龍骨冷卻器在頂推推輪上的應用

馬圣田

摘 要：近年來，市場對海洋平臺供應船，頂推推輪等特種類型的船舶的需求日益增多。這些特種類型的船舶，通常是設備多，空間狹小，如何解決空間狹小而又要保證各系統的設計要求？本文以新造的頂推推輪的冷卻系統的設計為例，通過對龍骨冷卻器的研究，和普通鋼質冷卻器做比較，新型龍骨冷卻器有著獨特優越性，有效的解決了頂推推輪空間狹小設備布置難得問題。

關鍵詞：頂推推輪；空間狹小；瓶頸；龍骨冷卻器

中圖分類號：U664.52 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）09-0069-01

1 頂推推輪冷卻系統設計之初的瓶頸

我司建造的頂推推輪將運營在南美區域的巴拉圭運河內，用于推送駁船用。該船的總長度47.65米，配有三臺主機，三個齒輪箱，二臺主發電機等主要設備，所以說本船的設備較多，但機艙內空間又比較狹小。這么多設備都需要獨立的冷卻系統，如果按照常規的船舶在機艙內建立各個完整的冷卻系統，并配置常規的殼管式或板式冷卻器，機艙的空間無法布置，這就要求我們在設計時另辟蹊徑，選用占用空間小而又要成本低的設備。

2 龍骨冷卻器的優點

龍骨冷卻器主要用于木質、鋼質和玻璃鋼質船舶的主機、輔機的冷卻，它廣泛應用于拖輪、推輪、海工工程船、漁船、引航船、勘探船以及輪渡等其他的船舶類型。龍骨冷卻器是一種使用90/10銅鎳合金螺旋管制作而成的冷卻設備，相比普通的鋼質冷卻器具有較好的熱傳導性能。它可以安裝在船體水線以下的舷側外板或船底板，直接利用舷外的海水（河水）對冷卻器內的熱流體進行冷卻，不像其他的常規遠洋運輸船舶需要配置專門的海水冷卻泵和管路，這樣它既節省了在機艙內安裝泵浦的空間，又節省了傳統冷卻器的海水冷卻管路的材料和鋪設空間，從而也為船廠和船東節省了安裝、制作和材料的成本[1]。

相比普通的冷卻器（殼管式和板式冷卻器），它還具有優點：（1）它使用銅鎳合金螺旋管制作而成，這種獨特的設計，能夠增強管表面和生成的湍流之間的熱交換能力。事實上，這種螺旋式流動的冷卻液能夠散發的熱量是鋼質焊接殼體的散熱能力的兩倍之多。并且這種冷卻器即占用較少的外板空間又具有較大的冷卻能力。（2）90/10銅鎳合金的螺旋管是很結實但重量很輕。他們能經受住厚壁管的彎曲強度，而且能夠根據船體線型排列而不會產生明顯的壓力。（3）銅鎳合金能夠自然的防止海生物的污染的性能，并且冷卻器上的所有部件都有較好的耐腐蝕性和抗海水腐蝕的性能。（4）能夠根據特定的要求，能夠設計出單層4管、單層6管或者12管的形式，也可以設計成雙層8管，雙層12管或24管的形式。（5）如果你需要增加熱源，能夠通過增加管子的數量或管子層數，能夠很容易的擴展冷卻能力。（6）相比鋼質的冷卻器，安裝成本更低。（7）模塊化的設計更容易進行簡單、靈便的安裝。（8）安裝和操作使用成本低。試驗證明，一個1200lb的龍骨冷卻器和一個3600lb鋼質冷卻系統有著同樣的冷卻能力。（9）維修容易。如果冷卻器的某一部件損壞，能夠很容易的使用庫存備件進行替換，并且容易清洗，可以用高壓水在隨時可以清洗。

3 龍骨冷卻器的設計

3.1 各主要被冷卻設備的技術參數

（1）主機：型號YANMAR 6EY26W；散熱量：高溫循環 195KW；低溫循環708KW。（2）齒輪箱：型號YANMAR YXH-2000C；散熱量：69KW。（3）主發電機組：CUMMINS QSB7 T3；散熱量：171KW。

3.2 本船服務內河水域及所配設備的工作要求

在設計龍骨冷卻器的時候需滿足以下設計工況：（1）在主機滿負荷時，船舶最小的航行速度2節。（2）航行區域的河水或者海水最高的溫度不得超過32度。（3）主發電機滿負荷時，船舶航行速度需按0節設計。（4）主發電機的冷卻介質是由50%的水和50%的乙二醇組成，其他設備的冷卻介質是淡水。（5）為保證冷卻效果，龍骨冷卻器的要求安裝在船舶最小吃水2.1米以下，使其在任何營運浮態狀態下均保證龍骨冷卻器全部浸沒在水中。

4 龍骨冷卻器在推輪上布置與應用

（1）頂推輪每船共裝有12臺龍骨冷卻器，分別是主機高溫冷卻器（3臺），主機低溫冷卻器（6臺），齒輪箱冷卻器（1臺），主發電機冷卻器（2臺）。在冷卻系統設計上，高度考慮了推進裝置實際操作的各種情況，做到了各臺主機冷卻水系統完全獨立，單臺主機低溫水和高溫水循環完全分離的設計。在安裝方面，考慮到本船主船體尾部安裝有較多數量的操舵裝置和導流罩等，空間狹小，船體線型復雜，不便于冷卻器的布置，而如此多數量的冷卻器布置在船底板以下的話，冷卻器舷側進出口閥操作上不方便，所以本船把這些龍骨冷卻器安裝在船體舷側外板兩側，均勻對稱排列。（2）龍骨冷卻器的安裝。龍骨冷卻器的安裝方式主要有兩種形式，一種是穿船體的形式，另一種是法蘭形式。本船選用的是法蘭形式，法蘭連接的配置需使用80的厚壁管，穿過外板，安裝定位后，兩面滿焊，并進行無損探傷檢驗焊縫的質量。用螺栓連接時，按照如圖所示的依次安裝塑料墊片，隔離墊片和螺帽等。

5 效果追蹤

三條頂推推輪建造完工之后，經過多次的試航測試，各設備的冷卻系統各系統運行正常，達到了設計的預期目標。

參考文獻

[1]馮曉慧，黃巍巍，張振坤，華晶.平臺供應船龍骨冷卻器的腐蝕分析[J].黑龍江科技信息，2012（24）：99.