Трубопровод — это совокупность труб и арматуры (присоединительной, разветвляющей, запорной и др.), предназначенных для перемещения жидкостей, паров или газов. Наряду с трубопроводами в состав систем входят различные аппараты, механизмы и емкости. Так, теплообменными аппаратами ряда систем являются подогреватели, охладители, испарители и конденсаторы. Аппаратами для очистки рабочих сред служат фильтры, сепараторы, отделители. В группу аппаратов различного назначения входят генераторы инертных газов, глушители шума, искрогасители, аэраторы, увлажнители пара, воздухораспределители и др. Механизмами систем являются насосы, компрессоры и вентиляторы; емкостями для жидкостей и газов служат цистерны, тепловые, ледовые и кингстонные ящики, баки и баллоны.
Судовая система - это комплекс судового оборудования, состоящий из трубопроводов, механизмов, устройств, приборов и аппаратов, предназначенный для разного рода потребителей, выполняющих одну или несколько функций по обеспечению нормальной эксплуатации судна.
К судовым системам предъявляются следующие общие требования: высокая безопасность, надёжность работы при качке, дифференте и крене, экономичность, экологичность, полная автоматизация, и частные требования: соблюдение виброшумовых характеристик арматуры и трубопроводов, малых гидравлических сопротивлений, достаточной ударостойкости, герметичности, исключение потерь рабочей среды в окружающее пространство. Частные требования во многом зависят от способа управления арматурой, материала труб и арматуры, типа изоляции, места и способа расположения в различных помещениях и др.
Назначение судовых систем:
- подача и подготовка топлива, смазочного масла, охлаждающей воды, сжатого воздуха, удаление выпускных газов тепловых двигателей;
- обеспечение безопасности плавания судна в различных навигационных условиях с помощью трюмных систем: осушительных, балластных, сточных, водоотливных;
- обеспечение нормальных условий жизнедеятельности экипажа и безопасности пассажиров, так называемых бытовых систем (водоснабжения питьевой, мытьевой и забортной водой), санитарных (системы фекальных и сточных вод), отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха;
- обеспечение экологической чистоты окружающей среды в результате эксплуатации судна и его технических средств с помощью системы по очистке льяльных и нефтесодержащих вод, установки по очистке сточных и бытовых вод, мусоросжигательных печей (инсинераторов), системы но очистке выпускных газов.
- выполнение грузовых технологических операций и обеспечение сохранности судна и груза с помощью использования специальных систем на наливных судах (танкерах, химовозах, газовозах): грузовые, зачистные, мойки танков, подогрева, газоотводные, системы инертных газов и др.);
- обеспечение пожарной безопасности судна с помощью противопожарных систем (системы водяного пожаротушения: паротушения, углекислотного тушения, пенотушения, жидкостного тушения, тушения инертными газами).
Судовому персоналу необходимо хорошо знать не только устройство всех судовых систем, но и безопасные правила, а также оптимальные методы их технической эксплуатации.
Судовая система в своём составе имеет следующие элементы:
- источник рабочей среды (цистерны, баки, баллоны, танки и другие ёмкости);
- источник энергии, обеспечивающий перемещение рабочей среды (насосы, компрессоры, вентиляторы);
- аппараты и устройства обработки рабочей среды, обеспечивающие изменение и доведение параметров рабочей среды до необходимых значений (подогреватели, охладители, конденсаторы, конденсатоотводчики, парогенераторы, фильтры, сепараторы и др.);
- контрольно-измерительные приборы (КИП): манометры, термометры, уровнемеры, расходомеры, газоанализаторы, вискозиметры, гигрометры, устройства автоматического управления, сигнализации, защиты и диагностики;
- потребители рабочей среды (гидро- и пневмоприводы, сервомоторы и т.д.);
- трубопроводы, объединяющие перечисленные элементы в систему.
Судовая система может иметь различное сочетание указанных элементов. Имеются системы, в которых могут отсутствовать некоторые из перечисленных элементов.
Основным элементом любой системы является трубопровод. Перемещение жидкостей и газов по трубам происходит за счёт сообщения им механической, тепловой, потенциальной энергии. Поэтому любая система состоит из труб, соединяющих различные по назначению и конструкции механизмы, аппараты и арматуру.
По функциональному назначению отдельные трубопроводы подразделяются на следующие типы:
- приемный;
- напорный;
- наливной, в котором жидкость проходит самотеком в судовые емкости или под напором от берегового насоса;
- отливной, в котором жидкость подаётся судовым насосом из помещений и трюмов за борт;
- стравливающий, в котором жидкость или газ проходит при срабатывании предохранительных клапанов;
- продувания, через который жидкость удаляется в трюм или в судовые емкости, обычно это конденсат или пароводяная смесь;
- воздушный, который предназначен для сообщения с атмосферой;
- вытяжной (обычно в системе судовой вентиляции).
По роду среды, протекающей по трубопроводам, применяют водопроводы, паропроводы, воздухопроводы, рассолопроводы, газопроводы, нефтепроводы, маслопроводы, топливопроводы.
Принцип построения судовой системы зависит от типа судна, его водоизмещения, назначения, требований эксплуатации и живучести.
Существует следующая классификация судовых систем:
- по назначению и характеру выполняемых операций: общесудового, бытового назначения (трюмные, осушительные, балластные, санитарные, противопожарные, отопления, вентиляции) и специальные;
- по принципиальной схеме - линейные, кольцевые и комбинированные магистрали
- по способу построения системы: централизованные, автономные или групповые
Рассмотрим подробнее классификацию судовых систем.
Линейная схема системы представляет собой трубопроводную магистраль, проложенную вдоль судна. Она наиболее проста и поэтому применяется в большинстве судовых систем.
Кольцевая схема состоит из двух трубопроводов, проложенных вдоль судна но обоим бортам, и нескольких перемычек, на которых установлены разобщительные клапаны. Применение кольцевой схемы повышает живучесть и маневренность системы, так как в случае выхода из строя трубопровода одного борта может функционировать трубопровод другого борта. Однако в этой схеме требуется увеличение длины труб и количества арматуры, что влечет за собой увеличение массы и стоимости системы.
Комбинированная схема состоит из нескольких соединенных между собой линейных и кольцевых магистралей. Участки общей магистрали, которые должны обладать повышенной живучестью, выполняют по кольцевой схеме, остальные - по линейной. Комбинированная магистраль, сочетающая достоинства линейной и кольцевой магистралей, применяется в основном на крупных морских судах. Трубопроводные магистрали разделяются на ряд участков путем установки разобщительной арматуры с целью отключения поврежденного участка от всей магистрали. Магистраль прокладывают под настилами и платформами, смещая к продольным переборкам в коридорах и проходах, чтобы не загромождать жилые и служебные помещения и иметь доступ в случае ремонта оборудования. Во избежание замерзания водяные трубопроводы размещаются под палубой. Предусматривается возможность спуска воды из них с помощью спускных пробок и краников.
При централизованной схеме имеется минимальное количество механизмов и арматуры, что создаёт простоту и удобство в её обслуживании.
При автономной схеме предусматривается обслуживание потребителей данного отсека самостоятельным механизмом и отдельным трубопроводом. По такому принципу строят осушительные, балластные, грузовые и другие системы. Автономный принцип применяется для отдельных отсеков, имеющих особое значение для всего судна, так как обеспечивается максимальная живучесть системы (например, при затоплении одного отсека система полностью обеспечивает потребителей всех прочих отсеков). Недостатком его является то, что система громоздкая, с большим числом механизмов и арматуры, имеющих низкий коэффициент использования.
При групповой схеме отсеки судна подразделяют на группы, обслуживаемые одним механизмом и независимым трубопроводом. Групповая схема по своим достоинствам и недостаткам занимает промежуточное место между двумя первыми. По групповому принципу строятся системы вентиляции, отопления, кондиционирования воздуха и сточные системы.
По принципу перемещения перекачиваемой среды системы подразделяются на следующие виды:
- закрытые системы, в которых исключается контакт рабочей среды с атмосферой;
- открытые системы, в которых имеется постоянный контакт с атмосферой;
- проточные системы, в которых используется забортная вода и атмосферный воздух, удаляемые в окружающее пространство;
- циркуляционные системы, в которых организуется принудительная или естественная циркуляция либо многократное использование рабочей среды под напором при ограниченном запасе рабочей среды.
Классификация и назначение судовых систем
Трюмные
- Осушительная - периодическое удаление трюмной воды, появляющейся в результате протечек через неплотности соединений трубопроводов, конденсации пара и т. д.
- Водоотливная - удаление большого количества воды, поступившей при аварии или повреждении корпуса
- Перепускная - удаление воды из помещений, не оборудованных осушительной или водоотливной системами; из этих помещений вода отводится по трубам, снабженным запорной арматурой, к приемникам водоотливной системы
Балластные
- Балластная - регулирование остойчивости и осадки судна, создание крена или дифферента
- Креновая - выравнивание крена в аварийных случаях, при необходимости создание искусственного крена (на судах, где эти функции не выполняет балластная система)
- Дифферентная - изменение и устранение дифферента в аварийных случаях, при необходимости — в процессе эксплуатации (на судах, где эти функции не выполняет балластная система)
- Замещения - прием в специальные цистерны и удаление из них водяного балласта, компенсирующего массу израсходованного груза
Противопожарные
- Противопожарная водяная - подача воды из-за борта для тушения пожаров на палубах и внутри помещений судна; обеспечение работы эжекторов водоотливноосушительной системы, пеногенераторных установок и др.
- Водяного орошения - защита отдельных помещений и конструкций от воздействия высоких температур, а также для предотвращения распространения огня на судне
- Затопления - для тушения пожаров в помещениях, предназначенных для хранения легковоспламеняющиеся грузов
- Водораспыления - для тушения пожаров в машинно-котельных отделениях
- Спринклерная - для тушения пожаров в жилых и служебных помещениях
- Паротушения - для тушения пожаров в различных судовых помещениях, в том числе в трюмах, топливных и масляных цистернах и т. п. Трубопроводы этой системы могут быть использованы для подачи пара в танки и топливные цистерны для их пропаривания
- Пенотушения - для тушения пожаров в различных помещениях
- Жидкостного тушения - для тушения пожаров паром испаряющейся огнегасящей жидкости, подаваемой в различные помещения
- Углекислотного тушения - обслуживание в основном тех же помещений, что и в случае применения системы паротушения (часто используется на теплоходах, где резервы пара ограничены)
- Инертных газов - подача инертных газов (азота, гелия), а также выпускных газов двигателей внутреннего сгорания, топочных газов или специально подготовленных газов в грузовые трюмы и танки для тушения и предупреждения пожаров
- Ингибиторная - подача ингибитора (инертных газов, химических жидкостей или водяного пара) в некоторые помещения для предотвращения возгорания и взрыва легковоспламеняющихся веществ
Бытового водоснабжения
- Бытовой пресной воды - прием, хранение и подача к местам потребления пресной воды (распространена на судах, где не предусмотрены раздельные системы питьевой и мытьевой воды)
- Питьевой воды - обеспечение пресной водой пищеблока и лагунов в постах управления и машинно-котельных отделениях
- Мытьевой воды - обеспечение водой кают, бань, душей, медицинских помещений, умывальников и прачечных
- Бытовой забортной воды - промывка гальюнов, охлаждение некоторых устройств и т. д.; может быть подключена к трубопроводам противопожарной водяной системы, системам орошения или к трубопроводу мытьевой воды
Сточно-фановые
- Сточная - отвод сточных вод от санитарно-бытового оборудования (умывальники, душевые, бани) и палубных шпигатов внутренних помещений.
- Фановая - удаление фекальных и сточных вод из гальюнов
- Шпигатов открытых палуб - отвод за борт воды, попавшей на открытые палубы при волнении на море, от атмосферных осадков, при тушении пожаров, мытье палуб, орошении отсеков и т. п.
Отопления, хозяйственного пароснабжения, обогревания и пропаривания
- Хозяйственного пароснабжения - подача насыщенного водяного пара к хозяйственно-бытовым приборам и оборудованию для подогрева воды и воздуха, а также для обогревания и продувания донных и бортовых отверстий
- Подогрева жидкостей - подача насыщенного водяного пара к подогревающим змеевикам или трубам, установленным в танках, топливных и масляных цистернах, для уменьшения вязкости жидкостей, а в водяных цистернах — для предотвращения замерзания воды
- Пропаривания танков и топливных цистерн - подача насыщенного водяного пара в танки и топливные цистерны с целью очистки их от остатков жидкостей
Вентиляции и кондиционирования воздуха
- Вентиляции - осуществление воздухообмена в помещениях
- Кондиционирования воздуха - создание и поддержание в помещениях воздушной среды с заданными параметрами независимо от внутренних и внешних условий
Холодильные
- Хладоносителя - перемещение хладоносителей (воды, рассола и др.) от испарителей холодильной установки к приборам охлаждения и обратно
- Хладагента - перемещение хладагента (аммиака, фреона и др.) от холодильного агрегата к испарителю и обратно
Сжатого воздуха
- Сжатого воздуха высокого давления - получение сжатого воздуха давлением свыше 10 МПа и подача его после осушения и очистки для пополнения запасов воздуха среднего и низкого давления (сжатый воздух применяется для создания воздушно-механической пены и аэрированной воды в противопожарных системах, для удаления балластной и аварийной воды, фекальных и сточных вод и других целей)
- Сжатого воздуха среднего давления - снабжение тех же потребителей сжатым воздухом давлением 1—10 МПа
- Сжатого воздуха низкого давления - обеспечение работы пневматического инструмента, пневмоцистерн, тифонов и сирен, приборов и арматуры пневмоавтоматики, для аварийно-спасательных и водолазных работ, продувания донной и бортовой арматуры
Специальные спасательных судов
- Грунторазмыва - размыв грунта вокруг затонувшего или сидящего на мели судна
- Грунтоотсоса - отсос грунта, заполнившего помещения затонувшего судна
- Водоотливно-спасательная - откачивание воды из затопленных помещений судна
Специальные наливных судов
- Грузовая - погрузка и выгрузка жидкого груза и распределение его по танкам
- Зачистная - зачистка танков от остатков жидкого груза, не выбранных грузовой системой (иногда функции грузовой и зачистной систем выполняет одна система)
- Мойка танков - полная очистка танков от остатков нефтепродуктов
- Газоотводная - отвод паров жидкостей, подача в танки наружного воздуха и сообщение их с атмосферой при погрузке и выгрузке
Специальные промысловых судов
- Рыбьего жира - погрузка, хранение, перекачивание и выгрузка из специальных емкостей медицинского и технического жира
- Растительного масла - погрузка, хранение, перекачивание, подготовка и подача растительного масла к маслозаливочным машинам
- Тузлука (рассола) - приготовление и подача тузлука к посолочным и моечным машинам и заливка его в бочки
- Рыбоподачи - забор рыбы из невода или из трюмов и подача ее на переработку или хранение
- Производственной пресной воды - прием, хранение и подача холодной и охлажденной пресной воды к оборудованию рыбоперерабатывающих цехов
- Производственной забортной воды - снабжение холодной и горячей забортной водой рыбоперерабатывающих цехов
- Производственной канализации - удаление за борт отходов переработки морепродуктов, отвод воды от рыбоперерабатывающего оборудования и после мытья палуб производственных помещений
- Производственного пароснабжения - подача пара к рыбоперерабатывающему оборудованию и отвод конденсата
Различного назначения
- Переговорных труб - связь между служебными помещениями и постами
- Измерительных труб - замер уровня или объема жидкостей в танках, цистернах и других емкостях
- Воздушных труб - вентиляция емкостей, в которых хранятся жидкие грузы, а также коффердамов
- Охлаждения судового оборудования - подача воды или воздуха для охлаждения механизмов, приборов, аппаратов и другого оборудования судовых систем
- Гидравлики - подача рабочей среды (масла, воды) под определенным давлением к гидроприводам
- Топливная для судовых транспортных средств - прием, хранение и подача легких топлив для заправки катеров, самолетов, вертолетов
Системы судовых энергетических установок
Главного пара
- Подача перегретого или насыщенного пара от паропроизводительных установок к главным паровым турбинам
- Вспомогательного пара - подача перегретого или насыщенного пара к вспомогательным механизмам, теплообменным аппаратам и производственному оборудованию
- Отработавшего пара - отвод отработавшего пара от главных турбин и вспомогательных механизмов в конденсаторы, а также подача его к некоторым потребителям
- Продувания котлов - удаление части воды от котлов с целью сохранения ее качества
- Продувания высокого давления - отвод конденсата и пароводяной смеси из полостей высокого давления механизмов и трубопроводов систем главного и вспомогательного пара
- Продувания низкого давления - отвод конденсата и пароводяной смеси из полостей низкого давления механизмов и трубопроводов систем отработавшего пара
- Уплотнения сальников и отсоса пара - подача пара к сальниковым устройствам паровых механизмов и арматуры, отсос паровоздушной смеси из наружных камер уплотнительных коробок
Конденсатно-питательные
- Конденсатно-питательная - отсос конденсата из конденсаторов паровых механизмов и подача его в магистраль питательного трубопровода или в теплый ящик; подача воды в паровые котлы
- Дистиллята и бидистиллята - прием дистиллированной и бидистиллированной воды от водоопреснительных установок и подача ее для подпитки систем судовой энергетической установки, а также для других нужд
Топливные
- Подача топлива к механизмам-потребителям - прием, хранение, перекачивание, очистка, подогрев и подача топлива к паровым котлам, двигателям внутреннего сгорания, газовым турбинам, а также передача топлива на другие суда или на берег
Масляные
- Смазки деталей главных и вспомогательных механизмов - прием, хранение, перекачивание, очистка и подача масла для смазки и охлаждения трущихся деталей главных и вспомогательных механизмов, а также для передачи на другие суда
Водяного охлаждения
- Охлаждения забортной водой - подача воды в конденсаторы, к подшипникам механизмов и валопровода для охлаждения масла и к теплообменным аппаратам
- Охлаждения пресной водой - охлаждение ряда механизмов, а также рабочих сред в теплообменных аппаратах; если эта система применяется для охлаждения двигателей внутреннего сгорания, то для охлаждения пресной воды используется забортная вода
Воздушно-газовые
- Подачи воздуха для горения - подача воздуха к двигателям и котлам для сжигания топлива
- Пускового воздуха - получение, хранение и подача сжатого воздуха для пуска дизелей
- Газовыпуска - выпуск отработавших газов дизелей и газовых турбин
- Дымоходов - выпуск дымовых газов котлов
На общесудовые системы и системы судовых энергетических установок распространяются Правила Регистра — органа государственного технического надзора в области морского судостроения. По остальным судам внутреннего плавания те же функции выполняет Речной Регистр. Сводный том Правил классификации и постройки морских судов Регистра содержит общие положения о надзорной деятельности и состоит из 14 частей, одна из которых называется «Системы и трубопроводы». Правила постройки стальных судов внутреннего плавания Речного Регистра включают четыре части, одна из которых называется «Судовые системы».
Все системы можно классифицировать по роду вещества, перемещаемого по трубопроводу, и характеру выполняемых ими функций.
По роду транспортируемого вещества различаются системы, предназначенные для воды, воздуха, пара, газа, нефтепродуктов и других веществ. Однако такая классификация неудобна для изучения устройств систем, так как иногда в системах могут одновременно находиться различные вещества. Например, в системы замещения жидкого топлива может подаваться забортная вода, а в креновой и дифферентной системах балласт может перемещаться с помощью сжатого воздуха.
Более удобна классификация систем по характеру выполняемых ими функций, которая позволяет объединить в одну группу сходные по устройству и характеру работы системы. В каждой группе систем имеются свои подгруппы (табл. 1.1).
Литература
Судовые системы и трубопроводы - Овчинников И.Н., Овчинников Е.И. [1988]
Судовые системы - Костылев, И.И., Петухов, В.А. [2010]
