章洪 李素文 龙新江
（新大洋造船有限公司，江苏 扬州 225107）
摘要：在当今船舶建造生产设计中，轮机专业的管系设计占有相当大的比例，它的合理性直接影响船舶各个系统、设备在航行中的工况，以及船上人员的工作生活。基于长期管系设计与建造现场配合的工作性质，笔者逐渐发现本专业的一些重要问题——比如阀件。本文主要结合理论剖析它们的原理和对策，以期提高管系的设计水平。
关键词：船舶管系，管系设计，阀件，应用分析
1引言
管系是船舶的一个重要的组成部分，它对于保证船舶各种机械的正常运转和船舶的安全航行起着重要的作用，管系设计又是船舶设计中的一个十分重要的环节。由于船舶上管子及其附件的数量和种类较多，这就使得管子的设计任务十分繁重。缩短管系设计的时间，提高管系设计的效率，对于缩短整个造船周期，提高经济效益，有着不可估量的意义。
2管系生产设计的一般原则
管系生产设计“千人千面”，只要满足规范和原理要求的就是可行的。但设计的结果肯定是有优劣之分，虽然管系生产设计没有固定的模式，但其中仍有一般的规律可以追寻。
(1)管路的布置应具有合理性。如所有燃油舱柜的空气管、溢流管和测量管，都应避免通过居住舱室、精密仪器舱、粮库等贮藏舱室。淡水管路不得通过油舱，以免管子破损或渗漏时污染水质。同样，油管路也不得通淡水舱。如不可避免时，应加设油密隧道或套管，让管路通过。其他管路通过油舱时，应遵照规范要求加厚管壁，并在舱内不得有可拆接头。
(2)管路的布置应具有安全性。如蒸汽管、油管、水管和柴油机排气管等，应避免布置在配电板及其他电器设备的上方及后面，并尽量远离配电板周围。油管路还应避免在锅炉、烟道、蒸汽管、废气管及消音器的上方通过。凡通过防火区域的管路，应采用满足船级社认可的节点形式。管子穿过水密或气密结构处，应采用贯通件或座板。
(3)管路的布置应具有可操作性。如装在花钢板以下的阀件，其手轮应能方便操作，不便于操作的阀件，应将阀杆接长或配备便于操作的工具。
(4)管路的布置应具有可维护性。如在管子、附件、滤器等设备上设有放泄装置，以放泄管子内的空气及存液。
3截止阀、截止止回阀、止回阀分类及设计原理
管路阀门的启闭类型，按阀盘动作可分为旋转启闭、升降启闭和滑动启闭三种，而升降阀盘式又分为阀盘水平升降和垂直升降两种。我们通常把阀盘水平升降启闭形式的都标称为截止阀，其它类型也属截止阀功能但习惯上一般都按标称为闸阀、球阀、蝶阀和滑阀等等。
(1)截止阀是阀盘与阀杆为一体型结构，在没有压力情况下阀盘也可以通过手动开启，但介质进口必须是经阀盘下面进入，并且阀盘应始终处于自然垂落方向。此类阀门为避免将进出口方向装错，在阀体上大都标注介质箭头流向，如果装错就会出现功能性障碍（阀盘上部压力太大而无法开启及在阀杆填料函处容易造成泄漏），如船用法兰铸铁截止阀GB/T590-93等同类型阀。
(2)在船舶上能见到的管路截止阀或其他类型阀，大多安装在泵出口的压力管路上，因此阀门进口端总是有压力而另一端则无。为防止动力泵停机时管路介质的回落，在泵出口及管路适当位置都装有止回阀。
在船用舱底-消防泵出口端需设置两组及以上不同管系排出功能的，在泵组出口处都要设置截止止回阀，以满足分组控制启闭和自动止回功能。由于船舶管路布置空间局限性，诞生了将升降式截止-止回两阀功能合为一体的船用截止止回阀这一结构形式（陆用工业阀门标准中无此类型截止止回阀），如已提到过的船用法兰铸铁截止止回阀GB/T591-93等。此外，还有单一止回功能的阀，如船用法兰铸铁止回阀GB/T592-93等。
上述阀的特点为：只起升阀杆阀盘就会依靠阀盘下部介质压力自动起升开启，反之就会回落自动关闭。其进口更只能是在阀盘的下面并保证阀盘垂直回落的有效性，反之将导致功能性堵塞（自动止回关闭使介质无法流通）和阀盘不能有效关闭。
(3)截止阀、截止止回阀、止回阀工作原理都是针对安装在压力管路而言，我们称之为排出型阀门。此类阀的重要特点是阀盘开启方向与阀盘下部介质作用力方向必须一致，至于介质出阀盘后折角90°改变了方向与阀盘的开启原理无关。这一特点与下述吸入阀的原理恰好相反，因此将排出型功能的止回阀设在了反向功能需求的吸入止回阀位置导致“被掯”窘况，这完全是设计将阀门用错所造成的“隐病”。
4吸入型止回阀设计原理
吸入型止回阀的工况是负压吸入（俗称为“抽真空”），它是指动力泵对舱底水系统吸入工况的通称。负压吸入是指被抽液面低于动力泵吸入端、需通过泵本身自带或附加的真空泵将工作泵出口止回阀至吸入液面间管内及泵腔内空气排除达到既定真空度，使被吸液体在外界大气压力作用下被压至泵吸入口的过程。根据真空吸入原理，属于此类型阀在标准中只有垂直吸入式止回阀CB/T3478-92、水平吸入式的旋启式止回阀CB/T4019-2005和垂直水平都可使用的板式止回阀CB/T3819-1999三种。
(1)法兰吸入止回阀CB/T3478-92为垂直吸入式末端阀门。该止回阀开启原理为：由于管内负压（真空）的作用，对止回阀阀盘上部产生吸力。由于阀盘上部垂直管路部分的吸力与阀盘开启方向是一致的，并且同方向的真空度对阀盘周边产生的吸力是均匀的，使阀盘下部气体作用力也能按上部吸力方向将阀盘均匀的起升微量开度，被吸气体就经阀盘密封线并随真空管路上行，随着真空度加大低位液面就会在外界大气压力作用下上升，随即将阀盘托起并经阀盘开度间隙继续向吸口高度上升，待液位达到泵吸口处时开度也呈最大值，此时抽真空过程结束，工作泵启动。该吸入式止回阀存在以下缺陷：①装于末端污水中功效不理想；②下部不能接管且没有耐压参数，只能装在末端；③只能垂直安装。这也是被设计部门摈弃而改选用排出型止回阀的原因。
(2)旋启式止回阀CB/T4019-2005为中间水平吸入式止回阀。所谓中间是针对末端而言，是可以在管路中间且水平安装的止回阀，因此可以避免安装于污水井处易腐蚀工况以及受垂直管路限制问题。该阀开启特点为：①弥补了上述垂直式吸入止回阀不能在水平方向工作的缺陷，使阀盘开启方向侧转了90°，由上升开启变为了横向摆动开启，并继续保持了真空吸力方向与阀盘开启方向的一致性；②由于阀盘是以铰链为旋转中心、呈挂坠体形式摆动，使真空度对阀盘垂直开启自重吸力的负担力消除；③同挂坠原理使阀盘在横向开启时真空对其的作用力达最小值；④由于阀盘、阀座的安装方向是近乎垂直工作面（6°倾斜角），使泥沙颗粒在阀盘上因重力搁置而被卡住磨损工况呈最小值。⑤由于阀盘是铰链连接形式，因此只要将铰链套孔与轴间的间隙值把定正确，该阀抗堵塞能力优势也会达到最大值。因此，旋
启式止回阀是安装在负压吸入管路中唯一从原理到功能都能胜任真空吸入原理的阀门。由于安装在泵前吸口处无截止功能，因此须与截止阀连起来用，将泵前截止止回阀修改为截止阀+旋启式止回阀。由于该阀设计压力为0.5 M Pa，因此和下述板式止回阀（1.0 M Pa）一样也可以使用在恰当的排出管路上。
5结语
以上就是本人经过长期生产设计和现场配合实践总结出的阀件在船舶管系设计中的应用分析，并结合理论剖析其中的原理和对策。杜绝了这些现象，在很大程度上弥补了管系设计合理性的短板，使船舶建造整体生产设计水平迈上了一个新的台阶。
参考文献
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[2]曹铁军.浅谈提高船舶管系制造效率的有效方法[J].海峡科学,2020(10):36-39.