第15卷第8期中國水運No 82015年8月China Water TransportAugust 2015船用甲醇罐設(shè)計金庫,劉久軍,吳慶(中船重工(武漢)船舶與海洋工程裝備設(shè)計有限公司,湖北武漢430060)摘要:結(jié)合某型深遠(yuǎn)海工作船甲醇罐開發(fā)設(shè)計情況,闡述了船用甲醇罐強度計算模式、甲醇卸載與安全防護系統(tǒng)設(shè)計,對后續(xù)同類型船舶的船用甲醇罐設(shè)計及布置提供了指導(dǎo)。關(guān)鍵詞:船舶;甲醇罐;甲醇系統(tǒng)中圖分類號:TQ223.121文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-7973(2015)08-001504隨著海洋資源的開發(fā)與利用以及國家的深海發(fā)展戰(zhàn)略引2.甲醇系統(tǒng)的要求導(dǎo),深海鉆井作業(yè)的活動還漸增多,為保證深海鉆井作業(yè)安(1)甲醇的裝載由岸上的裝貨設(shè)施完成,甲醇的卸載由全進(jìn)行,甲醇作為作業(yè)過程中不可或缺的水合物抑制劑,在船上配備的甲醇泵完成。海工行業(yè)的需求也越來越多。這就對深遠(yuǎn)海工作船的設(shè)計提(2)甲醇罐通道與甲醇罐里需配備惰性氣體保護系統(tǒng)出了配備甲醇裝載運輸系統(tǒng)的要求。由于甲醇易燃易爆(閃(3)甲醇罐透氣系統(tǒng)采用高速排氣方式,裝備高速透氣點12℃),屬于有毒有害液體物質(zhì),在進(jìn)行甲醇裝載運輸系閥統(tǒng)設(shè)計時其安全性是考慮的重點,而且船舶行業(yè)規(guī)范規(guī)則對(4)甲醇罐透氣管應(yīng)聯(lián)至惰性氣體系統(tǒng)。其要求也更加嚴(yán)格。(5)甲醇罐采用雷達(dá)式遙控測深。由于目前國內(nèi)現(xiàn)有近海供應(yīng)船大多未設(shè)置專用甲醇罐,(6)甲醇裝載管系與船上鉆井壓載水系統(tǒng)連接對這一領(lǐng)域的研究不多,因此需要進(jìn)行開發(fā)設(shè)計。在進(jìn)行設(shè)(7)甲醇罐液貨艙區(qū)配備消防安全系統(tǒng)。計時,以化學(xué)品運輸船舶相關(guān)規(guī)范作為設(shè)計依據(jù),但是也考(8)裝卸管路均采用不銹鋼材料,管路采用焊接形式連慮到深遠(yuǎn)海工作船運輸?shù)募状紨?shù)量有限這一實際情況。我們接在船上設(shè)置一個罐體,給其配備相關(guān)的系統(tǒng),同時與船舶的(9)在泵、閥和管路上,應(yīng)設(shè)有區(qū)別標(biāo)記,以識別它們結(jié)構(gòu)和自有系統(tǒng)設(shè)計相結(jié)合,滿足船東和船級社的要求。本的用途和它們所服務(wù)的艙。文結(jié)合某型深遠(yuǎn)海工作船船用甲醇罐的實船設(shè)計,對船用甲二、甲醇罐罐體設(shè)計醇罐的設(shè)計進(jìn)行總結(jié)歸納。1.罐體舾裝設(shè)計甲醇罐設(shè)計原則由于甲醇罐體積大,且屬于危險品艙室,所以在布置時1.甲醇罐罐體的要求我們考慮到安全性,將其置于船舶主甲板下一個方形的減搖(1)甲醇罐采用不銹鋼材質(zhì)制作(船東要求)水艙之中。在主甲板上與甲醇罐之間設(shè)置通道,通道做成圍(2)甲醇罐周圍都設(shè)有隔離艙保護井式結(jié)構(gòu),該通道頂部(主甲板上)和底部(甲醇罐頂部)(3)甲醇罐可作為壓載艙并注入壓載水都設(shè)有一個凈開口大小為600×800mm人孔蓋,人孔蓋下(4)從開敞甲板至甲醇罐需設(shè)置2個通道配直梯到達(dá)甲醇罐底部,直梯寬度應(yīng)不小于400mm。對于(5)甲醇罐一端設(shè)一個深井平臺供應(yīng)船而言,我們設(shè)置通道時不應(yīng)與主甲板載貨區(qū)域重(6)甲醇罐內(nèi)部設(shè)置防浪擋板疊,所以在靠近甲醇罐兩端,各設(shè)一個通道出入口,與船舶表1甲醇罐設(shè)計要求主甲板兩側(cè)通道交匯,如圖1所示技術(shù)要求互連道設(shè)備容積大于70立方米主殼體材質(zhì)工作壓力內(nèi)壓0.1MPa外壓0O6MP0-5C存儲介質(zhì)設(shè)備安裝形式設(shè)備外形尺寸o2 2X2)m罐體舾裝設(shè)計收稿日期:2015-06-21中國煤化工作者簡介:金庫(1988-),男,漢族,學(xué)士學(xué)位,工程師,中船重工CNMHG計有限公司,研究方向為船體設(shè)計?；痦椖?國家發(fā)改委2013年海工裝備研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目資助。中國水運第15卷在甲醇罐內(nèi)部,沿長度方向每隔2m設(shè)置一個防浪擋板減緩甲醇在罐內(nèi)的晃蕩,但該設(shè)置不會影響裝卸甲醇時甲醇M.=21+k)E2416+N.m在罐體內(nèi)部的流動性。為便于甲醇泵將甲醇抽離甲醇罐,需在甲醇罐一端設(shè)置一個深井圓筒支座處橫截面彎矩我們把甲醇罐設(shè)計為成套設(shè)備,所以在其罐體上還應(yīng)該配備不銹鋼的人孔蓋、直梯、甲醇泵基座、甲醇加載口/卸載口、2AL-=103e+08N·mm傳感器法蘭座、透氣口、惰性氣體加注口等與甲醇系統(tǒng)配套的接口,且均因采用不銹鋼材質(zhì)。這些接囗的位置都設(shè)置在左右由此可得最危險截面為中間界截面。根據(jù)圓筒材料,可舷圍井區(qū)域內(nèi),可有效減小貨物區(qū)域的范圍,同時也便于檢修查得材料甲醇罐制作完成后其不銹鋼表面需酸洗鈍化處理。設(shè)計溫度下許用壓縮應(yīng)力[L=8032MPa,2.罐體結(jié)構(gòu)強度設(shè)計工作狀態(tài)中間截面處軸向應(yīng)力甲醇罐為臥式罐體,主體為圓筒,端部采用平蓋形式封頭,設(shè)置雙鞍馬座與船體基座間用焊接形式,圓筒材料采用0mRo。40.5MPaP=0.06MPa,可得筒體厚度滿足要求。對于=P+6-12mNm2<=1003MPa,合格外壓情況其他參數(shù)的校核,考慮到其校核過程、結(jié)果與內(nèi)壓校核情況一致,再次就不做進(jìn)一步闡述。4)封頭計算厚度三、甲醇罐隔離艙室設(shè)計為了保護保護船舶和周圍環(huán)境,船舶的危險品液貨艙應(yīng)+C+C2=117mm<,加以保護,以防船舶與例如碼頭或拖船接觸后產(chǎn)生較小破損合格,其中平蓋封頭當(dāng)量直徑d=520mmo而引起滲漏聊垃垬齒以止船舶碰撞或觸礁而中國煤化工甲醇罐的隔離艙。5)筒體軸向應(yīng)力計算引起破損支座反力F=mg=41315N,可求得圓筒中間處截面彎矩此隔離艙的CNMH⑧,又對甲醇罐進(jìn)行了有效隔離,大大減小貨物區(qū)域范圍,有利于船舶的總布置。第8期金庫等:船用甲醇罐設(shè)計由于此隔離艙也屬于貨物區(qū)域,因此該隔離艙在開敞甲板(主760mm,距離上層建筑或甲板室的外側(cè)為3~5m。裝卸站甲板)設(shè)有2個人孔,人孔大小600*800mm,且兩個人孔應(yīng)配有400L收集盤。應(yīng)盡量遠(yuǎn)離,如圖1所示對于甲醇罐加載/卸載系統(tǒng),與船上系統(tǒng)的交集如下在設(shè)置隔離艙的壓載水的管路時,管路上配有隔離閥,1)全船日用空氣系統(tǒng)用于在泵油開始前和結(jié)束后檢查泵止回閥,并設(shè)單獨噴射泵用于清空隔離艙內(nèi)壓載水,在左右的軸封狀態(tài)以及用于掃艙目的(6-7bar);舷艙底均設(shè)有吸口。噴射泵驅(qū)動水來自船舶消防/甲板清洗系2)船上淡水冷卻水系統(tǒng)用于冷卻液壓動力單元統(tǒng)。在隔離艙中設(shè)計與甲醇罐鞍馬座匹配的船體基座,甲板3)鉆井水/壓載水系統(tǒng)接入加載管路用于加注壓載水反面做相應(yīng)的結(jié)構(gòu)加強。4)船舶監(jiān)控系統(tǒng)對于該系統(tǒng)的實時監(jiān)控四、甲醇罐甲醇系統(tǒng)設(shè)計2.甲醇罐惰性保護氣體系統(tǒng)設(shè)計1.甲醇罐加載/卸載系統(tǒng)設(shè)計為避免發(fā)生危險,我們應(yīng)該對甲醇罐內(nèi)的蒸氣空間以及在甲醇罐深井中配備甲醇泵用于甲醇的卸載,出于安全進(jìn)出甲醇罐的圍井通道進(jìn)行大氣控制,一般有惰化法、隔絕性考慮,甲醇泵采用液壓驅(qū)動。甲醇泵液壓系統(tǒng)主要由甲醇法、干燥法、通風(fēng)法四種方式。我們采用惰化法,利用氮氣泵、液壓動力單元、液壓油存儲/泄放柜、液壓油駁運單元、充入上述保護區(qū)域中,以維持狀態(tài)。該保護系統(tǒng)主要由氮氣遙控閥組,如圖2所示。甲醇泵頂部(在主甲板上)安裝有瓶組、減壓閥組以及相應(yīng)的管系組成如圖3所示。遙控控制閥,無極調(diào)速,而且在泵側(cè)也可以就地控制泵排量。氮氣瓶組可通過岸基氣源加載氮氣,但船上應(yīng)攜帶足夠甲醇泵頂部還應(yīng)設(shè)一套掃艙裝置,以使得在泵甲醇結(jié)束后再的氮氣以滿足對甲醇進(jìn)行裝卸與航行途中的正常損耗。為方貨艙內(nèi)的殘液量最少。甲醇泵規(guī)格選為:75m3/h-9bar。液便以后使用,也可以在船上設(shè)置制氮機為該系統(tǒng)提供氮氣。壓動力單元主要包括液壓油膨脹箱、電驅(qū)動液壓單元、保壓氮氣瓶組通過減壓閥組減壓使輸出的氮氣維持0012MPa的泵、液壓油冷卻器、溫控閥、液壓油濾器、壓力/流量自動控表壓力。保護系統(tǒng)不得使甲醇罐內(nèi)的壓力升高到超過甲醇罐制系統(tǒng)、壓力控制組件。液壓油存儲/泄放柜注入頭用管路引的釋放閥調(diào)整壓力。至主甲板以便加注,同時該油柜設(shè)置泄放管連接至船上污滑惰性保護氣體系統(tǒng)也可預(yù)留接入甲醇加注管路的接口,油艙。液壓油駁運單元用于液壓油的注入、放氣及泄放,此用于檢查泵的軸封狀態(tài)以及掃艙,可以在此處替代全船日用外其還可作為保壓泵的備用泵。遙控閥組通過設(shè)置的甲醇泵空氣系統(tǒng)。但是在接入管路上應(yīng)設(shè)置氣動蝶閥與雙聯(lián)盲板法控制面板與液壓系統(tǒng)控制面板控制,在甲醇泵控制面板可以蘭。對甲醇泵進(jìn)行排量的無極調(diào)控以液壓系統(tǒng)壓力顯示,液壓系甲那管系原理圖左教走道通氣管統(tǒng)控制面板則具有故障聲光報警信號、運行指示、液壓動力泵控制按鈕、油溫油壓顯示等功能,這些報警與指示信號都石愛逢氣管以上至少3m右動逐氣晉爾載/即裁可以通過船舶監(jiān)控系統(tǒng)的駕駛室電腦實現(xiàn)監(jiān)控,在遙控模式連管時液壓泵站可以通過電腦實現(xiàn)啟停并在駕駛室通過操縱桿控岸基性氣通按開/壓載水系制甲醇泵流量。為提高船舶自動化水平,也可將上述控制面板的全部功能引入電腦界面,取消實物的控制面板。出于甲醇罐的壓載工況與洗艙考慮,我們將壓載水的注入管路從主甲板上連至甲醇注入管。為避免甲醇?xì)堃夯旌现疗渌到y(tǒng),在該管路上設(shè)有止回閥,并設(shè)一小段可拆短管,并在該短管兩端都設(shè)盲板法蘭。甲醇艙的泄放管路兼用做壓載水的排出管路。接淡水斗卻水系圖3甲醇管系原理圖3.甲醇罐透氣系統(tǒng)設(shè)計液壓幼力我們需要給甲醇罐及其圍井通道均應(yīng)設(shè)置透氣管,在透氣管頂部設(shè)置高速透氣閥(壓力真空閥),右舷做相同處理,通控兩組該透氣系統(tǒng)應(yīng)該與惰性保護氣體系統(tǒng)管路連接,如圖3所示。再2/在裝載甲醇時甲醇罐內(nèi)部壓力增加,壓力增大至壓力閥開啟壓力時(設(shè)定為中國煤化工本;在卸載甲醇時茂滑油甲醇罐內(nèi)部壓CNMHG氣體系統(tǒng)釋放氮圖2甲醇液壓系統(tǒng)圖氣補壓,如發(fā)生氮氣不足,壓力減小至真空閥開啟壓力(設(shè)甲醇裝卸站應(yīng)設(shè)置在開敞甲板區(qū)域,距船舷內(nèi)側(cè)至少定為-0.007MPa),甲醇罐會吸入大氣。(下轉(zhuǎn)第20頁)中國水運第15卷后,檢查脫脂結(jié)果后,再進(jìn)行沖刷進(jìn)行內(nèi)外表質(zhì)量質(zhì)量檢查,合格產(chǎn)品使用三防布包裝保護后,第一次高壓水沖洗:脫脂完成要用高壓水槍沖刷管件,送至現(xiàn)場施工部門。對脫脂液進(jìn)行初步清潔。脫脂水槽、酸洗鈍化槽與鈍化后的在施工之前應(yīng)再次對鋼管、附件等進(jìn)行質(zhì)檢,檢查清潔清洗槽應(yīng)盡量分開,避免溶液相混。水沖刷流量不應(yīng)太小,度與有無損傷,如果發(fā)現(xiàn)問題,因即使送回原部門進(jìn)行調(diào)換否則只能沖洗直管件,對彎管清潔效果很差?；蚍倒?以免延誤舾裝進(jìn)度,安裝時應(yīng)采用無應(yīng)力安裝嚴(yán)禁第一次清水浸泡:在管件表面被初步?jīng)_刷完成后,在清使用工具進(jìn)行強制安裝。在穿越結(jié)構(gòu)分段,如橫梁,艙壁等水槽中進(jìn)行浸泡清洗,清除表面的堿性殘留物及其他污物,時,應(yīng)加強防火與填充材料的補充。要求清洗水的PH值為中性。清水槽相對管件需要足夠大六、結(jié)束語保持清水的流動,并適時翻動管件,同時記錄浸泡時間,測不銹鋼管施工工藝是50500化學(xué)品船的核心工藝,其施量PH值,浸泡后清水的pH值理論上應(yīng)為弱堿性工質(zhì)量的好壞直接影響到后期船舶運營時的安全性。在目前酸洗鈍化:酸洗鈍化需一步完成,在20-80℃下浸泡船舶市場整體利潤低競爭激烈的大背景下,做好高技術(shù)附1-24h需要根據(jù)實測溫度,利用加熱設(shè)備,對酸洗鈍化液加值船舶的建造技術(shù)儲備,是同國際同行競爭,打開國際市進(jìn)行加熱,大管件必須一次浸泡完成,如分兩次或多次浸泡,場的重要鋪墊。可能存在死角。保證測量池內(nèi)pH值得頻率,根據(jù)液體溶度參考文獻(xiàn)及時增補新原液,并記錄管件浸泡時間]張佳寧·當(dāng)代化學(xué)品船發(fā)展綜述叨船舶工程,2003在完成以上工序后,進(jìn)行第二次高壓水沖洗,對存留在管件表面的殘留溶液進(jìn)行清洗,同脫脂后的清洗方法,先用凹2]韓海林,孫莉,300化學(xué)品船設(shè)計叨江蘇船舶,209高壓水槍沖刷,里外多次沖洗,并保證內(nèi)部的水要順利的流05:10-13.出來。在管件表面被初步?jīng)_刷完成后,在清水槽中進(jìn)行第二(3]齊曉娟,謝文軍,曲廣善、奧氏體不銹鋼的焊接特點及焊次清水浸泡清洗,排出并反復(fù)漂洗,將表面的酸性殘留物以接程序認(rèn)可試驗船海工程,2008,02:24-27及其他污物徹底潸除,以滿足經(jīng)過沖洗后的廢水與沖洗供水[4宋毓暎,高盛平,耿小冬,等.不銹鋼船用焊接技術(shù)及焊之間的pH相差在5%以內(nèi)此外,沖洗供水不應(yīng)為普通用水,接材料機械工人(熱加工),2007,02:30-33.必須是脫離子水。S]王智祥,王正倫,張鑫.船用雙相不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)疲勞性徹底清潔后的管件,曬干后,質(zhì)量檢查員應(yīng)對每根管子能研究叨船舶力學(xué),2012,05:573-579(上接第17頁)船舶上配備2套專為探測甲醇蒸氣而設(shè)計并經(jīng)校準(zhǔn)的高速透氣閥的位置布置應(yīng)滿足以下基本條件:首先,在儀器,如果這種儀器不能測試毒性和可燃二者濃度的,則應(yīng)露天甲板上的高度不小于3m,還應(yīng)離開含有火源的圍壁處分別配備2套獨立的儀器。為保護從事裝卸貨操作的船員所的最近進(jìn)氣口和開口,以及可能構(gòu)成著火危險的甲板機械船上配置4套防化服。在甲板上方便的地方,設(shè)置有合適標(biāo)和設(shè)備的水平距離不小于10m,高速透氣閥中壓力閥出口流志的能消除污染的淋浴和眼沖洗設(shè)備,對這些設(shè)備應(yīng)在所有速大于30m/s;其次,離開起居、服務(wù)和機器處所的空氣進(jìn)環(huán)境條件下均能予以使用。口或開口及著火源的最近水平距離至少為10m。高速透氣閥五、小結(jié)還需設(shè)有防止火焰進(jìn)入甲醇罐的裝置,對該裝置的設(shè)計、試本文通過對某型深遠(yuǎn)海工作船船用甲醇罐設(shè)計進(jìn)行分驗和安裝應(yīng)符合主管機關(guān)的要求,該要求至少應(yīng)包括由國際析,闡述了船用甲醇罐罐體設(shè)計、隔離艙室設(shè)計以及甲醇裝海事組織通過的標(biāo)準(zhǔn)載、惰化保護、透氣、消防安全系統(tǒng)設(shè)計等方面內(nèi)容,對以甲醇罐消防安全系統(tǒng)設(shè)計后類似船舶進(jìn)行甲醇罐相關(guān)的報價設(shè)計、送審設(shè)計提供方案船舶為甲醇罐裝設(shè)固定甲板泡沫系統(tǒng),設(shè)2臺泡沫炮,參考,也可為國內(nèi)相關(guān)配套廠家進(jìn)行成套設(shè)備研制時提供技主甲板上左右航各一臺,每臺排量不低于1,250L/min,射術(shù)參考,對船用甲醇罐的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有推動作用。程為22m。船上設(shè)一個抗乙醇泡沫艙,容積約4m3。用鉆井參考文獻(xiàn)/壓載/消防泵兼用泡沫泵,通過比例混合器,將海水和泡沫「1]中國船級社。中國船級社鋼質(zhì)海船入級規(guī)范[S].北京:人混合后輸送至泡沫炮。還應(yīng)配置5具泡沫噴槍,每具泡沫槍民交通出版社,2012的排量應(yīng)不小于400L/min,且在靜空氣中的射程應(yīng)不小于[2]中國船級社.散裝運輸危險化學(xué)品船舶構(gòu)造與設(shè)備規(guī)范15m。泡沫總管出口的數(shù)量和布置應(yīng)能使至少從兩具泡沫槍S].北京:人民交通出版社,200噴出的泡沫直接射至甲醇罐甲板區(qū)域的任何部位。我們將消3]范欽珊,殷雅俊,唐靖林.材料力學(xué)ⅣM.北京:清華大防總管設(shè)計為甲板泡沫系統(tǒng)的組成部分,在泡沫炮前方的消學(xué)出版社中國煤化工防總管上設(shè)置截止閥,以隔斷消防總管的破損管段。在主甲14]李松晶CNMHG例[M北京板上甲醇罐區(qū)域還應(yīng)設(shè)置2件9L的手提式泡沫滅火器?；瘜W(xué)工業(yè)出版社,2012