船舶燃油日用柜、液壓油柜的管理存在的問題及結(jié)構(gòu)改進(jìn)措施

（中交上航局航道建設(shè)有限公司，浙江 寧波 315200）

新海虎9輪從寧波調(diào)遣至烏拉圭航行途中遇到風(fēng)浪，燃油日用柜雜質(zhì)泛起，由于放殘不理想，導(dǎo)致供油單元雙聯(lián)濾器、自清濾器，燃油進(jìn)機(jī)濾器故障堵塞，存在著一定的安全隱患；液壓油混入少量水分，引發(fā)液壓油濾器堵塞和液壓設(shè)備及閥件生銹，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)使用壽命減短，可靠性減低。為使燃油日用柜能良好地放殘，保障在大風(fēng)浪中船舶的安全航行；為保證液壓油的清潔，減少液壓油中雜質(zhì)和水分的含量，降低液壓系統(tǒng)故障率，根據(jù)流體力學(xué)繞物分離原理，對(duì)沉淀柜和液壓油箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)分析，希望能為船舶輪機(jī)管理工作提供幫助。

1 燃油日用柜和液壓油柜作用

1.1 燃油日用柜的作用

燃油日用柜在船舶起到了燃油沉淀、凈化的功能，燃油日用柜的沉淀手段是將燃油中的雜質(zhì)和水分進(jìn)行沉淀分離，良好的沉淀和分離促使燃油日用柜的放殘功能增強(qiáng)，日用柜積渣減少，船舶搖晃時(shí)去供油單元、柴油機(jī)的燃油中水分和雜質(zhì)的含量大大減少，從而降低各燃油濾器的拆洗頻率，減輕輪機(jī)員的工作量，提高船舶的安全性。

1.2 液壓油柜的作用

新海虎9輪是一艘大型耙吸式挖泥船，施工設(shè)備的動(dòng)能由大型疏浚液壓系統(tǒng)提供動(dòng)能，也有水下使用的小型液壓系統(tǒng)，疏浚施工時(shí)需要大量的液壓設(shè)備投入使用，使用后的液壓油通過回油濾器流回液壓油柜，液壓油柜起到沉淀、過濾、散熱等作用，而液壓設(shè)備的正常使用，才能發(fā)揮出生產(chǎn)能力，并且液壓設(shè)備及各液壓閥件的精密度較高，因此液壓系統(tǒng)中液壓油的清潔度至關(guān)重要。

2 實(shí)際使用中面臨的問題

2.1 燃油日用柜實(shí)際使用中面臨的問題

實(shí)際工作中，船舶連續(xù)航行、施工，燃油消耗較快，燃油日用柜的燃油一直在補(bǔ)充，燃油沉淀時(shí)間較短，目前的燃油日用柜沉淀效果不理想，在海上航行時(shí)遇到大風(fēng)浪時(shí)，燃油日用柜中的大量雜質(zhì)和水分因?yàn)閾u擺晃動(dòng)而翻動(dòng)浮起，去供油單元的燃油中會(huì)含有一定量的水分和雜質(zhì)，導(dǎo)致供油單元供油泵濾器、增壓泵自清濾器和燃油進(jìn)機(jī)濾器頻繁堵塞，影響船舶的安全航行，針對(duì)這一情況，對(duì)燃油日用柜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，使得放殘效果明顯、沉淀效果理想是十分必要的。

2.2 液壓油柜實(shí)際使用中出現(xiàn)的問題

新海虎9輪的液壓系統(tǒng)中，由于板冷的泄漏，液壓設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)有水分、水汽以及雜質(zhì)進(jìn)入到液壓系統(tǒng)中，液壓系統(tǒng)主要依靠濾油器對(duì)液壓油進(jìn)行凈化清潔，濾器可以過濾掉液壓油中的大部分雜質(zhì)，卻無法將液壓油中的水分及磨粒雜質(zhì)除去。液壓油中的水分對(duì)液壓設(shè)備有所危害，增加液壓系統(tǒng)故障率，縮短液壓油和液壓設(shè)備的使用壽命。拆開液壓系統(tǒng)設(shè)備部件和閥件時(shí)發(fā)現(xiàn)，液壓部件及閥件有生銹現(xiàn)象，所以設(shè)計(jì)改裝液壓油箱對(duì)液壓油進(jìn)行凈化、分水、分雜十分必要。

3 燃油日用柜與液壓油柜的改進(jìn)設(shè)計(jì)

3.1 理論基礎(chǔ)

在流體力學(xué)中，粘性流體繞物體向前流動(dòng)，會(huì)在邊界層產(chǎn)生流動(dòng)分離，從而使粘性流體中的不同物質(zhì)在邊界層分離開。利用這一原理，可以將燃油和液壓油視作粘性液體，在燃油輸送及循環(huán)運(yùn)行和液壓油循環(huán)運(yùn)行中存在粘性流體流動(dòng)。

粘性流體在流動(dòng)的過程中遇到改變流動(dòng)的阻礙物，會(huì)產(chǎn)生邊界層，根據(jù)粘性流體和阻礙物的粗糙程度等可以確定分離點(diǎn)。以粘性流體流動(dòng)繞過曲壁面為例，如圖1所示，根據(jù)伯努利方程可知，BC段為順壓梯度區(qū)，流速加快，壓力降低；CE段為逆壓梯度區(qū)，流速減慢，壓力升高。

BC段：由于壓能減小的部分還能夠補(bǔ)償動(dòng)能增加，同時(shí)粘性流體由于克服流動(dòng)阻力而消耗的能量損失，因此此時(shí)邊界層內(nèi)流體質(zhì)點(diǎn)速度不會(huì)為0，BC流動(dòng)不會(huì)分離。

CE段：過C點(diǎn)之后，流線逐漸疏散，邊界層內(nèi)流體處于減速增壓的情況，動(dòng)能轉(zhuǎn)化成壓能，同時(shí)也用以克服流動(dòng)阻力而消耗的能量。在S點(diǎn)處邊界層內(nèi)流體質(zhì)點(diǎn)速度下降為0。流體質(zhì)點(diǎn)在S點(diǎn)停滯下來，繼續(xù)流來的流體質(zhì)點(diǎn)將脫離原來的流線，沿另一流線SS’流去，從而使邊界層脫離了曲面，這樣就形成了邊界層的分離現(xiàn)象，S點(diǎn)為分離點(diǎn)。SE段流體倒流，形成旋渦。分離點(diǎn)的位置與繞流物的形狀、粗糙程度、流動(dòng)的Re數(shù)和來流與物體的相對(duì)方向有關(guān)。圖2為某實(shí)驗(yàn)圖像。

3.2 實(shí)際改造設(shè)計(jì)方案

3.2.1 燃油日用柜改造設(shè)計(jì)

燃油日用柜采用梯形結(jié)構(gòu)，使底面成為較小面，斜面坡度30°，放殘口位于小底面，利用小底面和斜坡的特點(diǎn)，在均質(zhì)機(jī)的運(yùn)行下燃油日用柜的燃油循環(huán)運(yùn)行，均質(zhì)機(jī)油泵的出口接至圖3中的進(jìn)口，均質(zhì)機(jī)油泵的進(jìn)口接至圖3中的出口，燃油日用柜的燃油一直在循環(huán)流動(dòng)，另外從燃油日用柜頂部向下加裝一塊鋼板（圖中為A板），距燃油日用柜底部約1米，這樣根據(jù)粘性流體繞物體向前流動(dòng)的原理，達(dá)到邊界分離的目的，雜質(zhì)和水分向下流動(dòng)沉積到小底面，這樣燃油與雜質(zhì)、水分就會(huì)分層，干凈的燃油向供油單元輸送，雜質(zhì)、水分向安裝放殘管的小地面存積，放殘效果明顯加強(qiáng)，這樣按照燃油日用柜日常管理規(guī)范管理，燃油日用柜的積渣會(huì)大量減少，這樣船舶遇到大風(fēng)浪時(shí)，不會(huì)因船舶的搖晃導(dǎo)致大量雜質(zhì)、水分換入燃油中，供油單元及燃油進(jìn)機(jī)濾器不會(huì)堵塞，保證了船舶的安全航行與施工。

3.2.2 液壓油箱改造設(shè)計(jì)

根據(jù)圖4，液壓油箱回油（進(jìn)油）管前方加裝一從頂部至回油口以下位置一鋼板B；在鋼板B至出口管方向，從液壓油箱底部加裝一弧形鋼板C作為繞物曲面，靠近回油端一側(cè)與液壓油箱底部密封，另一端開口以保證液壓油柜容積變化量很小，這樣根據(jù)粘性流體繞物體向前流動(dòng)的原理，液壓油沿著曲面弧鋼板流動(dòng)，而水分、雜質(zhì)向油柜底部流動(dòng)，液壓油實(shí)現(xiàn)了第一次凈化使液壓油中的水分、雜質(zhì)大部分存積在油柜底部。在次基礎(chǔ)上C曲面弧鋼板左上方安裝一斜面鋼板D，根據(jù)粘性流體繞物體向前流動(dòng)的原理，再次將水分和雜質(zhì)向下流動(dòng)，存積在液壓油柜的底部，增加了一次分離，將凈油分到上部，出油管吸口采用直角，使吸口斷面向下，保證了橫向流動(dòng)繞物規(guī)律不變，較好地吸入干凈的液壓油。由于水分、雜質(zhì)存積在液壓油柜底部的兩端，在兩端采用E、F凹槽設(shè)計(jì)，使水分、雜質(zhì)存積在E、F凹槽中，凹槽的底部安裝放殘口，有利于水分、雜質(zhì)的排出。這樣液壓油經(jīng)過多次的循環(huán)、放殘，保證液壓油的質(zhì)量，對(duì)液壓設(shè)備及系統(tǒng)中的閥件增加了使用壽命，降低了船舶的營(yíng)運(yùn)成本，同樣設(shè)備的故障率降低，提高了生產(chǎn)效率，為企業(yè)樹立了品牌。

4 結(jié)束語

利用粘性流體繞物運(yùn)動(dòng)原理設(shè)計(jì)改造，不但保證燃油日用柜和液壓油柜中的流體干凈，而且改造簡(jiǎn)單，成本低，是可行的。在其它類似系統(tǒng)中也可采用，并可以向其它船舶推廣。