第3章 船舶通用管系

第三章 船舶辅助管系 第一节 管系的基本知识 船舶管系是联系主、辅机及有关设备的脉络。是专门输送流体的管路、设备以及检查、测控仪表的总称。是保证船舶正常航行、停泊、营运及船员、旅客正常生活所必需的设施。维护船舶管系正常运行是轮机管理的一项重要工作。

一、船舶管系分类 船上的管路纵横交错，遍布全船，概括起来，可将船舶管系分为三种类型，第一类，动力管系，主要包括燃油系统、滑油系统冷却系统、压缩空气系统、排气系统；第二类，船舶辅助管系，主要包括压载水系统、舱底水系统、消防系统、日用水系统、通风系统、蒸汽系统等；第三类，特种船舶专用系统，如液货装卸系统、洗舱系统、液货加热系统等。本章主要介绍船舶辅助系统。 船舶管系根据设计压力和设计温度分为3级，见表3-1 表3-1 管系等级

管系 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 设计压力MPa 设计温度℃ 设计压力MPa 设计温度℃ 设计压力MPa 设计温度℃

大于 不大于 不大于 蒸汽 1.6 300 1.6 300 0.7 170 热油 1.6 300 1.6 300 0.7 150 燃油、滑油、可燃液压油 1.6 150 1.6 150 0.7 60

其他介质 4.0 300 4.0 300 1.6 200 注：1）当管系的设计压力和设计温度其中那个1个参数达到表中Ⅰ级规定时，既定为Ⅰ级管系；当设计压力和设计温度其中1个达到表中Ⅱ级规定时，既定为Ⅱ级管系；两个参数均未达到表中Ⅲ级规定时，既定为Ⅲ级管系 2）其他介质是指空气、水、和不可燃液压油等； 3）不受压的开式管路如泄水管、溢流管、排气管、透气管和锅炉放气管等也为Ⅲ级管系。

二、管路材料 1.管子材料 1）碳钢和低合金钢 船用管子材料的选择应根据船舶管系用途、介质种类和设计参数而定，船舶管路绝大多数采用钢质管。根据钢管的制造工艺，钢管可分为无缝钢管和有缝钢管，其中根据材质可粗略分为碳素钢管和不锈钢管。其中钢管根据用途可选用不同系列、通径、壁厚。用于Ⅰ级和Ⅱ级管系的管子，应为无缝钢管或船级社认可的焊接工艺而制造的焊接管。碳钢和碳锰钢钢管、阀件和附件一般不能用于流体温度超过400℃的管系。 2）铜及铜合金 铜及铜合金管具有抗腐蚀性能好，特别适合作为海水管，其缺点是价格较贵，一般商船不会大量选用。Ⅰ级和Ⅱ级管系中所使用的铜和铜合金管应为无缝管，Ⅲ级管系所用的铜和铜合金材料，应根据接受的标准进行制造和试验。铜和铜合金管、阀件和附件使用温度一般应不超过下列规定： 铜和铝黄铜：200℃ 铜镍合金：300℃ 适合高温用途的特殊青铜：260℃ 3）灰铸铁 灰铸铁管、阀和附件一般不用于Ⅰ级和Ⅱ级管系，但设计压力和设计温度分别不超过1.3MPa和220℃的Ⅱ级蒸汽管系的阀件和附件可采用灰铸铁材料。灰铸铁管、阀和附件可用于Ⅲ级管系及油船货油舱内的货油管路。但不可用于： （1） 油船露天甲板上压力大于1.6MPa的货油管； （2） 承受压力冲击，过大应力和振动的管路； （3） 舷旁阀和海水箱上的阀； （4） 安装在防撞舱壁上的阀； （5） 燃油舱柜外壁受静压的阀； （6） 锅炉排污管路； （7） 蒸汽管，消防水管，舱底水管和压载水管。 4）塑料 船用塑料管具有耐冲击、耐腐蚀、重量轻等优点，但其耐温和耐火性较差，船上所用塑料管应根据其化学成分、机械性能和耐温极限选取。塑料管一般不用于介质温度高于60℃或低于0℃的管系。使用场合如疏排水管、部分生活污水管等。船上所用塑料管的设计、制造、使用应符合规范规定。 2.密封材料 1）对密封材料的要求 密封材料的功能是阻止漏泄。密封材料应满足密封功能的要求，由于被密封的介质不同，以及工作条件不同，要求密封材料具有不同的适应性。对密封材料的一般要求是： （1）材料致密性好，不易泄漏介质； （2）有适当的机械强度和硬度； （3）压缩性和回弹性好，永久变形小； （4）高温下不软化，不分解，低温下不硬化，不脆裂； （5）抗腐蚀性好，在酸、碱、油等介质中能长期工作，其体积和硬度变化小，且不黏附在金属表面上； （6）具有与密封面贴合的柔软性 2）常用密封材料的种类 常用密封形式有垫密封、胶密封、填料密封、波纹管密封等。其中垫密封广泛用于液体和气体管路的连接部位。传统的石棉垫片由于对环境的污染和人体危害现已禁用，由矿棉、陶瓷棉等材料取代。另一类为橡胶垫片，根据化学成分的不同，有芳纶耐油橡胶垫（适用于燃油、滑油、海水、淡水、饮用水、空气、烟和惰性气体，温度不高于350℃的蒸汽及温度不高于150℃的热油）、丁晴橡胶（适用于矿物油、汽油、苯）、氯丁橡胶（适用于空气、水、氧）、聚氨酯橡胶（适用于水、油）等。除橡胶垫片外，还有纸垫片、皮垫片、塑料垫片、金属包平垫片、金属垫片等。 3）密封垫片的选用原则 管路密封垫片应根据工作压力、工作温度、密封介质的腐蚀性及结合密封密封面的形式来选用。 （1）在常温、低压下选用非金属软密封垫； （2）中压高温时，选用金属与非金属组合密封垫或金属密封垫； （3）在温度、压力有较大波动时，选用弹性好的或自紧式密封垫； （4）在低温、腐蚀性介质或真空条件下，应考虑密封垫的特殊性能。

三、船舶管系识别 为了便于管理人员识别各种管路所输送的工质和流向，管路外表通常按系统作用不同涂有不同颜色的油漆予以标识，如表2所示。 表3-2 管路识别 管路 颜色 燃油管路 棕色 滑油管路 黄色 海水管路 绿色 淡水管路 灰色 压缩空气管路 浅蓝色 消防管路 红色 舱底水管路 黑色 蒸汽管路 银白色

透气、测量和溢流管路则依其介质而定。但是不同的国家可能略有差异，故应以船上的标志说明为准。管路上还有用标志颜色表示的介质流向的箭头符号。

四、常用阀门 在船舶管路中装有各式各样的阀门，以控制管路中介质的流量和流向，或者切断介质的流动。根据其结构特点的不同，可以分为以下几种： 1．截止阀 截止阀是一种最普通的阀，用来将管路中的一段与另一段隔开。船用截止阀按连接形式分为法兰连接、外螺纹连接、内螺纹连接和胶管连接。截止阀可用于海水、淡水、燃油及温度小于225℃的蒸汽管路。截止阀按结构可分为直通式和直角式。直通式截止阀结构如图3-1所示。截止阀由阀体、阀杆、阀盖和阀座等组成。顺时针方向转动阀杆，手轮上升，阀开启，介质自阀盘下方进入，经阀盘与密封座之间的通道向上流出。若逆时针方向转动阀杆，使阀盘与阀座紧密接触，阀关闭，从而截断介质流动。 安装截止阀时应严格按阀上标明的介质流动方向的箭头安装，如果标志不清可按“低进高出”的原则判断。如果截止阀反向安装，工作介质依然可以流通，不过管路阻力较正向流动要大很多。

图3-1 直通式截止阀 2．止回阀 止回阀又简称单向阀，它使介质只能沿一个方向流动而不能倒流，分为升降式和旋转式两种，前者在船上应用较多，其结构如图3-2所示。止回阀由阀体、阀盖、阀盘、阀座和弹簧等组成。当介质自阀盘下面向上流动时，则顶开阀盘，经阀盘与阀座之间的通道流出。若阀盘下面的介质停止向上流动，则阀盘将在自身重力和弹簧弹力的作用下下落，阀盘与阀座之间的通道关闭，阀盘上面的介质压紧阀盘和阀座，故不能倒流。 一般而言，尺寸较小的止回阀需要设置弹簧；而尺寸较大的止回阀，由于阀盘足够重，一般没有弹簧，仅靠阀盘自身重量关闭。由于阀盘靠重力落座，止回阀需要直立安装在管路上。

图3-2 升降式止回阀 3．截止止回阀 截止止回阀是截止阀和止回阀的组合阀门，具有截止和阻止介质逆向流动的双重作用，一般用于泵的出口管路，以避免介质逆向流动使压力作用于泵上，其结构如图3-3所示。截止止回阀不能强制开启阀盘，阀杆上升阀盘不能随之提升。仅当阀盘下面介质的作用力大于阀盘上面的作用力时，才能开启阀盘，顶起高度取决于阀杆上升的高度和介质的流动情况。反之，当阀盘上面的作用力（阀盘重量、弹簧弹力和介质压力）大于下面的力时，亦即当介质逆向流动时，阀盘即下降而自动关闭，从而阻止介质逆向流动。转动阀杆可压紧阀盘，将阀强制关闭，从而截断介质的流动。和止回阀一样，尺寸较大的截止止回阀一般不设弹簧，也需要直立安装在管路上。

图3-3 截止止回阀 4．闸阀 闸阀是一种截断式阀门，其阀盘为一楔形板，开关过程中产生平移而改变开度。其作用与截止阀相同，但只能是直通式，且无节流作用。闸阀有明杆式和暗杆式两种形式。明杆式是阀杆做升降运动，其传动螺纹在体腔外部的闸阀；暗杆式是阀杆做旋转运动，其传动螺纹在体腔内部的闸阀。明杆式工作可靠，但外形尺寸大，所以船用多为暗杆式闸阀。 图3-4所示为暗杆式闸阀，不论开启与关闭，其高度均不改变，所以在转动手轮时无法知道内部闸板位置，需在阀的上部加设一套行程指示器。 闸阀的作用基本与截止阀相同，由于外形尺寸大，流通截面积大，工质流动阻力小且不受流向限制，开关省力，故常用于低压大口径管路，如海水、淡水、燃油、滑油及污水管路等。 图3-4 闸阀 5．蝶阀 蝶阀是启闭件（碟板）绕固定轴旋转的阀门。由于蝶阀转矩小、重量轻、尺寸小密封性好，维修也较简便，目前蝶阀在船上已广泛应用。蝶阀的结构有偏心式和中心式。 图3-5所示为中心式蝶阀结构原理图，其阀杆位于圆饼形阀盘的中轴线上，其阀体亦呈圆形，内有密封圈。当阀盘垂直于管路时，蝶阀为关闭状态；当阀盘平行于管路时，蝶阀为全开状态。手动蝶阀上一般都标注有0～90°的角度，对应于不同的开度。在开关过程中，阀杆只是在90°的范围内转动，其高度保持不变。蝶阀的密封面积较大，对工作介质的洁净程度和温度有较高要求，并且不宜频繁开关，否则易导致泄漏。 在全开状态下，蝶阀对工质产生的阻力非常小；与截止阀和闸阀等相比，在通径相同时，蝶阀的重量要小很多。所以，在船上，蝶阀广泛用在低压、大流量的场合，如各种冷却系统、压载水系统、消防水系统等。