船舶管路系统

武汉船舶职业技术学院船舶管路系统教案（本课程适用于轮机工程技术专业）课次：1学时：2课题一绪论课题一概论一、船舶管路系统的含义及其组成船舶管路系统：为专门用途而输送流体的成套设备，以保证船舶动力装置可靠地正常工作以及船舶安全航行而设置的辅助机械，辅助设备，检测仪表及管路的总称。分类：（1）动力管系：为推进装置服务的管系。包括：燃油管系、滑油管系、冷却管系、压缩空气冷却管系、进排气管系。（2）船舶管系：以保证推进装置正常工作，为全船服务的管系，以保证舰船的生命力，安全航行及船员和旅客的正常生活和工作。包括：（1）通风管系舱底水（3）压载水（4）消防（5）供水（6）注入、测量、透气管系（7）蒸汽管系（8）蔬排水管系。对管系的要求：（1）工作可靠性：船必须具备的性能，在运行中不出故障。是靠正确地掌握系统的技术要求，零部件的合理选用以及准确地遵守安装的技术要求来达到的。（2）活力性：对某些系统的特殊要求。往往采用多套设置、分组设置、双套机械和管理来保证。船舶系统布置原则：①独立：每一个水密隔舱都有独立的机械照管，该机械仅供装在该舱的收受器使用。②分组：一部机械照管若干水密隔舱。③集中：将机械安置在一个地方，供分布在各处的舱室使用。④混合：每一舱都有有二台或更多的机械管理，使其活力性增加。三、船舶管路生产设计的发展简史和趋势1、我国船舶管系设计和施工按发展特征，经历了四个阶段：①50年代中期前，灌吵热弯，机械冷弯。②60年代，管子的预制，实尺放样，比例放样，综合放样，液压弯管机，中频弯管机。③70年代，数字控制管子的切割，焊接、弯曲，管子加工自动线。70年代中期，管装设计的比例绘图，电算处理法。④８０年代，船舶管系的设计和加工到了第四阶段，特征如下：a)在管系综合放样的基础上，继续开展电子计算机技术在管系布置设计中的应用研究。b)机舱的比例模型进行舾装工程设计，工程模型法。c)数控的工艺装备。d)预舾装的应用。e)液压有芯弯管机。f)提高管系的焊接技术。g)热浸镀锌工艺。2、发展特点：①从设备改革开始转入到推广先进工艺，在整个发展过程中，工艺装备的研制虽然投入了相当的力量，但工艺装备的标准化工作却被忽视，各船厂的绝大部分设备均属自行制造，这种各自为政的现象既浪费国家经费，也无法提高设备的质量。②只注重单项技术改革忽视了对综合技术的研究，使得单项技术也无法发挥更大的作用。再加上到目前为止，电子计算机技术仍未引入管子的加工上，管子加工还未形成流水线生产，因而目前我们的管子加工效率仍然低下，不能适应造船事业的发展需要。3、发展趋势：①、在改进设计管理和继续完善“三化”（标准化、系列化、通用化）。工作的同时，管系设计技术的发展方向是在相应软、硬件支持下，实现管系的计算机辅助设计，施工，管理信息集成化的道路。②、建立管子加工的自动线或半自动线。③、开展对管子加工流水线工艺的研究。a)先焊后弯工艺。b)管材无余量切割工艺。c)管材套料微机应用程序。d)Co2气体保护焊工艺。e)管子零件图标准。f)管子的支管标准。g)船用钢管系列标准。④开展对工艺装备标准化、系列化、通用化工作的研究。⑤新材料的应用。工程塑料管，玻璃钢。作业：1、管子的种类有哪些？各有何特点？2、管子的质量检验有哪些？各有何目的及检验方法是什么？课题二船舶管路的基础知识（一）一、船用管子的种类、规格、特性及选用的一般原则１、管子和种类、特性a)钢管：无缝钢管：足够的强度，良好的延展性，工艺性。不锈钢管：耐腐蚀性强，在同温下不易被氧化，不结皮，并保持较同的机械性能。但不宜热弯，在大量含有氯离子介原中易产生应力腐蚀。有缝钢管：良好的工艺性，机械性能差：白铁管、黑铁管。制造这类管子的材料牌号有：A2、A3、B2、B3，A类钢保证其机械性B类钢保证其化学成分。b)铜管：紫铜管：工艺性好，较高的塑性和耐腐蚀性，不适用于高温，高压系统，价高。一般只适用于压力表管或直径小于是１４㎜的液压油管。黄铜管：抗海水，空气的腐蚀力强，好的导热率，价贵。只用于热交换器的管束及通话管。白铜管：较高的抗腐蚀性能和导热率，价贵。用于舰艇的热交换器。c)双金属管：管壁周两层不同的金属组合而成，即外层由１０号优质碳素钢组成，内层由Ｔ４号铜制成。有较高的机械强度，较强的耐腐蚀性，加工困难。d)铝管：重量轻。只适用于低温、低压，耐腐蚀塑性好，易加工，但机械性能差。e)塑料管：重量轻，耐腐蚀能力强，摩阻小，绝缘，隔音，嘛振，耐磨，绝热，不需油漆，加工安装较简单，但强度低，耐热防火性能差，膨胀系数大，易老化破损不易修补，焊接温度不易控制。f)钛合金管：优于无缝钢管和紫铜管所具备的特性，又克服了无缝钢管耐腐蚀性差，紫铜管强度低的特点，价贵，规格少。２、管子的选用原则使用要求：指管系对管子的械强度，风度，尺寸大小，重量，抗腐蚀能力，耐热性等。工艺要求：达到弯曲，焊接，安装，维护保养，检修等工艺技术条件。经济要求：在符合使用要求的前提下，尽最大努力降低船舶的建造成本，在船舶设计阶段是实现这个目标的最佳时机。在符合使用要求的前提下，尽最大努力降低船舶的建造成本，在船舶设计阶段是实现这个目标的最佳时机。二、管子的管径、壁厚计算与质量检验1、管子的管径计算管径是根据管内流体的流速和流体流经管子的能量损失来决定的，在流量一定的情况下，管径主要取决于管内流体的流速。D=0.0188=0.0188式中：d---管子内径，m；Ｖ――流体的容积流量，m3/h；C――管内流体的流速，m/s；Ｇ――流体的质量流量，㎏／h；ρ――流体的密度，㎏／m3。流速的决定是依据管路内允许的能量损失或管子腐蚀程度而定。选择合适的流速是十分重要的。流速过小，管径变大，各种管路，附件的直径随之变大，从而使整个管系的重量增加，并使初投资增加。如果流速过大，虽然可使管径减小，但流体在管内的能量损失增加，甚至超过所允许的范围而影响工作。２．管子的壁厚计算压力：单位面积上所受的正压力公称压力（PN）：在０℃时所承受的压力工作压力（P）：一定温度的流体在工作状态下允许通过管子的压力强度试验压力（PS）：对管子和附件等作强度试验的压力受内压的钢管，共最小壁厚应不小于下式计算所得之值mmC：工作介质为滑油，液压油氟利昂C=0.5燃油净化管路：提供给主机、辅机以合乎要求的燃油。c)燃油供给管路：对主机的燃油供给和对辅机的燃油供给原理设计中的规定和要求：钢制海船入级和建造规范。作业：1、根据柴油机的滑油形式不同，滑油管系可以分成哪两种？各有何特点？2、下去后将“船舶动力装置”教材上的滑油管系、压缩空气管系原理图看懂。2、滑油管系原理①功用：对动装的设备（柴油主辅机、增压器、压缩机、轴系及传动设备等各运动附件）供给足够的合乎设备运行要求的,一定压力、温度的润滑油。润滑、冷却、防止干摩擦、清洁②组成：滑油贮存舱柜、循环柜、滑油泵、净化设备（分油机、滤器、沉淀柜）、滑油冷却器、管路及附件。③分类：按其功能分:Ⅰ注入输送系统Ⅱ净化处理系统Ⅲ油供给系统Ⅳ计量、控制等辅助性系统根据柴油机结构型式的不同可分为：a)湿底壳式：其滑油存放在柴油机底壳中，工作时，由柴油机本身附带的油泵抽吸底壳中的滑油，泵至各润滑和冷却部位进行润滑和冷却，然后借助其自重回流至油底壳中。b)干底壳式：滑油存于专设的油舱、柜中，并在系统中设置专用的泵和附件以构成循环系统，分单泵式和双泵式。④滑油管系设计的一般要求（1）滑油选用原则Ⅰ、运转速度：当运转部件速度较高时，发出热量也多，需要及时带走，以保持运转部件处于湿摩擦工作状态，故要求滑油粘度低些。Ⅱ、环境温度：温度低时滑油容易失去流动性，这就要求所选用的滑油粘度要低些，相反要高些。与航行区域有关。Ⅲ、压力：摩擦偶件单位摩擦面积上所承受的压力越大，选用滑油的粘度就要高些，粘度高的滑油具有凝聚力大，不易挤出，能承受较大负荷等特性。Ⅳ、运动性质：对于均匀运转或滑动的摩擦部件其工况较优，而在承受变载荷时，常出现半干摩擦，对于半干摩擦的场所则应选用粘度较大的滑油，这样才能保证滑油在运转过程中形成连续的油膜。Ⅴ、摩擦面配合性质和表面光洁度：油膜的形成和性质的优劣，与其摩擦偶件的配合间隙大小有关，间隙大者，选用粘度较大的滑油；油膜质量出与摩擦表面光洁度有关，表面粗糙者，应选用粘度较高的滑油，以便充满其表面，较好地形成油膜。（2）对油泵要求（3）管系及附件要求（4）油舱柜的布置⑤滑油系统的原理设计a)注入输送系统b)净化处理系统c)油供给系统d)计量、控制等辅助性系统3、压缩空气系4、①组成：空压机、减压阀、气水分离器、空气瓶②功用：（1）主辅柴油机的启动（2）柴油机的换向（3）柴油机及其它机械的操作（4）气胎离合器的离合操纵（5）海底门和排水集合井的冲洗和吹除（6）压力柜的充气作压力源（7）气动仪表、气动阀件的操纵（8）灭火剂的驱动喷射（9）军舰上用作吹除、冲洗鱼雷发射管、驱动鱼雷发射（10）潜艇上浮下潜（11）气动自动控制和自动控制机械、仪器的操纵（12）其它杂用：汽笛吹鸣、气动脱钩、风动工具③原理设计作业：1、冷却管系的功用和组成是什么？开式冷却与闭式冷却系统各有何特点？2、冷却管系中的淡水冷却管路常见的有哪二种形式？各有何特点？4、冷却系统①功用：对需要散热的设备供以足够的淡水、江水、海水或冷却油进行冷却。内燃机动力装置中需要散热冷却的机械设备及部件有：a)主辅机的气缸、活塞、喷油器、增压器、气缸头、气缸壁b)主辅机的滑油冷却器、淡水冷却器c)轴系中的中间轴承、艉管轴承、推力轴承d)空压机的气缸、活塞、排气口及冷凝器等部位和附属设备e)制冷设备的压缩机、冷凝器②组成：冷却水泵、滑油冷却器、淡水冷却器、工作水箱、膨胀水箱、相应的管路和阀件、调节控制用的仪器仪表。③冷却形式：a)开式冷却特点：设备简单、维修方便、冷却水取之不尽、使用方便、经济性好、不必专设冷却液贮存舱柜，但舷外水水质差、温度变化大。b)闭式冷却特点：循环在冷却机械内的水是清洁的淡水，腐蚀性差，水垢产生较少，从而避免了管路、阀件设备堵塞的现象，提高了系统工作的可靠性；淡水不会产生析盐现象，所以能维持良好的传热效果，进入柴油机的水温也不受限制；冷却水质好，不会产生堵塞；在需要暖机时若关上舷外水，使闭式系统中淡水自行循环而不冷却，这样可以暖机。④冷却管系的一般要求⑤原理设计5、排气管系原理设计排气系统的作用：将主、辅机废气导至大气中去。该系统布置是否适当，对柴油机的正常工作和主、辅机功率发挥以及安全都有较大的影响。组成：有排气管、膨胀接头、消声器、防漏水设备等组成。基本类型：1.柴油机的废气直接由排气管经消声器排至大气。这种形式用于没有废气锅炉的中、小型柴油机。2.在消声器和柴油机集气管之间装设热膨胀补偿器，补偿排气管路因受热而引起的管子变形。3.管路上装有废气锅炉，柴油机的废气经膨胀接头、废气锅炉排至大气。锅炉设置旁通管路，由换向阀控制废气的流向，以便在清洗锅炉或不需要蒸汽时将废气导入大气。旁通管路上装有消声器。4.对上述3)的形式，旁通管路不装消声器。这种形式广泛用于大中型船舶主柴油机。5.对上述3)的形式，用废气燃油混合式锅炉替代废气锅炉，利用废气调节阀控制锅炉蒸汽产量。以上各种形式的排气管路均通过烟囱向上排出废气。对某些不设机舱棚的船舶，也可沿船尾或朝左、右舷排气。对于油船，港作拖船，供应船，往往要求排气不容许有火星的情况下工作，确保安全。在这些船舶中排气系统应装火星熄灭器。要求：a)为利于废气排出，排气管一般应向上方导出，力求管路短而少弯头。若排气管必须在水线上或水线以下穿过船旁板或尾部导出时，应在排出端装设止回阀等安全设备，以防舷外水倒灌。在运载易燃、易爆危险货物时，排气管不得通过船旁板导出。b)经船舷或船尾导出的排气管，其船舷出口应高出满载水线。为了防止海水由排气管倒灌，靠近排气管出口段应做成“鹅颈”弯管路。c)排气管与配电板、燃油舱柜和燃油管应保持一定距离，以免引起火灾。d)排气管和消声器要装设冷却水套或包扎绝热材料，表面温度不得超过60℃，以免灼伤管理人员。e)每台主机应有单独的排气管和消声器。