油轮特有系统课件

油轮特有系统民品设计所机装室二〇一三年十一月二十日1一.油船的发展

二.油轮定义与主要特点

四.货油透气系统三.油船惰性气体系统六.货油装卸系统五.货油监测系统2油轮特殊系统一

油轮发展

石油是当今世界的重要能源。而在19世纪，欧美国家普遍用鲸油做照明燃料。由于大西洋捕鲸活动过于频繁，鲸油供应濒临枯竭，使得价格暴涨，人们开始寻找其他照明燃料。1852年波兰药剂师依格纳茨·卢卡西维茨（Ignacylukasiewicz)，发现自石油中提炼煤油要容易得多。此后，石油工业进入飞速发展阶段。1859年，美国宾夕法尼亚州泰特斯维尔村钻出第一口油井，次年产量达到9万吨，1962年增至27万吨。这么多的液态原油如何存储运输便成了问题。为此，造船企业开始研制新船型。1886年7月13日，世界第一艘油轮—“好运”号（Glückauf）首航。该船属于德国-美国石油公司，全长97米，采用风帆和蒸汽机为动力，可以运输3000吨石油，用泵和管道系统装卸，是第一艘具有现代油船特征的散装油船。第一次世界大战后，随着石油产量和运输量的迅速增长，1967～1975年苏伊士运河关闭时期，波斯湾到欧美的原油运输须绕道好望角，也推动了原油船的专业化与大型化。1928年，德国不来梅Vulkan船厂建成斯蒂尔曼号（C.O.Stillman）油轮，可载原油23060吨。1953年，德国霍瓦特汉堡公司建成蒂娜·奥纳西斯号（TinaOnassis）油轮，可载重48000吨。1959年2月，日本吴船厂建成世界第一艘超过10万吨的油轮—宇宙·阿波罗号1966年12月，日本石川岛播磨重工建成世界第一艘超过20万吨的油轮——出光丸号。

1971年4月，石川岛播磨吴船厂建造的日石丸（NissekiMaru）再创纪录，达到37.2万吨。1976年至1979年间，法国阿尔斯通公司大西洋船厂（ChantiersdeL‘Atlantique），陆续建成四艘巴提留斯（Batillus）级油轮，最大载重量为55.36万载重吨。

1977年8月和12月，曰本日立重工为埃索石油公司，建成两艘51万吨级油轮。1978年，瑞典建成一艘49.9万吨的巨型油轮—纳尼号（Nanny）。该船长365米，吃水22.3米，双轴推进，航速16节；以其79米的宽度，成为世界上最宽的船。

3油轮的发展1980年曰本横须贺市的住友重机械追浜造船所（现为横须贺制造所）建成56万吨的海上巨人号巨型油轮。该船长458.45米（创下世界纪录），舷宽68.86米；满载吃水24.61米，相当于8层楼；可装载约410万桶原油，相当于两艘30万吨级油轮。采用住友Stal-LavalAP蒸汽涡轮机，总功率50000马力，航速13节。两伊战争期间，萨达姆为了控制伊朗的经济命脉发动了袭船战，“海上巨人”号航经霍尔木兹海峡（StraitofHormuz）时，遭到伊拉克伊拉克空军的米格-23BK战机攻击，沉没在伊朗卡克岛海岸外的浅海海域。2004年3月进入迪拜的干船坞，改装为浮动储油船。2010年被拖至印度阿朗拆船基地的浅滩上搁浅。最终化为一堆废铁。

1988年，中国大连造船厂建成11.8万吨穿梭油轮“埃维塔”号，2002年，中国大连造船厂建成我国第一艘30万吨级VLCC——伊朗·德尔瓦号（IRANDELVAR）

4

56万吨的巨型油轮亚勒维京号，旁边是27.6万吨的超级油轮SaudiGlory号。油轮的发展2.1油船：油船（oiltanker），载运散装石油及成品油的液货船，是指建造或为主要在其装货处所装运散装油类（原油或石油产品）的船舶,包括油类、散货两用船，以及全部或部分装运散装货油，并符合《73/78防污公约》附则II所规定的任何化学品液货船。2.2油轮特点：因石油为流体，易于挥发、燃烧、爆炸，因此油船在构造、设备和营运方面具有以下特点：①对防火安全要求严格。国际海事组织1978年议定书规定，载重量2万吨以上的新造油船，须有惰性气体防爆设施；为避免货油或油气渗漏，货油舱区同首尖舱、机舱、泵舱之间，须有隔离舱；机舱须设在尾部，以防止因烟囱火星落到货油舱区而引起火灾。②货油舱用1～3道纵舱壁和4～10道横舱壁分隔，以减少自由液面对船舶稳性的影响，也便于不同种类的石油分别装载。③用专门的油泵和油管进行装卸，能在几小时到一昼夜间把全部货油装卸完毕；为便于卸净舱底残油，设有扫舱管系；④未设专用压载舱的油船，满载航行时干舷很小，甲板易于上浪，故常在甲板上架设步桥，以利船员通行。5油轮的定义与特点⑤船体长深比大，弯曲力矩较大，故结构多采用纵骨架式，以增加纵向强度。⑥运输常为单方向的，回程空放时为保持一定的吃水，须装载大量压载水。在到达装货港之前，如将含油压载水排入海洋，会造成严重污染。为此，在压载以前须将油舱洗净，并将洗舱水存放入专门的污油舱；同时要设置油水分离器以严格控制排放压载水的含油量。1983年10月生效的《1973年国际防止船舶污染公约》要求新造的载重量2万吨以上的原油运输船和载重量3万吨以上的成品油船，须设置专用压载水舱，新油船必须设有原油洗舱设备。2.3油轮的分类世界造船业将油轮按载重吨位分为5个级别：1.通用型（1万吨以下油轮）2.灵便型（一般称之为1～5万吨级的油船，3.巴拿马型（Panamax）：船型以巴拿马运河（PanamaCanal）通航条件为上限（譬如运河对船宽、吃水的限制），载重吨（DWT）在6～8万吨之间。4.阿芙拉型（Aframax）：平均运费指数AFRA（AverageFreightRateAssessment）最高船型，经济性最佳，是适合白令海（BalticSea）冰区航行油船的最佳船型。载重吨在8～12万吨之间。

5.苏伊士型（Suezmax）：船型以苏伊士运河（SuezCanal）通航条件为上限，载重吨在12～20万吨之间。6.VLCC（VeryLargeCrudeoilCarrier）：巨型原油船，载重吨在20～30万吨之间。7.ULCC（UltraLargeCrudeoilCarrier）：超巨型原油船，载重吨在30万吨以上。6油轮的定义与特点三、惰性气体3.1惰性气体作用、功能油船装载的是易燃易爆的原油或成品油，当货油舱内的油气与空气混合，并达到一定的含氧量后，极易发生火灾和爆炸事故。因而船级社规范对货油舱内的气体置换有明确的要求。对载重量为20000吨及以上的载运闪点（闭杯试验）不超过60℃的原油船或成品油船，以及所有使用原油洗舱的油船，均应设置惰性气体系统，惰性气体的功能如下：1.降低货油舱内大气的含量，使舱内大气达到不能支持燃烧的程度，而使空舱惰性化。2.在航行中使货油舱内的大气含氧量（以体积计）不超过8%，并保持正压状态，但需要

排清货油舱的油气时除外。3.除有必要排清货油舱的油气外，保证在正常作业中，空气不进入货油舱。4.驱除空货油舱内的碳氢气，使其后的除气过程中货油舱内不致形成可燃气体。5.甲板总管还与压载管路连接，以供破舱保护用，但连接管路上必须设置双道阀门或其它锁闭装置。7油轮惰气系统3.2油舱内可燃气体发生爆炸事故的条件分析：(1)可燃石油气浓度在“爆炸范围”内；(2)有足够量的氧气，舱内氧气含量在“临界点以上”；(3)有引火源，其能量达到可燃气燃烧所需最低点火能量因此，从3方面采取措施防止油舱发生燃烧爆炸事故：1、控制油舱内可燃石油气浓度。从图8-1可知，如能控制可燃气浓度处于爆炸上限以上的“过浓区”，或者处于爆炸下限以下的“稀释区”，就不会产生燃烧爆炸。实际上，要控制油舱内可燃气浓度，始终处于“过浓区”或“稀释区”是很困难的，可操作性难度很大。2、控制引火源的产生。控制火源一直是油船极为重视的控制燃烧爆炸事故的措施，但它有许多不定因素，存在很多不可预见情况，特别是由于静电放电产生的引火源而发生的燃烧爆炸事故，屡见不鲜。因此，单纯依靠控制引火源的产生，并不是最安全可靠的措施，不能完全防止油船发生燃烧爆炸事故。3、控制油舱内氧气含量。如能使油舱内氧气含量保持在“临界点以下”，使舱内气体状态处于“缺氧区”，这样无论可燃气浓度处于何种状态，有引火源也不会产生燃烧爆炸。所以，最简单也最容易实现的办法，就是向油舱内充注氧气含量很少的所谓“惰性气体”，使油舱内氧气含量降低到“临界点”以下，这样就可保证油船在任何营运状态下，油舱内气体氛围均处于安全区。3.3船舶各种营运状态惰性气体充注1.卸油时惰性气体的充注装满油的货油舱上部空间，无论是否充满惰性气体，油气浓度都是处于过浓油气区域，没有爆炸的可能性。但在卸油时，舱内油气浓度都有可能进入爆炸范围之内。因此，在8油轮惰气系统卸油过程中，应不断向油舱内注入与卸油量容积相等的惰性气体，防止空气流入并保证油舱内总是处于充满惰性气体的状态。2.航行中惰性气体的补充无论是满载或空载，在航行中都有可能由于某些原因使舱内压力下降到低于大气压力，空气通过呼吸阀流入油舱，即使原来已充满惰性气体，但当空气流入时，由于氧气浓度升高，有可能进入爆炸范围。因此在航行中应定期测量舱内氧气浓度，根据需要向舱内充入惰性气体，保证舱内氧气浓度在8%以下。3.货油舱内压入和排出压载水时惰性气体的充注。4.装油前惰性气体的充注。开始装油时舱内氧气浓度若在11.5%以上如图8-2中点G1点，随着货油不断地装入，石油气浓度逐渐增加最终达到爆炸上限以上，如图8-2中M5点，这时，处于“爆炸范围”以外。然而在装油过程中，舱内气体状态按G1M5线变化，因此装油初期一段时间内，气体状态会处于“爆炸范围”以内。为防止这种现象发生，在开始装油前，油舱内必须充注惰性气体，使油舱内氧气浓度在“临界点”以下，如图中G点，则装油过程中气体状态。5.清洗油舱时惰性气体的充注许多油船爆炸事故发生在洗舱时，这时由于洗舱喷射高速流动的水或油，可能将舱内构件冲击下落碰撞产生火花，或者由于喷射液流产生静电引起油气燃烧而发生爆炸事故。因此，开始清洗油舱以前，必须测定所有要清洗的油舱内氧气浓度，确认氧气浓度在8%以下，根据使用的洗舱形式不同按下述两种方法冲入惰性气体。9油轮惰气系统6.除气作业时惰性气体的充注油船进厂修理或人进入舱内检查，必须除气，使氧气浓度达到19%以上，可燃气浓度在0.05%以下，但如油舱内可燃气浓度在5%以上时，开始用新鲜空气除气，舱内气体变化就要进入爆炸范围内。因此，首先用惰性气体置换油舱内石油气，当油气浓度达到4%以下状态时，再用新鲜空气置换，这时气体状态不会进入“爆炸范围”内。10油轮惰气系统3.4船舶惰性气体装置组成及工作原理3.4.1惰性气体装置类型1、“烟道气”式惰性气体系统：目前油轮上基本都使用烟气式惰性气体系统。因其有供气量大，含氧量一般在4%~5%以下，不需额外消耗燃料，成本低，经济性高的优点。其工作原理是柴油机排出的废气经废气锅炉后进入烟道，由风机将其抽出，先通过烟气抽气阀进入洗涤塔进行冷却、脱硫和除尘；干净的烟气再经过除湿器去除烟气中的水份；然后烟气被风机打入货油舱，进入货油舱之前的管路中设有调节阀、甲板水封装置、单向阀1等。由于烟气是从柴油机排出的废气中抽取，因而其中的氧气已基本上被燃烧掉，留下的主要是氮气，所以是一种惰性气体。2、

惰性气体发生装置：惰性气体发生装置系统是利用专门的燃烧器燃烧柴油，产生燃气经洗涤塔冷却、脱硫、除尘和除湿，而后得到高质量的惰性气体。这种系统的优点是所产生的惰性气体含氧量低（1%~4%）、二氧化硫少、烟尘少。其缺点是需额外消耗燃油，经济性差，并要设置专门的燃烧室、燃油泵、燃油柜等设备，造价高。这种系统适用于没有大锅炉的成品油轮。3、

组合式惰性气体系统：这种装置是惰性气体发生装置系统的改进式，具有多种功能（1）

可用锅炉的烟气产生惰性气体；（2）当锅炉的排烟含氧量过高时，在燃烧室内进行再燃烧产生含氧量小于5%的惰性气体；（3）作为惰性气体发生装置，直接燃烧柴油后，得到高质量的惰性气体。11油轮惰气系统3.4.2惰性气体装置主要设备结构及作用1、

烟气抽气阀2、洗涤塔冷却：在洗涤塔内应尽量使烟气温度降低到接近冷却海水的温度。脱硫：尽可能除去烟气中硫的氧化物（SO2、SO3），设计标准要求脱硫率应为90%-95%。除尘：尽量除去烟气中的烟尘等固体杂质，除尘率90%以上。3、甲板水封：是为防止货油舱内可燃性气体，逆流到洗涤塔和锅炉内的安全装置。4、鼓风机：一般使用电动离心式风机，风量应保证最大卸油量时油舱内能维持一微小正压。5、固定式氧气分析仪（可连续测定惰性气体中的氧气含量）其功用是自动调节惰气风机排气压力，使惰气供气压力保持恒定。12油轮惰气系统3.4.3VLCC惰性气体系统基本原理图

13油轮惰气系统四.货油透气4.1货油透气的作用：油轮的货油舱在装入货油时油舱内的空气会被挤压而使货油舱内压力增加，封入舱内的惰性体与油气通过高速排气阀排出，使油舱内的压力不超过其本身所能承受的压力强度。在油船航行中，由于温度的变化等原因，能使少量油气、空气或惰性气体进出货油舱。可以通过透气装置使舱内压力维持在设定范围，保证安全。而卸货时则是将惰性气体送入到各货油舱内，使货油舱免受负压。14货油透气系统4.2高速透气阀作业：⑴装载货油时，使舱内大量油气或惰性气体排出，蒸发气混合物垂直向上排出，使压力维持在正常水平⑵真空吸入阀当油船在卸载货油时，当使用惰性气体补充时，真空阀应自动关闭，在油船航行中，由于温度降低舱内负压超过设定值，可以吸入空气，吸入口在货油舱甲板1.5米以上。a.高压排出15b.高压排出货油透气系统4.3透气管进出口位置和高度要求由于油船甲板部分为危险区域，而从透气管中排出的气体都含有一定浓度的油气，因而透气管的位置和高度是有严格要求的，具体要求如下：1.透气出口位置和高度：⑴采用自由流通排气方式时，其出口应布置在货油舱甲板以上，且不小于6m；或当其出口位于步桥范围以内4m时，则应位于前后步桥以上且不小于6m；⑵采用高速排气方式时，排气出口应布置在货油舱甲板以上且不小于2m处。⑶不管哪种透气方式，透气出口均应离开含有火源的围蔽处所的最近进气口和开口以及可能构成着火危险的甲板机械和设备的水平距离均不小于10m。2.透气管进口布置：⑴对装有惰性气体的油船，透气管进口尽可能远离惰性气体入口。⑵透气管进口应自货油舱的最高部位引出。⑶对于装有惰性气体的油船，推荐透气管进口尽量布置在油舱的中心附近。16货油透气系统五.货舱监测随着船舶自动化程度和对安全航行要求的提高，油船上目前设置了各种形式的货油舱液位（高位与溢出）、温度、压力等.

17货油监测系统5.1雷达式货油舱液位遥测系统：5.1.1工作原理：是由雷达发射器发出电波，到达液体表面后反射到发射器的接收器，根据电波来回所花费的时间，经过处理可以换算成液货舱内液位的高度。该系统无任何部件与货油接触（油船用雷达发射器不伸入油舱），能在甲板上对其维修，测量精度高（±5mm），测量不受货油温度和密度的影响，且功能齐全。因此，适用于载运各种货油的货油舱，特别是大中型油船。功能：雷达货油监测系统的主要功能：货油舱液位高度；货油温度及温度极限报警；惰性气体压力及压力极限报警；高低液位报警；高高、低低液位报警；货油质量、货油体积；单位换算等。5.1.2安装注意事项：1、注意安装位置符合“国际航运公会(ICS)-直升机船舶协同作业指南”要求。2、注意船体结构是否符合雷达安装要求。3、对于需要布置加热盘管的油舱注意符合雷达安装要求。4、附件焊接工艺符合雷达安装要求。5、雷达辐射测量底部不要在吸口或者注入口，保证液体稳定，测量准确。

18货油监测系统

19货油监测系统2.国际航运公会(ICS)—直升机/船舶协同作业指南

20货油监测系统6.1货油装卸站布置要求

1、

对于国际航行的油船，货油装卸站的设计应符合OCIMF（石油公司国际航运论坛）的要求，其包括了法兰的标准、通岸接头的数量、规格、布置位置要求、阀附件的材料等等，具体应严格按照规范执行，下图为1.6万~2.5万吨油轮加油站部分要求说明。21货油装卸系统2、装卸油管之间的间距A及燃油装注管和货油装注管之间的间距B应按表：3、异径接头的配置数量应管按表4.1.2。阀、短管及异径接头的法兰应符合B.S.1560（英国标准）或ANSIB16.5（美国国家标准学会）的标准。

22船的吨位/DWTAB注16000~25000≥对不足16000DWT的油船,A应按船的尺寸、装卸要求及油码头的设备具体决定.25001~60000≥≥60001~160000≥大于160000≥船的吨位DWT固定安装备

用大端小端数量大端小端数量小端数量小端数量16000~25000按货油总管12″81