文丘里閥在船舶供水系統中的應用

萬小三　羅丕廣　謝清蘭

摘 要：本文重點介紹了船舶供水系統中文丘里閥的工作原理、供水系統的設計原理及其特殊要求等。

關鍵詞：文丘里閥；船舶供水系統；軍團桿菌

中圖分類號：U664.8 文獻標識碼：A

Abstract： This paper introduces the work principle of venturi valves in ship domestic water system， and especial design requirements for the domestic water system if venturi valve are used.

Key words： Venturi valve； Ship Domestic water system； Legionella

1 引 言

水是人類賴以生存不可缺少的物質，飲用水水質好壞直接影響人們的身體健康，尤其是船舶的飲用水水質越來越受到各方面的關注和重視。針對飲用水的保護措施，歐洲標準EN 1717：2000明確規定了防止飲用水受到污染的方法以及避免污染物回流的防護裝置的一般要求。本文以極地重載甲板運輸船供水系統設計為案例，介紹文丘里閥在供水系統設計中的應用經驗、特殊要求及注意事項，為類似相關設計提供借鑒。

極地重載甲板運輸船規格書，要求本船的供水系統包括熱水與淡水環形布置無任何死水點，并要求在熱水與淡水管路上配有文丘里閥。目前在國內找不到文丘里閥在船舶供水系統的應用案例，本船通過與廠家的合作，完成了文丘里閥在供水系統中的設計。在供水系統上使用文丘里閥，實際上就是基本按照EN1717：2000的要求對供水系統進行設計。

2 工程簡介

本為極地重載甲板運輸船，是用來運輸YAMAL LNG項目中所需的LNG大型設備模塊，主要海域為利比利亞半島和亞瑪半島，冰區等級為俄羅斯規范中的最高冰區等級Arc7，能全天候極地航行且能在冰厚1.5m下保持2 kn的航速。

本船供水系統由造水機產生淡水，然后進入儲存艙。淡水從儲存艙出來后，經過日用淡水泵進入淡水壓力柜，然后通過紫外線消毒器和活性炭濾器后分兩路：一路直接供給冷水用戶端，包括上建的衛生用水、飲用水和機艙的零用及技術用水；另一路進入熱水柜供給熱水用戶端，包括上建的衛生用水和零用。即本船的所有供水，包括冷熱水、機艙的零用及技術用水都是經過了消毒礦化達到飲用標準的。

3 文丘里閥的工作原理

文丘里效應表現為：受限流體在通過縮小的過流斷面時，流體出現流速或流量增大的現象，其流量與過流斷面成反比，由伯努利定律知流速的增大伴隨流體壓力的降低，即常見的文丘里現象。通俗地講，這種效用是指在高速流動的流體附近會產生低壓，從而產生吸附作用。

如圖1所示，文丘里閥的工作原理：主管水從文丘里閥的入口進入，除少部分水流向截面很小的支管供給用水單元外，隨之主管的水通過閥的最窄處， 主管水的壓強減小、流速變大，這時就在吸附腔的進口內產生一個真空度，使支管未使用的水被吸入閥內、隨著主管的水一起流進擴散腔內，從而避免了由于用水單元水的停滯及軍團桿菌的產生。文丘里閥的型式見圖2。

4 對供水系統材質的要求

根據EN1717的要求，所有與水接觸的管材及附件、設備的材質應滿足EN標準要求。根據廠家介紹和查詢，黃銅在某些情況下會產生腐蝕，在歐洲已經被禁用。青銅或炮銅則沒有這些問題，適用在飲用水系統中使用。而本船的供水系統使用的是紫銅管，接頭采用炮銅材質擠壓接頭，擠壓接頭也是整個系統滿足EN1717的要求。

5 供水系統的工作原理

本船供水系統為了阻止軍團桿菌的產生，主要從以下三個方面進行控制：一是減少水的停滯；二是對污染源進行隔斷；三是對熱水的溫度進行控制。

本船上建區域整個供水系統（包括冷熱水）為閉式循環，且在供水管路上安裝了文丘里閥，避免了積水的產生和保持整個管路水流的持續循環。同時，為保持冷熱水溫度，每層甲板除安裝有泄放功能的截止閥外，還安裝了流量調節閥，通過調節水的流速使水溫控制在合理范圍內。為了防止用水裝置中的水回流污染整個系統，在容易污染水源的用水裝置（如：洗碗機、土豆剖皮機）供水末端增加截止隔離閥。

6 供水系統的特殊要求

由于文丘里閥對系統的設計有一些特殊要求，并且需要配合其他一些閥件的使用才能達到相應的效果，所以相對常規船舶來說，本船的供水系統有如下特殊要求：

（1）增加淡水循環泵

為了避免了水的停滯，除了熱水管有循環泵外，淡水管也增加了循環泵，使管路的水流動起來以保證水的新鮮度。

（2）衛生單元設置雙回路

文丘里閥的使用可以保證水是循環的，但用水末端水的停滯依然無法避免，因此要確保非循環末端管最短。就衛生單元而言，普通船衛生單元都只有冷熱水兩個進口，考慮衛生單元供水管較長，本船衛生單元提供了兩進兩回4個接口，以最大限度減少非循環末端的存在，見圖3。

（3）使用特殊隔離閥

污染源的隔斷可通過使用特種閥來實現。根據歐洲的標準，飲用水與不同的水源其隔斷的標準是不一樣的。本船使用了兩種特種閥，一種是EA類隔斷，一種是BA類隔斷。這類特種閥功能類似于止回閥，但普通的止回閥并不能阻止細菌的回流，而廠家提供的這幾類閥可以阻止細菌回流傳播，見圖4。

（4）使用流量調節閥

根據科學研究，25 ℃～55 ℃是細菌繁衍的合適溫度，對于船上供水系統的熱水溫度，推薦55 ℃-70 ℃為宜。普通船對供水熱水管的溫度控制并不嚴格，只通過包絕緣以減少熱量的損失；本船除了包絕緣外，還根據文丘里閥廠家的建議，在每一層熱水總管上增加流量調節閥，合理控制水的流速，減少供水管末端的溫度差降，使水溫控制在合理范圍內。

7 文丘里閥在船舶上運用的局限性

（1）文丘里閥價格昂貴、品種少；

（2）在船舶供水系統使用文丘里閥的技術還不夠成熟，使用效果還需要進一步驗證；

（3）由于船舶空間的局限性，在供水管路上安裝文丘里閥不利于船舶管路的布置。

8 結論

對于文丘里閥在船舶領域的使用，本項目在國內是第一次，通過這次使用我們對歐洲飲用水的標準有了初次接觸。文丘里閥是一種關于衛生用水更具先進理念的產品，目前由于生產廠家少，使得整個系統價格偏高，但隨著人類對自身健康的日益關注，文丘里閥將是一個發展方向，或許在不久的將來文丘里閥將會在船舶領域得到廣泛使用。

參考文獻

[1]BS EN 1717： 2000： Protection Against Pollution of Potable Water in Water

Installations and General Requirements and Devices to Prevent Pollution by

Backflow.

[2]BS EN 806-2： 2005： Specification for Installations Inside Buildings

Conveying Water for Human Consumption.