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轮船油舱为何要分舱设计?

轮船的油舱是船舶上专门用于储存各类油品的液货舱,根据储存油品的不同,其设计、材料、安全规范和操作要求也大相径庭,我们可以从以下几个方面来全面理解它:

油舱的主要类型

油舱最核心的分类依据是其所装载的货物,主要分为以下几类:

轮船油舱为何要分舱设计?-图1
(图片来源网络,侵删)

燃油舱

这是所有动力船舶(除少数帆船外)都必备的舱室,用于储存主发动机和辅机(发电机、锅炉等)所使用的燃料。

  • 细分类型
    • 重燃油舱:通常储存粘度较高的重油或船用柴油,主要用于大型低速二冲程主机,需要加热系统来降低粘度,以便于输送和雾化燃烧。
    • 柴油舱:储存轻质柴油,主要用于辅机发电、应急发电机以及船舶进出港或机动航行时使用。
    • 渣油舱:作为沉淀舱,储存从重油中分离出的杂质和水分。
    • 溢流油舱:在加油或驳油时,用于暂时容纳多余油品的舱室,防止溢出。
    • 日用油柜:储存少量经过净化、加热处理的燃油,直接供给发动机使用,保证供油的稳定和清洁。
  • 特点:容量大小根据船舶续航力而定,是货船和客船的标配。

润滑油舱

用于储存发动机、涡轮增压器、轴承等机械部件所需的润滑油。

  • 细分类型
    • 气缸油柜:专为主气缸润滑设计的油柜。
    • 系统油柜:用于润滑系统(如轴承、凸轮轴等)的润滑油。
    • 透平油柜:用于润滑汽轮机或辅机。
  • 特点:润滑油价值较高,对清洁度要求极高,舱内和管路系统需要保持高度密封和清洁。

货油舱

这是油轮的核心部分,专门用于运输液态石油产品。

  • 细分类型
    • 原油舱:运输未经精炼的原油。
    • 成品油舱:运输经过精炼的石油产品,如汽油、煤油、柴油、航空煤油、石脑油等。
    • 专用化学品舱:运输特定的液体化学品,如苯、甲醇、酸类等,这类油舱要求极高,材料特殊(如不锈钢),涂层特殊,以防止货物腐蚀或污染。
  • 特点:容量巨大,占油轮绝大部分体积,结构复杂,通常设有多个独立舱室,以提高安全性和装卸效率。

其他油类舱室

  • 液压油舱:为船舶的甲板机械(如舵机、锚机、起货机等)提供动力的液压油储存处。
  • 污油水舱:国际防污染公约(MARPOL)强制要求设置,用于收集船舶运营中产生的所有油污水,如机舱舱底水、油渣、油泥等,以便在港口送岸接收处理,严禁排放入海。
  • 压载水舱:虽然主要装水,但在某些特定情况下(如油轮空载航行时),为了保持船舶稳性和吃水,可能会在压载水舱中装载少量燃油作为“永久性压载物”,但这在现代船舶设计中已尽量避免。

油舱的关键设计特点

油舱的设计必须满足安全、环保和高效运营的要求。

轮船油舱为何要分舱设计?-图2
(图片来源网络,侵删)

材质与涂层

  • 普通货油舱:通常由碳钢建造,但内壁会涂有特殊的环氧树脂涂层,这层涂层至关重要,它可以:
    • 防止油品中的硫化物腐蚀钢板。
    • 防止不同油品之间的交叉污染。
    • 减少油品对钢板的腐蚀,延长船舶寿命。
  • 化学品舱:根据所载货物的化学性质,可能采用不锈钢铝合金或带有特殊高性能涂层的碳钢。

结构与分隔

  • 独立舱室:为了防止油品晃动影响船舶稳性,以及在发生泄漏时将损失控制在最小,油舱被多个横向水密舱壁纵向舱壁分隔成许多小舱室。
  • 强度要求:油舱作为船体的一部分,其结构强度必须满足船级社的规范,能承受船舶在海浪中的各种应力以及油品的液体压力。

安全系统

油舱是船舶火灾和爆炸风险最高的区域之一,因此配备了多重安全系统:

  • 惰性气体系统油轮的“生命线”,通过燃烧锅炉废气等方式制造惰性气体(主要是氮气),充入货油舱顶部,将氧气浓度降至8%以下,从而杜绝油气爆炸的可能性,在装卸货和航行中,该系统必须持续工作。
  • 透气系统:当油舱内油品温度变化(如日晒)或液面升降(如装卸货)时,舱内压力会变化,透气系统允许空气或惰性气体进出,以平衡压力,防止油舱因“憋压”而损坏或因“负压”而被压瘪。
  • 测量与报警系统
    • 液位计:用于精确测量舱内油品的液位,防止溢出。
    • 高/低液位报警:当液位接近满舱或空舱时自动报警。
    • 温度传感器:监测油品温度,特别是重油,需要保持在合适的温度范围内。
    • 烟雾/火焰探测器:在舱内或周边区域监测火灾隐患。
  • 灭火系统:通常配备二氧化碳(CO₂)灭火系统泡沫灭火系统,用于在发生火灾时迅速扑灭。

管路与泵浦

  • 管路系统:复杂的管路网络连接各个油舱、泵、过滤器、分油机和发动机,负责输送、驳运和净化油品。
  • 泵浦:大容量的货油泵用于快速装卸油品,而小容量的驳运泵和输送泵用于在各油柜间转移油品。

操作与管理

油舱的操作必须严格遵守《国际防止船舶造成污染公约》和《国际安全管理规则》。

  1. 装卸作业:必须遵循安全操作规程,确保管路连接正确,阀门开关无误,同时启动惰性气体系统。
  2. 油品计量:通过测量舱内油品的深度、温度和密度,计算出准确的油量,用于贸易交接。
  3. 防污染
    • 机舱油水分离器:处理机舱舱底水,确保排放入海的含油量低于15ppm。
    • 排油监控装置:监测并记录排水的含油量。
    • 油类记录簿:强制要求记录所有油类的加装、消耗、转移、处理等操作,以备港口国检查。
  4. 洗舱
    • 原油洗舱:利用原油本身的溶解能力,在惰性气体环境下清洗货油舱,既节省了清洗用水,又减少了含油污水的产生,是现代油轮的主流方式。
    • 水洗舱:使用海水清洗,会产生大量洗舱水,必须存放在污油水舱中,到港后交由岸上接收设施处理。

轮船的油舱是一个高度专业化、技术密集的系统,它不仅仅是“装油的箱子”,而是集材料科学、结构力学、流体力学、自动化控制和环境保护于一体的复杂工程,无论是确保船舶动力安全的燃油舱,还是承载巨额商业价值的货油舱,其安全、高效和环保的运行,都直接关系到船舶、船员、货物和海洋环境的安全。

轮船油舱为何要分舱设计?-图3
(图片来源网络,侵删)
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