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1、轮机专业毕业设计论文油轮货舱惰化系统分析摘要 油轮货舱惰化系统（IGS）是油轮船上的重要设备。对于油轮防火防爆起着非常重要的作用。在装货之前，应先向货舱充满惰气，航行中要补气。在其他作业中，如洗舱，除气等作业仍然要使用IGS。IGS产生合格的惰气，充入货舱，使货舱中的含氧量降低到一定程度。在这一范围内，燃烧爆炸不能发生，从而达到防火防爆的目的。因此，正确的认识了解，分析IGS，维护该系统的正常运转，对船舶的安全，经济，高效有非常重要的意义。关键词 油轮货舱；惰化系统；IGS；分析The analysis of Inertia Gas System of Oil Tanker HoldAbstr

2、act The inertia gas system of oil tanker hold is an important equipment on board. It is very considerable for the prevention of fire and explosion on oil tanker. Before loading , filled the holds with inertia gas, adding inertia gas during sea traveling. In other works, such as washing holds, degass

3、ing and so on. IGS is indispensable .IGS produces regular gas that filled into the holds to decrease oxygen content to some degree. In this degree, fire and explosion will be prevented, thereby, reach the goal of avoid fire and explosion. So, it is very significant for the safety, economy and high e

4、fficiency to the tanker that be acquainted with and analyze the IGS. key word Oil tanker hold;Inertia gas system;IGS;Analyze目录0 引言-11 货舱惰化系统的作用-11.1燃烧爆炸的控制理论-21.2 IGS的作用-32 货舱惰化系统的组成及分类-42.1 IGS的组成部分及作用-42.2 IGS的分类-73货舱惰化系统的维修保养-83.1 IGS的操作步骤-83.2 IGS的维护保养-84 惰化系统的常见故障及处理-104.1 IGS故障应急处理-104.2 IGS常见

5、故障及处理-10结论-11致谢语-12参考文献-131 引言IGS在油船和化学品船以及LPG船等上使用较广。是船舶安全作业中不可缺少的一部分，本文通过对这一系统介绍，分析。使读者和从事这一方面工作的人员，能够认识，了解系统的组成及工作原理。从而能够为该系统的维护管理提供一定的参考，进而提高相关船舶运行的安全性，经济性，高效性。2 货舱惰化系统（IGS）的作用 IGS是通过燃烧或是利用锅炉的排气，再通过冷去，除尘，除硫等对气体进行处理。最后得到一种低氧（5%以下），对货物，货舱等无害的惰性气体。惰性气体是一种化学性质不活波，不能支持燃烧的气体。当被送入油舱时，可大大降低货油舱内的氧含量，使其失去

6、燃烧爆炸的可能。1.1燃烧爆炸的控制理论 1)火灾和爆炸事故的发生，必须具备三个条件：氧气的提供，可燃物质的存在，火种的来源。只有这三个条件同时存在，火灾才能发生。自1969年来相继发生了“MARPESSA”号，“KINGHACKON”和“MACTRA”号三艘VLCC级油轮发生爆炸。通过深入的调查和研究，得出结论是这三艘油轮在洗舱中发生静电所引起的。于是便开始研究即使有火源存在也不会发生爆炸这一新课题。这就是研究控制燃烧三要素中的另一个重要因素-氧气，已达到防止爆炸的目的。 2）可燃气体组合图CbaBA110烃气含量%02110 图1 可燃气体组合图可燃气体与空气混合，并不是任何比例都能燃烧。

7、实验证明，氧含量低于11.8%，任何烃气都不能燃烧，可燃气体在空气中能够燃烧的最小体积分数称为爆炸下限，即LEL。可燃气体爆炸下限的体积比一般在1%左右。可燃气体在空气中能燃烧的最大体积分数称为爆炸上限，即UEL。可燃气体的爆炸上限体积比一般在10%左右。图中C区为燃烧爆炸区间。 上图是可燃气体的组合图，图中C区是燃烧爆炸的区间。研究证实，当可燃气体与氧气的体积比在C区内，则有燃烧爆炸的可能，因此使货舱内的气体不在C区域内，燃烧爆炸即不可能发生。图中a线表示在洗舱过程中，不先惰化货舱，直接洗舱，舱中可燃气体的浓度变化。它能穿过C区，会有燃烧爆炸的可能。而经过惰化后的货舱，舱中可燃气体浓度变化如

8、图中的b线，不回穿过C区，不会有燃烧爆炸的危险。因此，通过控制货舱内氧气的含量，能够达到防火防爆的目的。1.2 IGS的作用1） IGS通过燃烧燃油，消耗掉空气的氧气，或是利用锅炉和柴油机的排气，经过冷去，除尘，除硫，除湿。得到以氮气为主，含氧量极低的惰性气体。燃烧炉在正常燃烧燃料后所产生的气体如下；表1N2CO2O2SO2HO277%13%3%-4%0.3%约5%国际海上人命安全公约（SOLAS 74）修正案规定，惰性气体系统应在任何规定的气流速度条件下，都能提供体积分数不超过5%含量的惰气，任何时候，油轮油舱中应保持正压态，其含氧量按体积百分比分数不得超过8%。一般来说，船上主、辅锅炉可提

9、供低于5%氧含量的烟气、而烟气中含氧量的高低主要取决于燃料本身的性质和控制燃烧的技术水平以及锅炉的负荷情况。装有独立式惰气发生器或联合式惰气发生装置，氧含量是可自动控制的，通常可控制在1.5%-2.5%之间，不超过5%。此外，任何条件下所产生的惰气，在进入油舱之前必须要经过冷却，洗涤，以除去烟尘和硫份。2）IGS的组成简图 通过燃烧炉燃烧，得到低含氧量的气体。经过洗涤塔冷却，除尘，除硫。由甲板风机出口后的氧份仪对气体进行检测，当氧含量低于5%时，主控电磁阀打开，排放电磁阀关闭，向货舱充惰。否则，排放电磁阀打开，主控电磁阀关闭。当氧含量超过8%时，系统报警并停机。A排放电磁阀B主控电磁阀C进舱阀

10、D冷却水泵E洗涤水泵F冷却水进口G冷却水出口图23 IGS的组成2.1 IGS的组成部分及作用IGS主要由三部分组成：IGS产生部分，烟道取气阀或燃烧炉、洗涤塔、风机和压力调节阀 ；油舱可燃气体隔离部分，包括甲板水封、止回阀；惰气分配系统，包括甲板IG主管、P/V切断阀、IG入舱总管和入舱阀。1） 产气部分（1）烟道取气阀，取气阀装于锅炉烟囱和IGS之间，当系统不工作是，该阀处于关闭状态，可在控制室内操作控制。（2）燃油炉通过燃烧燃油，将空气中的绝大部分氧气消耗掉，从而得到氧含量低于5%的惰性气体。（3）洗涤塔 洗涤塔有三个方面的作用冷却，把烟气从200-450的高温降至比洗涤塔水温高2-5。

11、的温度，高温的烟气不容许直接充入油舱，因为它有引爆的危险和加剧蒸发的危害。其次，除硫，烟气中含有SO2，会对管壁和货舱等产生腐蚀，因此一要除硫，一般要求除硫率在90%以上。有的洗涤塔脱硫率甚至在98%以上。最后，除尘，烟气中的固体灰尘必须除掉，以防止这些可能带静电的微粒进入油舱并污染管路，洗涤塔除尘率通常在90%以上 保证洗涤塔完成这三大使命的关键是水供应问题，所以，规范对洗涤器要求有足够的水供应量，并要求除主用供水系统外还要有备用供水系统。烟气经洗涤之后会变湿，为了防止把湿气带入风机，所以规范规定在洗涤塔内应设置过滤型或有效的除湿器，以防止湿气对整个系统的腐蚀。洗涤塔内的水位过高和过低时，系

12、统都会报警停机。 （4）甲板风机 甲板风机的主要功能是将惰气输送至油舱，规范规定至少设两台鼓风机，其总的容量应能达到船舶最大卸货速率的125%。为使舱内惰气不超过油舱的试验压力，风机在任何时候其输出压力都不应大于20KPa。 为便于风机修理，在风机前后都设有止回阀。为使用鼓风机输送新鲜空气以清除油舱内的气体，在风机进口端设有空气进口，该进口在惰气装置工作时应盲断。 （5）压力调节阀 压力调节阀位于风机与甲板水封中间，起作用是甲板主管内的压力设定后，维持该数值的固定，当压力波动时，自动调节开度，从而控制惰气流量。2） 隔离部分（1）甲板水封甲板水封分为干式水封，半干式水封，湿式水封。它们的作用是

13、防止舱气倒灌，发生燃烧爆炸的危险。它是二级保护，甲板水封应由两台独立的水泵供水每一台都应能满足甲板水封的要求，甲板水封应设自动 图3 湿式水封原理水位控制，低水位时应发出报警 。 气体由进气管进入，通过水中，经过干燥，进入货舱。当舱内气体压力较大时，左边的管路中水位上升，产生一个压强，平衡掉舱压。从而防止舱气倒灌。在水封的中间有块除湿板,用以对惰气进行干燥。(2)止回阀此阀装在水封和甲板隔离阀之间。它同样防止货油舱内的燃气倒灌。当油舱液位升高而溢出甲板主管是，此阀起着阻止货油流入甲板水封和机舱处所的作用。(3)甲板隔离阀此阀装在甲板主管和货油舱之间。其装设目的是当IGS不运行时起一种保护作用使

14、甲板主管及货油舱于止回阀一侧安全隔离。此外此法的安装还有助于必要时进行只会发的维修保养。 3) 分配系统 （1）氧份仪 氧份仪位于风机出口，检测风机出口氧气含量，并控制两个电磁阀，氧含量低于5%时，主控电磁阀打开，排放电磁阀关。氧含量在5%-8%时，主控电磁阀关，排放电磁阀打开，系统报警 ，但不停机。氧含量高于8%时，系统报警停机。 （2）主控电磁阀 、排放电磁阀 氧含量低于5%时，排放电磁阀关，主控电磁阀打开，向货舱充惰。氧含量高于5%时，主控电磁阀关，排放电磁阀向空气中放气。(3) P/V阀货舱呼吸阀用来维持舱内气压在一定的范围内，防止货舱受损。其结构如下图 D 图4 P/V阀结构示意图

15、当货舱内的气体压强过大时。舱内气体经甲板主管进入呼吸阀，使C管中的液面上升，A管就会露出在液面上方，气体由A管排出。当舱内压强较小时，D中液面上升，A管的液面下降，气体由A管进入，再经甲板主管进入货舱。该阀还能够防止火源进入油舱，是油舱安全透气的保证。2.2 IGS的分类1）锅炉废气烟气系统。 这种系统使用的烟气来自锅炉的废气，因此不用再设燃烧炉，燃烧燃油。设备的成本低，比较经济。图5 A烟道气B 洗涤塔C甲板板风机D水封E货舱F取气阀2） 燃油（或燃气）型锅炉发生器系统该系统使用的烟气来自专门产生烟气的燃烧型惰气发生器，这种系统需要燃烧燃油，还要设置燃油炉，成本比较高，但产气量的调节范围大，

16、使用受其他条件的限制较少。图6 A燃油炉B洗涤塔C甲板风机D水封E货舱3） 锅炉废气与燃油（或燃气）型组合式发生器系统这种组合既可以是串联也可以是并联，这种形式的系统具有上述两个系统的各自优点图7 A烟道气B洗涤塔C甲板风机D甲板水封E货舱F烟道取气阀G燃油炉3货舱惰化系统的维护保养3.1 IGS的操作步骤 1）启动 （1）检查燃油炉内的燃油，水箱的水位。 （2）开电源，将控制面板上的自动开关转至手动，打开氧份仪。 （3）开冷却水阀、洗涤水阀。 （4）开冷却水泵，水位达到正常水位后，开洗涤水泵。 （5）启动甲板风机，开进舱阀。 （6）开燃油炉进油阀，对燃油炉进行点火。 （7）点火成功后，系统开

17、始正常运转。 2）停机 停机的操作与启动操作相反。惰气中的含氧量极低，因此人员应避免吸入惰气，以免造成伤害。3.2 IGS的维护保养 由于IGS在油船上使用的相当频繁，再加上硫份，水分和烟尘等的影响，系统很容易发生故障。因此，进行IGS的维修保养工作，使之始终处于良好状态，避免应急情况的发生是十分有必要的。1） 洗涤塔洗涤塔使用结束后，冷却水应继续供给30分钟以上；每半年要拆卸液位关检查一次；每年要检查一次内壁涂成及洗涤塔个组件的腐蚀情况，包括泄水管等；经常检查有关报警装置的动作是否正常。2） 甲板水封每年应对下列构件进行一次检查或清洗工作；内壁衬层检查；除湿板清洗；甲板水封内组件的腐蚀情况。

18、3） 风机和马达使用后最好用淡水冲洗下叶轮；启动前应手动转动以，确认没有摩擦受阻使用时注意噪声，振动和温度；定期对轴承加换润滑油，检查运动件的磨损情况。4） 氧份仪使用压缩空气清洁氧份仪内部；定期清洗过滤器元件。5） 遥控和自动开/关阀门将每个阀的定位器的积水放尽；确认阀门开启/关闭正常；每半年确认密封部位无漏泄。6） 主控制屏将滤器，调节器和空气管路中的积水放尽；每年应进行记录器和每个仪器的零件调整。检查每一报警装置，使之处于正常状态。7） p/v阀检查密封液位液体，不足时要补充到规定液位；防火罩要定期清洁；检查内部涂层及其腐蚀情况。 8)透气系统 在甲板惰性气体管路兼作透气管用之时，则连接

19、其管路上的呼吸阀和透气桅杆顶部的防火罩也应定期拆检和清洁。9)支管截止阀IGS入舱的支管截止阀也应定期拆检，确认其没有泄露现象。4 IGS常见故障及处理4.1 IGS的常见故障及处理 1）IGS故障的应急处理IGS在使用中，可能出现多种意想不到的故障现象。如惰气系统发生了故障，不能满足惰性气体的质量和数量要求，不能是舱内保持正压，应立即采取以下步骤；（1）停止所有卸油，排放压在水及洗舱等作业；（2）关闭甲板所有有关的隔离阀；（3）开启惰气管路上的隔离阀和气压调节阀之间的排气阀；（4）如有可能，接通外部惰气源；（5）立即修复惰气系统。2）IGS的常见故障及处理 （1）洗涤塔海水流量低，系统停止运

20、行。 洗涤塔调节阀堵塞或关闭，压差变送器失灵压力开关出现故障，电路故障报警，系统管路故障。相应的应检查调节阀，压差变送器及其输出信号，检查主控制屏的压力开关，检查电路，检查所有通向洗涤塔的管路。 （2）洗涤塔液位高于正常值 流出管路堵塞，通海阀没有完全开足，液位开关失灵，供水过多，电路故障引起的误报警。相应的要检查流出管，进行疏通；开足通海阀；检查液位开关；检查供水，调整供水量；检查电路。 （3）IG风机出口温度高于65 风机停转，排出阀控制不当，IGS主阀关闭或控制不当，温度感应器故障。相应的要检查风机的吸入和排出压力；检查排出阀；检查惰气系统主阀，气动输出信号有关线路；检查温度传感器及其电

21、路。（1） 惰气系统氧含量超标系统漏入空气，氧份仪或显示器故障，燃烧炉的风油比不合适等。相应的要检查系统的管道，特别是伸缩管；检查氧份仪；调整风油比。（2） 甲板水封供水量过少，系统停止运转海水阀关闭或滤器堵塞引起的流量下降，泵的故障，流量计失灵，电路故障引起的误报警。相应的要检查所有滤器和阀门；检查泵的运行，注意流量和压力；检查流量计；检查电路。 在修理惰气系统装置是，应注意惰气的毒性可引起人员窒息。在打开惰气设备之前，有关的封闭舱要尽量通风，并要检测含氧量，当氧含量低于18%时，禁止人员进入，除非采取了保护措施。在工作期间，对封闭舱室要进行连续通风，并要连续检测其中的含氧量。结论由于IGS

22、在油船，化学品船，LPG等其他船上使用的越来越广。了解其结构组成，工作原理，日常维护管理以及常见故障的分析修理。保证IGS处于良好技术状态，才能保证相关作业的安全、顺利，进而保证船舶的高效性。掌握IGS的使用，日常维护管理是油船上一个合格轮机员所必须掌握的本领。 致谢语本文得到轮的帮助，船上轮机长和二管轮在我的论文上给予了很大的帮助，他们不但给我找资料，给我讲解，还对我的论文做出了细心的修改。在此，我感谢所有帮助过我的人。另外，还要感谢*大学轮机工程学院的老师，在百忙之中抽出世间来修改我的论文，我在这里只能向各位老师说声,老师辛苦了!同时送上我最真诚的祝福。谢谢！参考文献1钱闵.油轮安全知识与

23、安全操作M.大连：大连海事大学出版社2006.224248.2李明亮.船舶与海上设施防爆安全指南M.大连：大连海事大学出版社2005.1119.3钱闵.国际油船安全操作指南汇编M.大连：大连海事大学出版社1995.137140.4王志一.散装液货船及码头及码头安全管理实务M.上海：上海科学技术文献出版社2002.114.5付耀方，王克，刘敬贤.油船安全特殊培训习题集J.武汉：武汉理工大学-挪威斯考根海员培训中心2004.84876林志豪，黄军根.船舶载运危险货物监督检查指南M.中华人民共和国海事局，2004.56.7陆远志.散化船安全知识与操作M.上海1999.210214.8廖和德，闵桂兰.轮机航行实习M.大连：大连海事大学出版社2009.247249.