

41、H1/H2=(n1/n2)N1/N2=(n1/n2)式中,Q、HkN表示泵的額定流量、揚程和軸功率下標1,2分別表示不同的轉(zhuǎn)速n表示轉(zhuǎn)速注意：對于兩用一備的變頻泵使用方案，建議兩臺變頻泵轉(zhuǎn)速同步調(diào)整，維持兩臺泵出口壓力平衡。還有計算時注意考慮管路和板冷的壓力損失，確保足夠水量經(jīng)過板冷，防止板冷的海水側(cè)溫度過高表面結鹽，一半是不超過45攝氏度。（6）中央型冷卻系統(tǒng)的泵：（凝析油船）對于中央型冷卻系統(tǒng)，一套中央板冷對應兩套動力源頭，柴油機的機帶泵，輔助設備的冷卻水泵，這時，盡可能選用兩者的壓頭一致，最好特性曲線也一致（此點存在困難，畢竟泵葉曲線不同），降低兩套動力源頭的相互干擾，以及為局部壓力調(diào)整

42、帶來方便；（7）中央型冷卻系統(tǒng)的泵和中央板冷的布置：1）MANO推薦系統(tǒng)中，泵是布置在中央板冷的前端；2）而瓦錫蘭的推薦中，泵是布置在中央板冷后端；（8）冷卻水泵估算：對于柴油機本身不帶冷卻水泵，又無明確要求，冷卻水泵可以按照柴油機帶走熱量進行估算；注意：此處的泵排量計算是正對主機專用冷卻泵，不是中央系統(tǒng)的水泵，所以，這里的計算不能作為中央系統(tǒng)泵的設計依據(jù)；a.QfKQh * ge*C* tA ti*淡水冷卻泵排量Q (m/h ),公式如下:Ne*BQ-淡水冷卻泵排量mK冷卻水帶走熱量的百分率，一般為：低速級20哪IJ25%中速機15%至IJ20%高速機10%iij15%Q-燃料的低發(fā)熱值，k

43、J/kg,取42700kJ/kgge-主機燃油消耗率，kg/(kW*h)M-主機額定功率，kWB-裕度系數(shù)，取1.2到1.3;c-淡水比熱容，kJ/(kg*K)取4.18kJ/(kg*K)p-淡水密度，kg/m3,取1000kg/m3;11-淡水進主機的溫度，Ct2-淡水出主機的溫度，C主機專用淡水泵的總壓頭一般取值0.147MPa至U 0.196MP的套和活塞都用淡水冷卻時，取值0.29MPa至ij031MPab.海水冷卻泵排量Qs;返回目錄12,冷卻水系統(tǒng)的膨脹水箱排放系統(tǒng)中的空氣；使系統(tǒng)中淡水有膨脹余地；向系統(tǒng)補充因蒸發(fā)和泄漏損失的水量；保證泵有足夠的吸入壓頭和方便投放化學藥劑對冷卻水進行處理。重要：為整個系統(tǒng)的壓力循環(huán)設置一個壓力起始點，在計算系統(tǒng)循環(huán)壓力時，可以從膨脹水箱的補水管接入系統(tǒng)的位置(這個位置一般在系統(tǒng)泵前，中央