1
Spośród wymienionych uprzednio instalacji okrętowych dodatkowo w siłowniach zainstalowane są urządzenia instalacji ogólno okrętowych takich jak:
· Zęzowa,
· Balastowa,
· Przeciw pożarowa - wodna
Instalacja zęzowa jest często w starszych rozwiązaniach powiązana funkcjonalnie z balastową. Pompy i ważniejsze urządzenia tych instalacji oraz ich obsługa mieszczą się w siłowni statku. Powiązane są one funkcjonalnie z instalacjami siłownianymi wody zaburtowej, a niektóre są ich pompami awaryjnymi. Pobierają też liczące się ilości energii - przeważnie elektrycznej.
Zadaniem instalacji zęzowej jest zapewnienie możliwości skutecznego usuwania wody i ścieków z wszystkich przedziałów wodoszczelnych statku, zaś instalacji balastowej - napełnianie lub opróżnianie zbiorników balastowych. Oba te zadania mogą spełniać te same pompy, więc też obie instalacje przedstawiane są przeważnie jako wspólna instalacja zęzowo-balastową. Jednakże te dwie instalacje muszą być konstrukcyjnie oddzielone od siebie, gdyż ewentualność przedostania się wody z instalacji balastowej (wody zaburtowej) do instalacji zęzowej, gdzie otwarte są zakończenia rurociągów w poszczególnych przedziałach wodoszczelnych, grozi zalaniem tych przedziałów.
Przepisy towarzystw klasyfikacyjnych szczegółowo określają wydajności pomp, ich liczbę, średnice rurociągów i stosowaną armaturę instalacji zęzowych, przede wszystkim zależnie od wielkości statku. Wymagania przepisów, zależnie od typu statku (jego przeznaczenia) mogą nieco się różnić. Przedstawione zasady doboru dotyczyć typowych statków towarowych przewożących ładunki suche. W przypadku statków pasażerskich, pogłębiarek, zbiornikowców czy innych statków specjalnych, uzyskane wartości obliczeniowe mogą być nieco inne.
1. Średnica magistrali zęzowej i dobór pompy zęzowej
Stosownie do wymagań przepisów, średnica wewnętrzna magistrali zęzowej (główny rurociąg zęzowy w siłowni) i jej odgałęzień nie może być mniejsza od 49 mm i musi spełniać warunek:
Dla rurociągów zęzowych z przedziałów wodoszczelnych średnica wewnętrzna nie może być mniejsza od 49 mm i musi spełniać nierówność:
gdzie:
L - długość statku [m];
B - szerokość statku [m];
H - wysokość boczna statku [m];
l - długość osuszanego przedziału [m].
Wymaganą wydajność pompy zęzowej określa zależność:
wmin = 2 m/s - najmniejsza dopuszczalna prędkość przepływu wód zęzowych na ssaniu pompy.
Zgodnie z wymaganiami w siłowni muszą być dwie pompy zęzowe (główna i rezerwowa), każda o wydajności, co najmniej wynikającej ze wzoru. Jako pompa rezerwowa może być stosowana pompa balastowa. Poza głównymi pompami zęzowymi, w siłowni przeważnie instalowana jest również niewielka pompa tłokowa lub śrubowa, zwana zęzową pompą resztkową. Jej wydajność jest stosunkowo nieduża, około 5-15% wydajności głównej pompy zęzowej.
Przedstawione wyżej wzory mają charakter obliczeń wstępnych. Dodatkowo prowadzi się obliczenia oporów przepływu w rurociągach i sporządza ich charakterystykę w układzie „wielkość oporów - natężenie przepływu", nanosząc tam także charakterystykę dobranej pompy. To pozwola określić punkt, w którym przetną się te charakterystyki (charakterystyka rurociągu z charakterystyką pompy). Punkt ten, zwany punktem pracy instalacji, wyznacza wydajność pompy i konieczną wysokość jej podnoszenia. Dla tego punktu praca pompy powinna być bezkawitacyjna.
2. Separator zęzowy
Dobór separatora zęzowego (odolejacza) na ogół dokonywany jest przez porównanie z wielkością separatorów siłowni podobnych statków podobnej wielkości. Przy założeniu prawidłowej konstrukcji i prawidłowej eksploatacji części oczyszczającej instalacji zęzowej, powinna wynosić:
- dla statków do 1000 RT - ok. 0,5 m3/h,
- dla statków 1000-10000 RT - ok. 0,5-3 m3/h,
- dla statków powyżej 10000 RT - ok. 3-5 m3/h.
Niektóre wymagania przepisów i inne uwagi odnośnie do instalacji zęzowej
· Instalację zęzową muszą obsługiwać, co najmniej 2 pompy z tym, że jedna z nich może mieć także inne przeznaczenie. Pompy te powinny być tłokowe, a jeśli są odśrodkowe, to powinny mieć urządzenia gwarantujące ich zasysanie.
· Na statkach pasażerskich powinny być co najmniej trzy pompy zęzowe.
· Na jednostkach o długości poniżej 25 m, jedna z pomp zęzowych może mieć napęd od silnika głównego (tzw. pompa zawieszona), a na jednostkach o mocy napędu głównego do 300 KM dopuszcza się w ogóle tylko jedną pompę zęzową.
· Pompa o największej wydajności, niezależnie od jej przeznaczenia, musi mieć możliwość awaryjnego osuszania siłowni.
· Prędkość przepływu zezy na wlocie do pompy musi być nie mniejsza od 2 m/s.
· Rozwiązanie rurociągów zęzowych powinno umożliwiać osuszanie każdego z przedziałów statku, łącznie z przedziałem siłowni przez każdą z pomp zęzowych.
· Rurociągi zęzowe są wykonywane z rur stalowych, ciągnionych, bez szwu, obustronnie ocynkowanych; połączenia kołnierzowe. (Znacznie bardziej trwałe są rurociągi miedziane, które niekiedy bywają stosowane).
· Armatura instalacji (zawory, kurki, skrzynki, osadniki itp.) jest żeliwna, a gniazda i grzybki z brązu.
W ładowniach (poza siłownią) prowadzone są rurociągi zęzowe możliwie najniżej, przy burtach (w rejonie obłowym), kończące się otwartymi końcówkami. W celu zapobieżenia możliwości zapchania się rurociągów zęzowych, na końcówkach ich (w siłowni także), montowane są tzw. kosze ssące, łatwe w swej konstrukcji do oczyszczania pokazane na rysunku.
Rys. Kosz ssący instalacji zęzowej
Otwory w tych koszach muszą mieć średnicę, co najmniej 10 mm. Łączna powierzchnia dla przepływu cieczy musi być co najmniej trzykrotnie większa od powierzchni przekroju rury ssącej, a poza tym musi istnieć możliwość otwierania ich dla ewentualnego oczyszczenia końcówki rury.
Z każdej ładowni, przy prawej i lewej burcie, rurociągi te doprowadzone są do zaworów zgrupowanych w tzw. skrzynkach zaworowych w siłowni. Brudna zęzowa woda do zaworów tych musi dopływać od dołu (pod grzybki), a zawory obowiązkowo muszą być zwrotno-odcinające, aby w razie przypadkowego ich otwarcia nie spowodować przelewania się zęz z jednego przedziału wodoszczelnego do innego.
Do skrzynek tych są także podłączone rurociągi zęzowe z siłowni, których kosze ssące umiejscowione są przy grodziach po obu burtach (razem cztery kosze ssące). Zasadą jest, że wszystkie skrzynki zaworowe instalacji zęzowej podłączone są do wspólnego rurociągu w siłowni zwaną magistralą zęzową. Ponieważ w siłowni istnieje większe prawdopodobieństwo zanieczyszczenia zęzy, między koszami ssącymi a skrzynką zaworową wymagany jest osadnik będący właściwie zgrubnym filtrem (przedstawiony na rysunku).
Rys. Osadnik zęzowy (przekrój wzdłużny i widok z góry - po zdjęciu pokrywy)
Wymagane są także podobne osadniki na odlocie zęzy z każdej skrzynki zaworowej w siłowni, to znaczy między skrzynkami a magistralą zęzową w siłowni. Ma to zapobiegać przedostawaniu się rozmaitych większych nieczystości (szmat, papierów, drewna, itp.) do pomp obsługujących instalację.
Jak powiedziano pompy obsługujące instalację zęzową muszą być co najmniej dwie. Jedna z nich, przeznaczona głównie dla tego celu, nazywa się zęzową. Jako rezerwowa stosowana jest przeważnie pompa balastowa. Powinny to być pompy o dużej zdolności samozasysania. Dawniej były stosowane wyłącznie pompy tłokowe.
Obecnie są to przeważnie pompy wirnikowe samozasysające - wyposażone w dodatkowe urządzenia do samozasysania. Towarzystwa klasyfikacyjne, wymagają, aby poza tym pompa zęzowa miała także możliwość bezpośredniego osuszania siłowni, przy czym powinna istnieć możliwość osuszania bezpośredniego siłowni równolegle z osuszaniem inną pompą zęz z siłowni. We wszystkich pompach obsługujących instalację zęzową musi być spełniony warunek, że w razie zasysania zęzy odlot jest kierowany jednoznacznie „za burtę".
W nowo budowanych statkach i okrętach instalacje zęzowe są zwykle zautomatyzowane. W przypadku podniesienia się wody (zęzy) w przedziale wodoszczelnym, przy określonym jej poziomie odpowiedni czujnik (pływakowy, pneumatyczny lub elektryczny) uruchamia w siłowni odpowiedni zawór zwrotno-odcinający (danego przedziału wodoszczelnego), jednocześnie samoczynnie uruchamia pompę zęzową.
Niezależnie od podanych wyżej możliwości usuwania wody i zęzy z przedziałów wodoszczelnych statku, na wypadek awaryjnego zalania siłowni, musi być przewidziana możliwość usuwania dużych ilości wody w krótkim czasie. W tym celu do ssania pompy o największej wydajności w siłowni (niezależnie od jej przeznaczenia), powinno być dołączone tzw. awaryjne osuszanie siłowni, a średnica tego odgałęzienia nie może być mniejsza od 2/3 średnicy króćca ssącego tej pompy. Na odgałęzieniu tym - poza zaworem zwrotno-odcinającym nie może być żadnej innej armatury, tzn. jest bez kosza ssącego i bez osadnika. Otwarty koniec tego rurociągu kończy się nieco wyżej niż inne pobory (końcówki) instalacji zęzowej, tak aby w normalnych sytuacjach eksploatacyjnych znajdował się powyżej poziomu zęz i tym samym wykluczał możliwość ewentualnego zanieczyszczenia instalacji i urządzeń obsługiwanych przez tę pompę (np. chłodnice, skraplacz) wskutek nieumyślnego przełączenia jej ssania na zęzę.
Poza tym na niektórych statkach dla celów awaryjnego usuwania wody z przedziałów wodoszczelnych wykorzystuje się wodę instalacji przeciw pożarowej, która przepływając przez gabarytowo niewielkie eżektory wytwarza próżnię, zasysa wodę zęzową i wypompowuje ją za burtę. Eżektory są stałe lub przenośne, a ich wydajność wynosi zazwyczaj od 20 do 100 t/h. Podobne rozwiązania stosowane są niekiedy na niedużych statkach pasażerskich. Schemat takiego eżektora przedstawia rysunek.
Rys. Schemat eżektora zęzowego (wodnej pompy strumieniowej)
l - dysza robocza (czynnik roboczy - woda instalacji przeciw pożarowej);
2 - komora zasysania i mieszania;
3 - woda zęzy;
4 – dyfuzor.
W celu wyrównywania przegłębień i przechyłów statku, czy też zwiększania jego zanurzenia, gdy jest bez ładunku, trzeba zapełniać bądź opróżniać okrętowe zbiorniki denne, bądź też zbiorniki skrajnika dziobowego i rufowego.
Odgałęzienia do poszczególnych zbiorników balastowych prowadzone są w podwójnym dnie statku (poprzez otwory ulżeniowe w dennikach) i dopiero w siłowni wyprowadzane są ponad dno — do skrzynek zaworowych (zawory odcinające). Te same rurociągi służą do zapełniania zbiorników balastowych, jak i do ich opróżniania. Końcówki są w postaci rozszerzających się (odwróconych) lejków, co daje możliwość większej średnicy u wylotu i tym samym przybliżenia ich do dna zbiornika - a więc dokładniejszego opróżniania. Końcówki rurociągów w zbiornikach są otwarte, a cała obsługa instalacji odbywa się w siłowni.
Zbiorniki balastowe denne zalewane są wodą morską zwykle bez udziału pomp. Pompy balastowe pełnią więc głównie zadanie opróżniania zbiorników balastowych. Tłoczą wodę jedynie do zbiorników sięgających ponad linię wodną, to znaczy do zbiorników skrajnika dziobowego i rufowego.
Wydajność pompy balastowej zależy od pojemności największego zbiornika balastowego. W przypadku stosowania podziału balastów na zbyt małe zbiorniki, wypadają małe średnice rurociągów i mała wydajność pompy balastowej. W praktyce przyjmuje się taką wydajność pompy balastowej, by opróżnić wszystkie zbiorniki najwyżej w ciągu 4¸6 godzin.
Na dużych masowcach z siłownią na rufie, gdzie masa balastu stanowi do 40% ładowności statku, czas ten jest większy, do 10¸-12 godzin. Wysokość podnoszenia pompy - jeśli służy tylko do celów balastowych i zęzowych, około 20¸30 msł.w.
Natomiast, jeśli ma być wykorzystywana również do awaryjnego chłodzenia silników głównych, jako pompa przeciwpożarowa czy ogólnego użytku, jej wysokość podnoszenia może wynosić wtedy 60-90 msł.w - jest kilkakrotnie większa niż wynika to z potrzeby wyrzucenia wody balastowej za burtę.
Jako rezerwowa pompa balastowa może być używana pompa zęzowa. Jeśli w zbiornikach balastowych nie przewiduje się przewożenia paliwa, wtedy jako rezerwowa może być stosowana pompa wody chłodzącej zaburtowej, ewentualnie pompa ogólnego użytku, czy też pompa przeciw pożarowa.
Jeśli skrajnik dziobowy jest wykorzystywany jako zbiornik balastowy, wówczas odgałęzienie rurociągu balastowego z niego musi być dodatkowo zaopatrzone w zawór odcinający sterowany z pokładu, zamontowany bezpośrednio na grodzi zderzeniowej od strony skrajnika.
W przypadku zbiorników balastowych skrajników dziobowego i rufowego może zachodzić potrzeba przepompowywania wody z jednego do drugiego w celu wytrymowania statku, ewentualnie równoczesne zalewanie grawitacyjne wodą zaburtową jednego z nich, gdy drugi w tym czasie będzie opróżniany, tzn. woda będzie z niego wypompowywana. Umożliwia to skrzynka zaworowa ssąco-tłocząca, w tym przypadku dla dwóch zbiorników wystarczy czterozaworowa.
Rys. Skrzynka czterozaworowa ssąco-tłocząca
W przypadku, gdyby tak obsługiwanych zbiorników miało być więcej, konieczna jest skrzynka ssąco-tłocząca o większej liczbie par zaworów. Skrzynka czterozaworowa rozdziela rurociąg łączący skrajnik dziobowy z rufowym na część dziobową i rufową. Bywa, że na magistrali balastowej w siłowni także jest montowana wielozaworowa skrzynka ssąco-tłocząca, co umożliwia równoczesne opróżnianie jednych zbiorników balastowych i napełnianie innych.
Średnicę rurociągów (odgałęzień) do poszczególnych zbiorników balastowych według przepisów można wstępnie określać ze wzoru:
d - średnica wewnętrzna odgałęzienia rurociągu balastowego [mm];
V - objętość zbiornika balastowego [m3].
Średnica magistrali balastowej w siłowni (łączącej zbiorniki dziobowe i rufowe) oraz średnica dolotu do pompy balastowej nie może być niniejsza o...
marcin0732