貨油艙（Cargo oil tanks）是船舶（一般為油船）上裝載貨油的船艙。貨油艙會出現負壓和過壓的情況，過壓是由於貨油艙中氣體不能及時釋放或由於油艙裝得太滿使空距空間受到壓縮而造成；負壓是在艙內液體被卸出的同時由於惰氣、艙氣或空氣進不了油艙，油艙內形成艙壓過低的結構。貨油艙按需求要配置貨油掃艙系統和貨油艙透氣系統。
基本介紹
- 中文名：貨油艙
- 外文名：Cargo oil tanks
- 定義：裝載貨油的船艙
- 繁體：貨油艙
- 一級學科：船舶工程
- 二級學科：船舶結構
過壓與負壓,過壓的原因,過壓預防措施,負壓的原因,負壓預防措施,壓力安全保護,貨油掃艙系統,功能,型式,掃艙管路,掃艙泵,貨油透氣系統,
過壓與負壓
貨油艙和壓載艙的過壓是由於貨油艙中氣體不能及時釋放或由於油艙裝得太滿使空距空間受到壓縮而造成的。其結果可以導致油艙結構及其四周艙壁的嚴重變形或災難性的破壞，嚴重影響船舶結構的完整性，並且會導致起火、爆炸與污染。
貨油艙和壓載艙的負壓是在艙內液體被卸出的同時由於惰氣、艙氣或空氣進不了油艙，油艙內形成艙壓過低的結果，可以導致船舶結構的變形，造成船體結構損壞，由此會引起火災、爆炸或污染。
過壓的原因
過額增壓往往發生在壓載、裝油或者船內轉移貨油或壓載水時，下列的任何一種原因都可以引起這種情況的發生：
- 貨油艙內液體裝得太滿。
- 貨油艙接通氣管路或惰氣管路的惰氣隔離閥或惰氣隔離閥的啟/閉位置設定錯誤。
- 接通艙氣管路或惰氣管路的隔離閥損壞。
- 透氣閥損壞或失靈。
- 消焰器或擋火網阻塞。
- 裝艙速率超過最大的排氣能力。
- 在寒冷的天氣條件下透氣口結冰。
- 壓載水表面結冰。
- 蠟質、殘渣或皮垢在艙氣管路中造成阻塞而節流。
- 惰氣壓力調節閥故障，過多的惰氣充入貨艙。
過壓預防措施
貨油艙過額增壓的主要防護措施是執行合理的操作程式，杜絕錯誤操作，應包括：
- 對於無惰氣設備的船舶，應建立透氣管系隔離閥閥位設定的控制程式。該程式應包括對各個隔離閥的閥位進行記錄的方法和防止它們被誤開誤關或錯誤操作。
- 對於有惰氣系統的船舶，在各艙支管裝有隔離閥的情況下，國際海上人命安全公約(SOLAS)對這些閥門的要求是“具備應當處於船舶責任駕駛員控制之下的鎖定裝置”。這一陳述還應被理解為這些閥門在未徵得責任駕駛員的同意，獲得打開閥門鎖定裝置的指示時必須被鎖定，以防止在閥位設定與調節中可能發生的任何錯誤。
- 通過定期維護程式、操作前的試驗和作業中憑藉作業人員的知識與警覺，能夠謹防隔離閥、壓力/真空閥或高速排氣裝置的損壞或者失靈。
- 為防止由於裝貨太快而形成過額增壓，所有船舶應備有各個單獨油艙的最大裝貨速率的資料以供船上人員參照；在無資料可查的情況下，應控制裝貨速率不超過單艙透氣能力的8%或船上貨油泵卸貨額定能力總和。
- 作業開始時，應檢查貨油艙的透氣裝置，以確認它們排氣暢通，在結凍的天氣條件下還應在整個作業過程中定時地對它們進行檢查。
負壓的原因
貨油艙負壓的原因與過額增壓的原因類似，尤其是：
- 位於貨油艙與貨油艙透氣管路或者惰氣管路之間的本艙隔離閥閥位的錯誤設定。
- 貨油艙透氣管路或惰氣管路的隔離閥故障。
- 惰氣風機由於使用中發生故障或失靈而不再運轉。
- 惰氣供汽閥中某一閥門故障。
- 貨油艙透氣進氣管路的擋火網堵塞。
- 寒冷天氣條件下壓載艙的透氣裝置結冰。
負壓預防措施
- 防備貨油艙負壓的預防措施與防備貨油艙過額增壓的措施是一樣的。
- 懷疑一個或多個貨油艙有負壓的情況時，需要採取改正行動。
降低貨油艙部分真空度的方法，可以將其他油艙的貨油或壓載水放入或泵入受負壓影響的油艙以提高該艙的液位，也可以向該艙的空距空間輸入惰氣或空氣。
壓力安全保護
預防貨油艙的過壓和負壓除在操作方面注意外，還要注意貨油艙設定壓力安全保護、透氣系統中的壓力/真空(P/V)閥及油艙壓力報警功能。
壓力/真空(P/V)閥
一般油船的貨油艙壁和甲板只能承受不能高於0.25 kg/cm2的壓力，如果超過這個壓力，船體就要受到損壞或變形。貨油是熱脹冷縮的，如果是裝載揮發性石油，更會由於蒸發而增壓。壓力/真空(P/V)閥是一種自動呼吸裝置，其作用是在貨油艙內達到一定壓力而處於過壓狀態時，將氣體排放入大氣中；當壓力降到一定數值以下的負壓狀態時，又能將大氣吸入到貨油艙內，從而防止船體受到損傷。調整貨油艙內壓力，同時也避免了貨油的損失。
一般油船壓力/真空(P/V)閥的設定壓力正壓為0.14 kg/cm2，負壓為-0.07 kg/cm2。該壓力設定值是根據貨艙水壓試驗壓力而定的，通常油艙的水壓試驗壓力是0．24~0．25 kg/cm2(各船級社對此有不同的標準，日本海事協會的標準為0.245 kg/cm2)。但在實際中，留有一定的安全係數，因而正壓的設定比水壓試驗的壓力低。艙室對負壓的承受能力通常比正壓差，故負壓的設定為正壓的一半。
為了保持壓力真空呼吸閥正常動作，平時注意檢查保養，使“壓力”和“真空”兩側保持清潔，閥座良好，尤其注意在冬天易結冰。另外透氣管道內壁由於含有油渣或銹渣會有積垢層，從而嚴重阻礙油氣的流通，應及時清除。
現在船上安裝的壓力/真空(P/V)閥一般有兩種：重力式和活塞式，應按計畫保養系統的要求按時進行拆檢，保持其良好的功能。
貨油艙狀態壓力報警
除在惰氣系統中設有高、低壓報警外，貨油艙中還裝有單獨的壓力報警裝置(extreme overpressure alarm)，一般作為貨油艙狀態報警的一部分。貨油艙狀態報警包括：貨艙高/低壓報警、貨艙高位報警、溢流報警(也稱高一高位報警)、艙氣含氧量報警。按新的石油公司檢查要求：過壓報警的設定值為壓力/真空(P/V)閥設定值的10%，如壓力/真空(P/V)閥設定值為1400 mm水柱，則過壓報警值為1540 mm水柱，這可作為貨油艙過壓的二級保護。作為駕駛員，特別是專門負責貨物操作的大副，應對油艙的過壓保護報警裝置的系統原理、試驗方法十分清楚，因為這是安全操作的一個重要保護裝置，此外在石油公司檢查過程中，檢查官會經常讓大副模擬試驗該系統的功能。
貨油掃艙系統
功能
(1)抽吸貨油艙內的殘油，使留艙殘油儘可能少。
(2)抽吸貨油管內及貨油泵等設備內的殘油。
型式
1)自動掃艙系統
(1)自動掃艙系統適用於採用離心泵作為貨油泵的大中型油船。這種系統主要用於抽吸貨油艙內的殘油，使留艙殘油達到最少。
圖1
圖1採用這種系統，一般仍需設定一台小排量掃艙泵，以抽空貨油管及貨油泵中的殘餘貨油。
(2)自動掃艙系統主要有真空自動掃艙系統、噴射式自動掃艙系統及再循環式自動掃艙系統3種形式，目前套用最多的是真空式自動掃艙系統。一般地，選用貨油泵的同時也即選用真空系統，且由同一廠商配套製造供貨。
(3)真空式自動掃艙系統(圖1)主要由氣液分離櫃、流量控制閥、止回閥、真空泵組（真空泵、真空櫃、真空閥等）等組成。
2)獨立式掃艙系統
僅利用掃艙泵進行，設定獨立掃艙總管，一般適用於中小型油船。
掃艙管路
1)掃艙支管
對大中型油船，因設定自動掃艙系統，且為簡化貨油管系，一般均不設專用掃艙管路，而以貨油吸入管兼作掃艙總管。每個貨油艙內裝設管徑較小的掃艙支管和吸口，接至貨油主管。卸油時，當艙內油位下降至接近主吸油口時，關閉主吸油閥並開啟掃艙吸油閥，同時用掃艙泵進行掃艙卸油。
2)獨立掃艙管路
掃艙總管和貨油管路並行敷設，各貨油艙都有掃艙支管和掃艙總管連線，掃艙總管和掃艙泵連線。
3)掃艙吸口
掃艙吸口應低於貨油主吸口，並儘可能接近貨油艙底。如貨油艙內設有吸油井，則掃艙吸口應布置在吸油井內。掃艙吸口距艙底的高度宜設定在50mm~100mm之間。對於貨油艙不設集油井的小船，吸口距艙底的高度可降至30mm~ 50mm。
掃艙泵
1)掃艙泵的型式和要求
(1)型式。應使用自吸性能好的蒸汽往復泵、電動螺桿泵或噴射泵。
表1
表1(2)壓力。與貨油泵排出壓力相同。
(3)排量。當僅作為掃艙泵用時，排量推薦如表1所列。
(4)用作原油洗艙或水洗艙的掃艙泵，其容量應不小於最大數量洗艙機同時工作時總容量的1. 25倍。
如掃艙泵兼作洗艙泵，則其排量還應滿足洗艙的要求。
2)掃艙泵的接管篇
(1)吸入。
①掃艙管或貨油總管（兼掃艙）。
②污油水艙。
③貨油設備的泄放口。
④貨油泵排出總管。
⑤泵艙艙底水。
⑥海水（如兼洗艙）。
(2)排出。
①至上甲板貨油總管排岸接管（該管管子截面積應不超過卸油總管截面積的10%）。
②污油水艙。
③排舷外（經排油監控）。
④兼海水洗艙泵時將海水泵至洗艙加熱器。
貨油透氣系統
功能
每個貨油艙均應設有透氣裝置以限制貨油艙內的壓力或真空度，它們應具有如下功能：
(1)在貨油裝卸和驅除油氣的過程中，使大量氣體通過透氣裝置進出貨油艙。
(2)在正常航行中，由於溫度變化等原因，能使少量的油氣排出貨油艙，少量空氣進入貨油艙。
型式
貨油艙透氣系統有總管式和獨立式兩種基本型式。
1)總管式透氣系統（圖2）
主要設計特點：
圖2
圖2(1)各艙的支管與總管的連線管上應裝設帶鎖閉裝置的截止閥以能進行隔斷。
(2)貨油艙另設呼吸裝置。當支管被隔斷時，艙內仍能維持呼吸功能。
(3)對於同時載運幾種油品的油船，可按油品種類設計幾組透氣總管，其結構與上述總管式透氣系統相同。
(4)總管上適當位置設一豎直透氣總管，以向上透氣，出口處裝金屬防火網。
(5)設有惰性氣體系統的油船，透氣總管可以與惰性氣體總管合用。
圖3
圖3(6)壓力真空釋放閥前後不可設閥，但可設旁通閥或使壓力真空閥保持開啟位置的裝置。並有指示旁通閥已開啟或壓力真空閥已固定於開啟位置的設施。
2)獨立式透氣系統
每一油艙單獨引出一根豎直透氣管。圖3所示為獨立式透氣系統。
透氣系統附屬檔案
1)高速排放閥
高速排放閥是在裝載貨油時，使艙內大量油氣或惰性氣體排出之用。其基本要求：
(1)排泄蒸發氣混合物的節流速度不小於30m/s。
(2)蒸發氣混合物垂直向上排出。
(3)使油艙內壓力不高於0.021MPa。
2)驅氣排出口
其要求是：
(1)驅氣排出口裝有防火金屬網。
(2)排出口流速至少為20m/s。
(3)排出口在貨油艙甲板2m以上。
3)真空吸入閥
其要求是：
(1)使油艙內真空不低於0. 007 MPa。
(2)吸入口在貨油艙甲板以上1.5m處。
(3)閥最大流量為每艙裝載率的1.25倍。
4)貨油艙呼吸閥
貨油艙呼吸閥的功能是：在船舶航行過程中用以平衡因溫度變化而引起的艙內油氣壓力的波動，防止貨油艙超壓或超真空。其設定值應低於高速透氣閥的開啟值，並高於真空吸入閥的開啟值。
貨油艙呼吸閥的布置位置應距含有著火源的圍蔽處所的進氣口和開口以及可能構成著火危險的甲板機械和設備的距離均不小於5m。其高度應儘可能高於貨油甲板，而且不能低於貨油艙甲板之上2m。
透氣出口位置和高度
1)自由流通排氣方式
其出口應布置在貨油艙甲板以上，距貨油甲板的高度應不小於6m；或當其出口位於步橋範圍以內4m時，則應位於前後步橋以上且高度不小於6m，並應離開含有火源的圍蔽處所的最近進氣口和開口以及可能構成著火危險的甲板機械和設備的水平距離均不小於10m。這種方式僅適用於裝載率較低的小型油船。
2)採用高速排氣方式
排氣出口應布置在貨油艙甲板以上且高度不小於2m處，還應離開含有火源的圍蔽處所的最近進氣口和開口，以及可能構成著火危險的甲板機械和設備的水平距離均不小於10m。這些出口應設有認可型的高速裝置。5.8.3.5透氣管進口布置
(1)對裝有惰性氣體的油船，透氣管進口儘可能遠離惰性氣體入口。
(2)透氣管進口應自貨油艙的最高部位引出。
(3)對裝有惰性氣體的油船，惰氣進口如果布置在艙的尾部，建議將透氣口布置在靠近艙的首部。
(4)透氣管應具有一個連續向上的坡度，保證船舶在正常傾斜狀態下管路中的凝液能自動泄至貨油艙。
