Морская вентиляционная труба работает, создавая контролируемый путь воздушного потока между закрытыми помещениями на борту судна и внешней атмосферой. — обеспечение поступления свежего воздуха, удаление застоявшегося или загрязненного воздуха и предотвращение опасных перепадов давления, накопления влаги и скопления токсичных газов. В системы морских вентиляционных каналов Эти трубы образуют взаимосвязанную сеть впускных и выпускных каналов, которые одновременно обслуживают машинные отделения, грузовые трюмы, топливные баки, помещения для экипажа и пустые помещения.
В отличие от вентиляции зданий, морские системы должны функционировать в постоянно агрессивной среде — брызгах соленой воды, сильной качке и качке, изменениях давления из-за воздействия волн и рисках пожара/взрыва из-за паров топлива. Каждый компонент, от диаметра воздуховода до конструкции головки кожуха, спроектирован с учетом этих реалий. В этой статье объясняются основные принципы работы системы, рассматриваются основные типы труб и воздуховодов, а также рассматриваются нормативные требования, регулирующие проектирование и установку.
Вентиляционная труба работает на трех перекрывающихся физических принципах — естественной конвекции, перепаде давления и потоке, вызванном ветром — в зависимости от конструкции судна и условий эксплуатации.
Теплый воздух в замкнутом пространстве (например, в машинном отделении или грузовом отсеке) менее плотный, чем более холодный наружный воздух. Эта разница в плотности заставляет теплый воздух подниматься и выходить через вытяжные отверстия расположены в верхних точках пространства, в то время как более прохладный наружный воздух поступает через воздухозаборные отверстия в нижних положениях. В хорошо спроектированной системе этот пассивный контур не требует механической энергии. Машинные отделения на крупных судах могут создавать тепловые нагрузки, превышающие 500 кВт , что делает тепловую плавучесть важным фактором естественной вентиляции еще до того, как будут рассмотрены вентиляторы.
Когда судно движется в воздухе или когда ветер проходит по палубе, между наветренной и подветренной сторонами возникает разница давлений. Кожуховые вентиляторы и грибовидные головки имеют такую форму, чтобы улавливать это динамическое давление и направлять его в воздуховоды. Правильно ориентированная головка капота, обращенная против ветра, может создавать статическое давление 5–25 Па при типичной скорости судна — достаточно для естественной вентиляции небольших закрытых помещений без помощи вентилятора.
В помещениях, где естественный приток воздуха недостаточен (машинные отделения, насосные отделения, аккумуляторные отсеки, закрытые грузовые трюмы), в систему воздуховодов интегрируются центробежные или осевые вентиляторы. Вентиляторы прогоняют воздух через сеть воздуховодов с контролируемой скоростью, обычно измеряемой в воздухообменах в час (ACH). Правила SOLAS требуют минимум 6 ACH для машинных помещений и 20 ACH для насосных помещений, работающих с легковоспламеняющимися жидкостями. , чего на большинстве судов невозможно надежно достичь только естественными средствами.
Полная система морских вентиляционных каналов состоит из нескольких отдельных компонентов, работающих последовательно. Понимание каждого элемента необходимо для определения, установки или устранения неполадок системы.
Не все вентиляционные трубы на судне служат одной и той же цели. Каждый тип системы спроектирован с учетом конкретных эксплуатационных опасностей и требований к пространству.
Они обслуживают жилые помещения для экипажа, грузовые трюмы и машинные помещения. Они поддерживают приемлемый уровень кислорода, удаляют CO₂ и тепло, а также контролируют влажность. Диаметры труб рассчитываются на основе требуемого объемного расхода воздуха и целевой скорости воздуховода — обычно 4–8 м/с для приточных каналов и 6–10 м/с для вытяжных каналов. в помещениях для экипажа. Более высокие скорости вызывают неприемлемый уровень шума.
Для каждого резервуара с жидкостью на борту — мазута, балластной воды, пресной воды, смазочного масла — требуется вентиляционная труба, обеспечивающая вытеснение воздуха во время наполнения и тепловое расширение содержимого. Без вентиляции при заполнении бака создается гидравлическая пробка; избыточное давление может привести к разрыву конструкции резервуара. Вентиляционные трубы резервуара обычно заканчиваются:
Пустые пространства (пустые конструктивные полости между танками или отсеками) накапливают токсичные газы — в частности, сероводород (H₂S) из соседних грузовых танков или метан из разлагающихся органических веществ — и перед входом в них необходимо проветривать. Вентиляционные трубы для этих помещений обычно простые открытые трубы с пламенными экранами , часто обеспечивая только один воздухообмен в час при естественной конвекции, что достаточно для поддерживающей вентиляции между входными событиями.
Навалочным судам, контейнеровозам и судам для перевозки генеральных грузов требуется вентиляция грузовых трюмов для контроля влажности (предотвращения повреждения груза потом и конденсатом), отвода тепла от самонагревающихся грузов и разбавления любых газов, образующихся в результате разложения груза. Системы варьируются от простых естественных вентиляторов капота на небольших судах до полностью канальных механических систем на современных балкерах, способных доставлять 6–10 полных замен воздуха в час. до объема трюма 15 000–25 000 м³.
Аккумуляторные помещения, шкафчики для краски, хранилища газовых баллонов и насосные помещения требуют специальная вытяжная вентиляция, обеспечивающая разгрузку вдали от источников воспламенения . Эти системы обычно рассчитаны на Классификация опасных зон зоны 1 или зоны 2 согласно МЭК 60079, что означает, что все электрические компоненты, включая двигатели вентиляторов, должны иметь класс взрывозащищенности (Ex-d) или повышенной безопасности (Ex-e).
Выбор материала для морские вентиляционные трубы обусловлено коррозионной стойкостью, огнестойкостью, весом и совместимостью с помещениями, которые они обслуживают. Ни один материал не является универсально оптимальным.
| Материал | Типичное применение | Ключевое преимущество | Ключевое ограничение |
|---|---|---|---|
| Оцинкованная мягкая сталь | Жилые помещения, машинные помещения | Низкая стоимость, высокая прочность, простота изготовления. | Разъедает во влажных помещениях; цинковое покрытие со временем разрушается |
| Морской алюминий (5052/5083) | Палубные вентиляционные головки, надпалубные трубы | Легкий вес, отличная устойчивость к коррозии | Более высокая стоимость; риск гальванической коррозии вблизи стальных конструкций |
| GRP/FRP (стекловолокно) | Танкеры-химовозы, трюмные вентиляционные каналы | Некоррозионный, химически стойкий | Меньшая огнестойкость; хрупкий при ударе |
| Нержавеющая сталь (316L) | Вентиляционные трубы бака, выхлопные патрубки | Выдающаяся коррозионная и термостойкость | Дорогой; тяжелый для больших участков воздуховодов |
| Гибкий воздуховод (композит алюминия и майлара) | Окончательные подключения к решеткам, воздухозаборникам | Поглощает вибрацию; легкая установка в ограниченном пространстве | Не пожаробезопасен; склонен к перегибам при слишком резком сгибании |
Классовые общества (Lloyd's Register, DNV, Bureau Veritas) определяют минимальные марки материалов для каждой зоны применения. Воздуховоды, проходящие через огнестойкие перекрытия, должны быть построены из сталь толщиной не менее 3 мм. для дивизий класса А, независимо от материала, используемого в других частях системы.
Диаметр вентиляционной трубы выбирается не произвольно — он рассчитывается исходя из необходимого объема воздушного потока, допустимой скорости воздуховода и допустимого перепада давления в системе. Неправильное решение приведет либо к недостаточной вентиляции, либо к чрезмерному потреблению энергии из-за слишком больших вентиляторов.
Основное соотношение размеров:
Q = А × В — где Q — расход воздуха в м³/с, A — площадь поперечного сечения воздуховода в м², а V — средняя скорость воздуха в м/с.
Для машинного помещения объемом 800 м³, требующего 6 ACH (замен воздуха в час):
На практике участки воздуховодов включают в себя изгибы, переходы и заслонки, которые приводят к потерям давления. Они учитываются с использованием методов эквивалентной длины или таблиц перепада давления. Затем вентилятор выбирается таким образом, чтобы преодолеть общее сопротивление системы при расчетном расходе воздуха, обычно выражаемом как полное статическое давление в паскалях .
В частности, для вентиляционных труб резервуара диаметр трубы должен соответствовать максимальной скорости наполнения жидкостью без создания избыточного давления. Правила класса обычно требуют, чтобы площадь поперечного сечения вентиляционного отверстия резервуара была как минимум в 1,25 раза больше площади наполнительной трубы. для обеспечения свободного вытеснения воздуха при перекачке.
Одной из наиболее сложных инженерных задач в морской вентиляции является проектирование вентиляционных головок, которые обеспечивают циркуляцию воздуха в любых условиях, предотвращая при этом попадание морской воды в систему воздуховодов. Попадание воды через вентиляционные трубы является документально подтвержденной причиной затопления судна, электрических повреждений и потери груза.
Традиционный капотный вентилятор представляет собой изогнутый колпак, установленный на вращающемся основании, которое можно ориентировать лицом против ветра или против него. Когда его поворачивают против ветра, он действует как воздухозаборник; повернутый на 180°, он становится выхлопным. Кожуховые вентиляторы эффективны при скорость судна выше 4–5 узлов но обеспечивают незначительный поток воздуха в штилевых условиях. Они не обеспечивают естественного водоотталкивания и зависят от высоты трубы и наличия внутренней перегородки, ограничивающей попадание воды в условиях разбрызгивания.
Грибовидные вентиляционные отверстия имеют куполообразную крышку над отверстием трубы с зазором по окружности для потока воздуха. Купол отклоняет воду вниз. Они ненаправленный и подпружиненный для закрытия под воздействием волн, что делает их пригодными для размещения на открытой палубе небольших судов и для люков, которые могут иногда погружаться под воду. Поток воздуха ограничен по сравнению с кожухами — обычно подходит для помещений, требующих менее 2–3 АЧ .
Вентилятор dorade, широко используемый на парусных яхтах и небольших коммерческих судах, размещает водонепроницаемую коробку между обтекателем палубы и отверстием подпалубного воздуховода. Воздух поступает в капот и проходит через коробку; любая поступающая вода падает на дно коробки и вытекает обратно через шпигаты, в то время как поток воздуха продолжает двигаться по внутренней трубе. Хорошо спроектированная дорада может отклонить более 95% поступающей воды. сохраняя при этом полезный естественный поток воздуха — стандарт производительности, документированный в исследованиях Общества военно-морских архитекторов и морских инженеров (SNAME).
Неподвижные жалюзийные панели применяются в закрытых местах палубы — на бортах жилых блоков, в проемах обшивки воронок и на торцах надстройки. Угол наклона жалюзи (обычно наклон вниз 45° ) и перекрытие лопастей предназначены для исключения проливного дождя и брызг при сохранении открытой зоны 40–60% общей площади панели для воздушного потока.
Система вентиляционных каналов, которая эффективно перемещает воздух, также создает пути, по которым огонь, дым и тепло могут распространяться из одного помещения в другое. Это одна из самых серьезных проблем при проектировании морской вентиляции, и она строго регулируется.
Глава II-2 СОЛАС требует, чтобы системы вентиляции, обслуживающие машинные помещения, жилые и грузовые помещения, имели следующие функции пожарной безопасности:
Современные крупные суда также включают в себя системы наддува для безопасных сборных пунктов - вентиляция с положительным давлением, обеспечивающая отсутствие задымления на путях эвакуации, поддерживая давление в коридоре немного выше давления в соседнем отсеке, предотвращая проникновение дыма даже при открытых дверях.
Системы морских вентиляционных каналов подчиняются многоуровневой нормативной базе. Соответствие проверяется в ходе классификационных обследований и инспекций государства флага. Ключевые правила включают в себя:
| Стандарт/Регулирование | Выдающий орган | Основное требование удовлетворено |
|---|---|---|
| СОЛАС Глава II-1, Правило 35 | ИМО | Вентиляция машинных помещений; требование минимум 6 ACH |
| СОЛАС, Глава II-2, Правила 9 и 20 | ИМО | Противопожарные клапаны, проходки в воздуховодах, заглушки вентиляторов, негорючие материалы |
| Конвенция о грузовой марке, Приложение I | ИМО | Минимальная высота вентиляционной трубы над палубой надводного борта; Закрытие требований к устройству |
| МЭК 60092-502 | IEC | Вентиляция танкера; характеристики электрооборудования вентиляции опасной зоны |
| Приложение VI к МАРПОЛ | ИМО | Контроль выбросов паров при вентиляции грузовых танков на танкерах |
| Правила DNV/Регистра Ллойда для судов | Классовые общества | Материал grades, duct thicknesses, installation details, testing requirements |
| ИСО 7547/ИСО 8861 | ИСО | Критерии проектирования систем кондиционирования и вентиляции помещений экипажа |
Международная конвенция о грузовой марке заслуживает особого внимания в отношении требований к высоте вентиляционных труб. Для судов неограниченного плавания минимальная высота над палубой надводного борта составляет 900 мм в открытом положении и 760 мм в укрытых позициях . Трубы ниже этой высоты должны иметь постоянно прикрепленные закрывающие устройства, которыми можно управлять из легкодоступного места.
Отказы систем вентиляции на борту судов привели к повреждению груза, инцидентам со здоровьем экипажа, пожарам и, в крайних случаях, к гибели судов. Понимание режимов отказов имеет важное значение для планирования технического обслуживания.
Оцинкованные стальные воздуховоды во влажных помещениях (трюмные помещения, вентиляционные помещения балластных цистерн, холодильные грузовые трюмы) подвергаются коррозии как изнутри, так и снаружи. Перфорированные воздуховоды позволяют влаге, вредителям и огню обходить намеченные пути. Рекомендуемые интервалы проверок 12–24 месяца. для воздуховодов в средах с высокой влажностью, с ультразвуковым контролем толщины в подозрительных местах.
Пламезащитные экраны на вентиляционных трубах топливного бака накапливают отложения солей, частицы ржавчины и морскую растительность. Заблокированная пламегасительная сетка на вентиляционном отверстии топливного бака может привести к избыточное давление в резервуаре во время наполнения, приводящее к повреждению конструкции или выходу из строя прокладки . Пламезащитные экраны следует снимать, чистить и проверять в каждом сухом доке или чаще, если судно работает в биологически активных прибрежных водах.
Противопожарные клапаны — это пассивные устройства, которые могут заклинить в открытом положении из-за коррозии, накопления краски или механического повреждения. Ежегодные эксплуатационные испытания — физическое срабатывание каждой заслонки и подтверждение полного закрытия — требуются правилами классового общества. Исследования отчетов о пожарах, проведенные ИМО, выявили, что неработоспособные противопожарные клапаны являются фактором, способствующим значительной части крупных пожаров на судах.
В течение срока службы судна в воздуховодах накапливаются жировые отложения (особенно от выхлопных газов камбуза), мусор изоляции и несанкционированные модификации (кабели проходят через воздуховоды, ответвления воздуховодов закрыты заглушками). Это уменьшает эффективное поперечное сечение и может снизить поток воздуха до 40–60% проектной мощности не вызывая никакой тревоги. Регулярное измерение расхода воздуха на ключевых решетках с помощью анемометра по сравнению с записями при вводе в эксплуатацию позволяет выявить эти прогрессивные потери до того, как они станут критическими.
Выбор между естественной и механической вентиляцией (или гибридным подходом) является фундаментальным проектным решением, которое влияет на энергопотребление, надежность, уровень шума и соответствие нормативным требованиям.
| Тип пространства | Естественная вентиляция | Механическая вентиляция | Рекомендуемый подход |
|---|---|---|---|
| Открытый грузовой трюм (балкер) | Подходит для обычных грузов. | Требуется для самонагревающихся или чувствительных к влаге грузов. | Гибрид (естественное механическое резервирование) |
| Главное машинное отделение | Недостаточно — слишком высокая тепловая нагрузка | Обязательный; минимум 6 ACH (SOLAS) | Только механический |
| Размещение экипажа | Возможно использование в тропических условиях при хорошей компоновке капота. | Требуется для климат-контроля во всех широтах. | Механический (с ОВиК) |
| Мазутные резервуары | Достаточно — нужна только пассивная вентиляционная труба | Не требуется; увеличивает риск воспламенения | Только натуральный |
| Насосное отделение (танкер) | Совершенно неадекватно | Обязательный; минимум 20 ACH (SOLAS) | Только механический (Ex-rated fans) |
| Пустоты и перемычки | Подходит для поддерживающей вентиляции. | Переносные вентиляторы, используемые для входа в замкнутое пространство. | Натуральный портативный механический для входа |
Эффективное обслуживание систем судовых вентиляционных каналов — это не просто нормативное обязательство — оно напрямую влияет на безопасность экипажа, состояние груза и затраты на эксплуатацию судна. Следующий контрольный список охватывает минимальные задачи технического обслуживания с разбивкой по интервалам:
Введение в морской спиральный воздуховод В сложных условиях морской отрасли надежные системы распределения и вытяжки воздуха имеют решающее знач...
READ MOREВведение в морские канаты Что такое морские канаты? Морские канаты , часто называемые стропами в морских терминах, являются фундаментал...
READ MOREВведение В современном глобализованном мире потребность в эффективном и надежном судовом холодильном оборудовании стала более важной, чем к...
READ MORE1. Введение в Морские холодильные панели и их роль в сохранении морепродуктов Морские холодильные панели являются важн...
READ MORE+86 18036286112
№ 11, Jinli East Road, город Хэнцзи, уезд Цзяньху, город Яньчэн, провинция Цзянсу, Китай
Авторское право © Jiangsu Shenkai Marine Equipment Co.,Ltd. Все права защищены.
Производители морского оборудования на заказ