מיקומי יישום של מדדי זרימה לספינות ימיות

בתפעול כלי שיט ימיים, מדדי זרימה הם מכשירי ניטור מרכזיים להבטחת תפעול יציב של המערכות, עמידה בתנאי הפליטה ושליטה בעלויות. היישומים שלהם כוללים מערכות ליבה כגון כוח, דחיפה, שמנת ושירות כיבוי אש. תנאי התפעול השונים של מערכות אלו יוצרים דרישות מיוחדות לבחירת סוג מד הזרימה ומיקום ההתקנה. מאמר זה מסכם באופן שיטתי את מיקומי היישום של מדדי זרימה בתחומים המרכזיים השונים של ספינה, ומסביר את ערכם בהקשר של תקנים תעשייתיים ותנאי תפעול אמיתיים, ומספק ייחוס להפעלה, תחזוקה וביצוע בחירה של ציוד.

1. מערכת כוח ליבה: אזור מרכזי לניטור זרימה במעגל היחידה הראשית.

כقلب הכוח של הספינה, המנוע הראשי תלוי במדידת זרימה מדויקת לאספקת דלק, הגנה על שמן שימון ובקרת טמפרטורה כדי למנוע תקלות כגון איבוד כוח ובלאי רכיבים הנגרמים מאספקת תווך בלתי תקינה. להלן מיקומי היישום המרכזיים של מדי זרימה במעגלים הקשורים למנוע הראשי:

1.1 מעגל אספקת דלק של המנוע הראשי : נקודות ההתקנה המרכזיות כוללות את הצינור הראשי מיציאת מיכל הדלק למשאבת הדלק הראשית של המנוע, כניסת ויציאת מסנן הדלק, וכניסת משאבת הזרקה של הדלק. יש לבחור כאן מדידת זרימת דלק התואמת ל"דרישות טכניות למערכת תדלוק באמצעות מד זרימה מסה קוריוליס ימי", שפונקציה המרכזי הוא לפקח על שיעור זרימת אספקת הדלק בזמן אמת, להבטיח הפצה אחידה של הדלק לכל צילינדר, ולספק נתונים מדויקים לצורך סטטיסטיקות צריכה של דלק וחישובי יעילות כוח. פיקוח זה מונע באופן יעיל ירידה בעוצמת המנוע עקב אספקת דלק לא מספקת, או בזבוז דלק והפליטות מוגברות הנגרמות מאספקה מופרזת.

1.2 מעגל שמן שימון של המנוע הראשי : זה כולל את יציאת משאבת שמן הגריז, כניסת ויציאת מחליף חום שמן הגריז, כניסת ויציאת מסנן שמן הגריז, וקווי ענפים בכל נקודות השמנסום של המנוע הראשי. מד זרימת שמן הגריז משמש לניטור קצב הזרימה של שמן הגריז המחוזר, כדי להבטיח שמיסבים מרכזיים כמו ציר הארכובה, מוטות הקישור וחוליות הצילינדרים של המנוע הראשי שומנים כראוי, ולמנוע נזק עקב חיכוך יבש בגלל זרימת שמן גריז לא מספקת. בנוסף, שינויים בקצב הזרימה יכולים לעזור לחזות בעיות כגון סתימות בקווי שמן הגריז או כשל במשאבת השמן.

1.3 מעגל מים לצינון המנוע הראשי : מחולק למעגל קירור של מים מתוקים ומעגל קירור של מים מלוחים. במעגל הקירור של המים המתוקים, מותקנים מדדי זרימה אלקטרומגנטיים ביציאת משאבת המים המתוקים, בכניסה ויציאה של מעגל קירור שרוול הצילינדר של המנוע הראשי, ובכניסה ויציאה של מעגל קירור המים של המקרר הביניים. במעגל הקירור של המים המלוחים, הם מותקנים ביציאת משאבת המים המלוחים, בכניסה ויציאה של הצד של המים המלוחים בمبادל חום של המים המתוקים, ובכניסה ויציאה של הצד של המים המלוחים בمبادל חום של שמן הליבון. התפקיד שלהם הוא לנטר את מהירות הזרימה של מים הקירור, להבטיח שהטמפרטורה של כל רכיב במנוע הראשי תישמר בטווח סביר, למנוע חימום יתר של המנוע הראשי עקב זרימת קירור לא מספקת, ולזהות במהירות תקלות כגון דליפות בצינורות הקירור או חסימות במחלקי החום.

2. מערכת דחיפה: ניטור שמן ליבון וקירור כדי להבטיח תפוקת דחיפה.

מערכת התרוקב קובעת ישירות את מהירות הספינה ואת דחיקתה, והשימון והやらד של רכיביה המרכזיים (ציר משוט, מערכת תנועת מזרק מים) משפיעים ישירות על היציבות בתפעול. השימוש במדדי זרימה במערכת זו מתמקד בשליטה על זרימת חומרי השימון והやらד, במיוחד במיקומים הבאים:

2.1 מעגל שימון וやらד של ציר המשוט : במערכת שימון הצינור האחורי של ציר המשוט, מותקן מד זרימה שמן כדי לנטר את זרימת השמן, להבטיח שימון מספיק בין ציר הזנב למסב, ולמנוע שחיקה או נעילה של הציר; אם נעשה שימוש בצינור אחורי מושרה, יש גם להתקין מדי זרימה בכניסה ויציאה של מי הやらד, כדי להבטיח את אפקט הやらד.

2.2 מעגל מערכת תנועת מזרק מים: לספינות עם תנועת מזרק מים, מדדי זרימה מותקנים בכניסה של משאבת הזריקה, ביציאת החרטום או במעגל מים קירור כדי לנטר את שיעור הזרימה בכניסה, שיעור זרימת הזריקה ומהירות מים הקירור, ומבטיחים תפוקת דחיפה יציבה של מערכת הנעה ומונעים היווצרות קבוציות במשאבת הנעה או חימום יתר של רכיבים עקב זרימה לא תקינה.

3. מערכת כוח עזר: מבטיחה פעולה יציבה של יחידת העזר (מחולל).

המנוע העזר (מחולל דיזל) הוא ליבת אספקת החשמל של הספינה, והיציבות שלו משפיעה ישירות על פעולתם התקינה של כל ציוד החשמל onboard. כמו במקרה של המנוע הראשי, ניטור הזרימה במנוע העזר מתמקד באספקת הדלק, מחזור שמן סיכה ומעגלי הקירור. מיקומים ופונקציות מרכזיים הם כדלקמן:

3.1 מעגל אספקת דלק למנוע העזר : הצינורית מタンק הדלק למשאבת הדלק של המנוע העזר, הכניסה והיציאה של מסנן הדלק ציודו במטרות זרימת דלק כדי לנטר את צריכה וזרימת האספקה של המנוע העזר, להבטיח תפוקת חשמל יציבה של המנוע העזר ולספק נתונים סטטיסטיקת צריכה כוללת של האנרגיה של הספינה.

3.2 מעגל שמן סיכה של המנוע העזר : ביציאת משאבת שמן הסיכה, בכניסה וביציאה של הקולט שמן סיכה ומסנן שמן, מותקנים מדי זרימה של שמן סיכה כדי להבטיח סיכה מספקת של כל החלקים المتحרכים של המנוע העזר, וכן כדי לחזות כשל במערכת שמן הסיכה.

3.3 מעגל קירור של המנוע העזר : מעגל קירור מים מתוקים, ביציאת משאבת המים המתוקים, בין הקולר, כניסות ויציאות של מים לצילינדר, מעגל קירור מים ימיים, יציאת משאבת המים הימיים וכניסות ויציאות בצד המים הימיים של מחליף החום – בהן מותקנים מדי זרימה לשם ניטור זרימת הקירור ולמניעת חימום יתר של המנוע העזר.

4. מערכת מים שביר: בקרת זרימה לשפיכה תואמת ויציבות ניווט

מערכות מים שוטפים מבטיחות את הבטיחות הנווטית על ידי בקרת עומק שיט וציפה של הספינה, ובכך ממלאות תפקיד חשוב במיוחד בתנאי עבודה ללא עומס או במשהו מלא חלקי. בהתאם לדרישות התאמות של איגוד המנהלים הבינלאומי (IMO) לאמנת ניהול מים שוטפים, מדדי זרימה מותקנים בעיקר במיקומים הבאים:

4.1 צינורות כניסת ויציאת משאבת מים שביר : מراقبת זרימת הזרקה והשליכה של המים השוטפים, בקרת דיוק בהזרקה או בשליכת המים לכל מכל שוטף, מניעת נטיה של הספינה או חוסר יציבות הנובע מתjustment לא תקין של המים השוטפים, וכן ניתן להשתמש בנתוני הזרימה כדי להעריך את מצב העבודה של משאבת המים השוטפים ואת קיומם של חסימות או דליפות בצינור.

4.2 צינורות מערכת עיבוד מים שביר : בהתאם לדרישות אמנה של הארגון הימי הבינלאומי (IMO) בנוגע לניהול מים באלס, יש להתקין על ספינות מערכת לטיפול במים באלס. יש להתקין מדדי זרימה בכניסה, ביציאה ובפליטת המערכת כדי לנטר את זרימת המים בתהליך הטיפול, להבטיח שהמערכת פועלת בהתאם לפרמטרים העיצוביים, להבטיח שפליטת מים באלס עומדת בסטנדרטים ולמנוע זיהום של הסביבה הימית.

5. מערכת הגנת אש: ניטור ושמירה על אספקת המדיה במצבים של חירום.

מערכות דousing של שיפור באוניות מחולקות למספר תת-מערכות, כולל דousing במים ודousing בספוג. במצבים של התערבות דחופה בשלב שריפה, רמת האספקה של חומר הדousing קובעת ישירות את יעילות כיבוי האש. התפקיד המרכזי של מד זרימה במערכת זו הוא לנטר את קצב הזרימה של החומר, כדי להבטיח שעומדות בדרישות כיבוי באזורי אוניה שונים. מיקומים ייחודיים כוללים:

5.1 צינור ראשי וצינורות ענפים ביציאת משאבת האש : התקן מדי זרימת מים לאש כדי לנטר את תפוקת המים ולבדוק האם עומדים בצרכים של כיבוי באזורי אוניה שונים (כגון חדר מנוע, תא משא,ดาק וכו'). כמו כן, ניתן להשתמש בשינויי קצב הזרימה כדי לקבוע האם צינור האש פועל ללא חסימות, והאם משאבת האש פועלת כראוי.

5.2 צינור מערכת כיבוי אש בספוג: התקן מדדי זרימה ביציאת מיכל איחסון נוזל התרופה ובכניסה ויציאה של תערובת התרופה, כדי לנטר את קצב אספקת נוזל התרופה ואת יחס התערובת של תערובת התרופה, להבטיח את יעילות כיבוי האש באמצעות תרופה ולמנוע כישלון בכיבוי אש עקב זרימת נוזל תרופה לא מספקת או יחס תערובת לא נכון.

6. מערכות מים לשימוש ביתי ושתייה: ניהול משאבים וניטור פליטות סביבתיות

מערכת המים לשתייה ושימוש בית היא קרובה קשר לתקנות סביבתיות ימיות ולמצב המחיה של צוות הספינה. מדדי זרימה טורביניים משמשים בעיקר לניטור זרימה בייצור מים מתוקים, אספקת מים לשתייה ופליטת שפכים, כדי להשיג ניהול משאבים מושכל ופליטה בהתאם לתקנות. מיקום ספציפי:

6.1 צינורות כניסה ויציאה של מתקן ייצור מים: מדדי זרימה טורביניים מותקנים בכניסת המים הימיים וביציאת המים המתוקים של מערכת ייבוש הספינה (ציוד לניטור מי ים) כדי לפקח על נפח עיבוד מי הים ועל ייצור המים המתוקים, להעריך את היעילות התפעולית של המערכת ולבטיח כי ייצור המים המתוקים עומד בצרכים של צוות הספינה לצורך שתייה ושימוש יום-יומי.

6.2 יציאת מיכל איחסון מים לשתייה וצינור אספקת מים : התקן מדדי זרימה של מים לשתייה כדי לפקח על זרימת האספקה והצריכה של מים לשתייה, לקדם ניהול משאב המים, למנוע בזבוז ולזהות בדליפות בצינור אספקת המים בזמן אמת.

6.3 צינורות מערכת עיבוד שפכים דומסטיים : מדדי זרימה אלקטרומגנטיים מותקנים ביציאת מיכל איסוף שפכים דומסטיים, בכניסה ובירידה של התקנת עיבוד שפכים וביציאת השפכים כדי לנטר את קצב הזרימה המועבדת ואת קצב זרימת הפלט, להבטיח שמערכת עיבוד השפכים פועלת בהתאם לדרישות ולתקן, וששפכי הפלט עומדים בדרישות הסביבה הימית.

7. מערכות עזר אחרות: ניטור התאמה לתנועה עם פונקציות מסוימות

בנוסף למערכות הליבה, יש לצויד גם במערכות עזר כמו מיזוג אויר לספינה, אדים וגז אינרטי במדדי זרימה לפי דרישות פונקציונליות, כדי להבטיח יישום יציב של פונקציות מסוימות. היישומים הספציפיים הם כדלקמן:

7.1 מערכת מיזוג אויר וتهوية: התקנה מדדי זרימה ביציאות המשאבה של מעגל קירור מזגן, במעגל מים קרים ובכניסה ויציאה של מחליף החום כדי לנטר את קצב זרימת המים הקooled/קרירים, להבטיח את אפקט הקירור/חימום של מערכת מזגן, ולמנוע ירידה בהספקת מחליף החום או נזק לציוד שנגרם על ידי זרימה לא תקינה.

7.2 מערכת אדים (ספינות משא/ספינות שכרוכות, וכו') : לספינות שמונעות באמצעות דוושות אדים, מדדי זרימה מותקנים בצינורות אספקת המים לסיר ובצינורות פליטת האדים כדי לנטר את אספקת המים לסיר ואת פליטת האדים, להבטיח רמת מים יציבה בסיר ואספקה מספקת של אדים, ולספק נתונים לחישוב יעילות הסיר.

7.3 מערכת גז חסר פעילות (למכליות) : מערכת הגז האינרטי של משאית משמשת למילוי מכלים של שמן סחורה בגז אינרטי כדי למנוע התפוצצות של גזים דליקים בתוך המכלים. מדדי זרימה מותקנים ביציאת מחולל הגז האינרטי ובצינור אספקת הגז האינרטי כדי לנטר את זרימת אספקת הגז האינרטי ולבטיח שהריכוז של הגז האינרטי במכלים עונה לתקני הבטיחות.

סיכום

מדדי זרימה בספינות מתמקדים ב"יציבות כוח, בטיחות ניווט, תאימות סביבתית, ופעולה ושימור יעילות", ומכסים צינורות חיוניים לאורך כל שרשרת האספקה, מהציוד להספקת עוצמה ליבתית ועד למערכות חיים עזר. בשילוב של תקנים תעשייתיים עם תנאי הפעלה ממשיים, בחירת מדדי הזרימה למיקומים שונים דורשת שיקול דעתן של מאפייני המדיה (שמן דלק, שמן סיכה, מי ים וכו'), תנאי לחץ וטמפרטורה, דרישות דיוק וסביבת ההתקנה. למשל, מעדויי זרימה מסה מסוג קוריוליס או מעדויי זרימה טורביניים מועדפים למדידת שמן דלק; מדי זרימה אלקטרומגנטיים מתאימים למדיה מוליכה שמכילה זיהומים או מי ים; ומדי זרימה אולטראסוניים יכולים לשמש בצינורות בקוטר גדול. בחירה נכונה של מיקום ההתקנה ושל מד הזרימה היא קריטית כדי להבטיח פעולה בטוחה ויעילה של הספינה לאורך מחזור החיים שלה.