Zastosowania przepływomierzy okrętowych w warunkach morskich

W eksploatacji statków przepływomierze są kluczowymi urządzeniami monitorującymi, zapewniającymi stabilną pracę systemów, zgodność emisji oraz kontrolę kosztów. Znajdują one zastosowanie w podstawowych systemach takich jak energia, napęd, balast oraz ochrona przeciwpożarowa. Różne warunki pracy tych systemów stawiają konkretne wymagania dotyczące doboru typu przepływomierza oraz miejsc ich instalacji. W artykule przedstawiono systematyczny przegląd miejsc zastosowania przepływomierzy w różnych kluczowych obszarach statku, wyjaśniając ich znaczenie w kontekście norm branżowych i rzeczywistych warunków eksploatacyjnych, co stanowi pomoc przy eksploatacji, konserwacji i doborze urządzeń.

1. System zasilania głównego: Kluczowy obszar monitorowania przepływu w obwodzie jednostki głównej.

Jako „serce napędu” statku, silnik główny polega na precyzyjnym monitorowaniu przepływu w celu zaopatrzenia paliwowego, ochrony smarnej oraz kontroli temperatury, by zapobiec awariom, takim jak utrata mocy czy zużycie elementów spowodowane niestandardowym dopływem mediów. Poniżej przedstawiono kluczowe miejsca stosowania przepływomierzy w obwodach związanych z silnikiem głównym:

1.1 Obwód zasilania paliwem silnika głównego : Główne punkty instalacji obejmują główny przewód od wylotu zbiornika paliwa do głównej pompy paliwowej silnika, wlot i wylot filtra paliwa oraz wlot pompy wtryskowej paliwa. W tym miejscu należy wybrać miernik przepływu paliwa zgodny z "Wymaganiami technicznymi dla systemu tankowania morskich mierników masowych przepływu Coriolisa". Jego podstawową funkcją jest monitorowanie w czasie rzeczywistym natężenia przepływu dostarczanego paliwa, zapewnienie równomiernego rozdziału paliwa do każdego cylindra oraz dostarczanie dokładnych danych do statystyk zużycia paliwa i obliczeń sprawności energetycznej. Monitorowanie to skutecznie zapobiega spadkowi mocy głównego silnika spowodowanemu niedostatecznym dopływem paliwa lub marnowaniu paliwa i nadmiernym emisjom wynikającym z jego nadmiaru.

1.2 Obieg oleju smarowego głównego silnika : Obejmuje to wyjście pompy oleju smarowego, wlot i wylot chłodnicy oleju smarowego, wlot i wylot filtra oleju smarowego oraz rurociągi boczne przy każdym punkcie smarowania głównego silnika. Czujnik przepływu oleju smarowego służy do monitorowania natężenia przepływu cyrkulującego oleju smarowego, zapewniając odpowiednie smarowanie kluczowych ruchomych elementów takich jak wał korbowy, tłoki i rękawy cylindrowe głównego silnika, zapobiegając uszkodzeniom spowodowanym tarciem suchym z powodu niewystarczającego przepływu oleju smarowego. Ponadto zmiany w przepływie mogą pomóc przewidzieć problemy takie jak zablokowanie rurociągu oleju smarowego czy awaria pompy oleju.

1.3 Obieg wody chłodzącej głównego silnika : Podzielony na obieg chłodzenia wodą słodką i obieg chłodzenia wodą morską. W obiegu chłodzenia wodą słodką przepływomierze elektromagnetyczne są zainstalowane na wylocie pompy wody słodkiej, na wlocie i wylocie obiegu chłodzenia tulei cylindrowych głównego silnika oraz na wlocie i wylocie obiegu chłodzenia międzystopniowego. W obiegu chłodzenia wodą morską znajdują się one na wylocie pompy wody morskiej, na wlocie i wylocie strony wody morskiej chłodnicy wody słodkiej oraz na wlocie i wylocie strony wody morskiej chłodnicy oleju smarowego. Ich zadaniem jest monitorowanie prędkości i natężenia przepływu wody chłodzącej, zapewnienie, że temperatura poszczególnych elementów głównego silnika pozostaje w rozsądnym zakresie, unikanie przegrzania głównego silnika z powodu niewystarczającego przepływu chłodzenia oraz szybkie wykrywanie awarii takich jak wycieki rur chłodniczych czy zatory w wymiennikach ciepła.

2. System napędowy: Monitorowanie smarowania i chłodzenia w celu zapewnienia odpowiedniej mocy ciągu.

System napędowy bezpośrednio określa prędkość i siłę ciągu statku, a smarowanie i chłodzenie jego podstawowych komponentów (wał śmigłowy, system napędu strumieniowego) bezpośrednio wpływają na stabilność pracy. Zastosowanie przepływomierzy w tym systemie koncentruje się na kontroli przepływu środków smarnych i chłodzących, szczególnie w następujących miejscach:

2.1 Obwód smarowania i chłodzenia wału śmigłowego : W systemie smarowania tuby tylnego wału śmigłowego instalowany jest przepływomierz oleju do monitorowania przepływu oleju smarującego, zapewniającego odpowiednie smarowanie między końcem wału a łożyskiem oraz zapobiegającego zużyciu lub zaklinowaniu wału; jeśli stosowana jest tylna tura chłodzona wodą, przepływomierze należy również zainstalować na wlocie i wylocie wody chłodzącej, aby zagwarantować skuteczność chłodzenia.

2.2 Obwód systemu napędu strumieniowego: Dla jednostek pływających z napędem strumieniowym, przepływomierze są instalowane na wlocie pompy napędu strumieniowego, wylocie dyszy lub obwodzie wody chłodzącej w celu monitorowania natężenia przepływu na wejściu, prędkości strumienia oraz prędkości przepływu wody chłodzącej, zapewniając stabilną siłę ciągu układu napędowego i zapobiegając kawitacji pompy napędu lub przegrzaniu komponentów spowodowanemu niestabilnym przepływem.

3. Układ zasilania pomocniczego: Zapewnienie stabilnej pracy jednostki pomocniczej (generatora).

Silnik pomocniczy (generator diesla) jest rdzeniem systemu zasilania statku, a jego stabilna praca bezpośrednio wpływa na prawidłowe funkcjonowanie wszystkich urządzeń elektrycznych na pokładzie. Podobnie jak w przypadku silnika głównego, monitorowanie przepływu w silniku pomocniczym koncentruje się na dostawie paliwa, cyrkulacji oleju smarowego oraz obwodach chłodzenia. Kluczowe lokalizacje i funkcje są następujące:

3.1 Obwód zasilania paliwem silnika pomocniczego : Rurociąg od zbiornika paliwa do pompy paliwowej silnika pomocniczego, wejście i wyjście filtra paliwowego są wyposażone w przepływomierze paliwa służące do monitorowania zużycia paliwa i przepływu zasilania silnika pomocniczego, zapewnienia stabilnej mocy wyjściowej silnika pomocniczego oraz dostarczania danych do statystyk całkowitego zużycia energii statku.

3.2 Obieg oleju smarowego silnika pomocniczego : Na wylocie pompy oleju smarowego, wejściu i wyjściu chłodnicy oleju oraz filtra oleju zamontowano przepływomierz oleju, aby zapewnić odpowiednie smarowanie wszystkich ruchomych części silnika pomocniczego oraz umożliwić przewidywanie awarii układu smarowania.

3.3 Układ chłodzenia silnika pomocniczego : W obiegu chłodzenia wodą słodką, na wylocie pompy wody słodkiej, międzychłodnicy, wejściu i wyjściu wody chłodzącej tulei cylindrowej, w obiegu chłodzenia wodą morską, na wylocie pompy wody morskiej oraz po stronie wody morskiej wymiennika ciepła zamontowano przepływomierze do monitorowania przepływu chłodzącego i zapobiegania przegrzaniu silnika pomocniczego.

4. System wody balastowej: kontrola przepływu dla zgodnego odprowadzania i stabilności podczas żeglugi

Systemy wody balastowej zapewniają bezpieczeństwo nawigacji poprzez regulację zanurzenia i nośności statku, odgrywając kluczową rolę zwłaszcza w warunkach bez ładunku i półładunku. Zgodnie z wymaganiami zgodności Konwencji IMO w sprawie zarządzania wodą balastową, przepływomierze są instalowane głównie w następujących miejscach:

4.1 Rurociągi przyłączeniowe i wylotowe pompy balastowej : Monitorowanie przepływu wody balastowej podczas napełniania i opróżniania, dokładna kontrola ilości wody wprowadzanej lub odprowadzanej z każdego zbiornika balastowego, unikanie przechylenia statku oraz niedostatecznej stabilności spowodowanej nieprawidłową regulacją wody balastowej; jednocześnie dane dotyczące przepływu mogą służyć do oceny stanu pracy pompy balastowej oraz wykrycia ewentualnych zablokowań czy przecieków w rurociągach.

4.2 Rurowanie systemu oczyszczania wody balastowej : Zgodnie z wymaganiami Konwencji Międzynarodowej Organizacji Morskiej (IMO) w sprawie zarządzania wodami balastowymi, statki muszą być wyposażone w system oczyszczania wód balastowych. Czujniki przepływu powinny być zainstalowane na wejściu, wyjściu oraz miejscu odprowadzenia systemu, aby monitorować przepływ wody podczas procesu oczyszczania, zapewniać pracę systemu zgodnie z parametrami projektowymi, gwarantować zgodność odprowadzanych wód balastowych z normami oraz unikać zanieczyszczenia środowiska morskiego.

5. System ochrony przeciwpożarowej: Monitorowanie i zapewnienie dostawy mediów w sytuacjach awaryjnych.

Systemy gaszenia pożarów na statkach są podzielone na kilka podsystemów, w tym gaśnictwo wodne i gaśnictwo pianowe. W nagłych sytuacjach pożarowych odpowiednia ilość środka gaśniczego bezpośrednio decyduje o skuteczności gaszenia. Główne zadanie przepływomierza w tym systemie to monitorowanie natężenia przepływu środka, zapewniając spełnienie potrzeb gaśniczych różnych stref. Konkretne miejsca zastosowania obejmują:

5.1 Główna rura wylotowa pompy pożarowej oraz rury boczne : Zainstalować przepływomierze wody pożarowej, aby monitorować wydatek wody gaśniczej i zapewnić zaspokojenie potrzeb gaśniczych różnych obszarów (np. maszynownia, ładownia, pokład itp.). Jednocześnie zmiany natężenia przepływu pozwalają określić, czy rurociąg pożarowy jest niezablokowany oraz czy pompa pożarowa działa prawidłowo.

5.2 Rurowanie systemu gaśnictwa pianowego: Zainstalować wodomierze na wylocie zbiornika ze środkiem pianotwórczym oraz na wlocie i wylocie mieszacza piany do monitorowania natężenia przepływu środka pianotwórczego i stosunku mieszania roztworu pianotwórczego, celem zapewnienia skuteczności gaszenia ognia pianą i uniknięcia niepowodzenia akcji gaśniczej spowodowanego niewystarczającym przepływem środka pianotwórczego lub niewłaściwym stosunkiem mieszania.

6. Systemy wody pitnej i użytkowej: zarządzanie zasobami i monitorowanie emisji do środowiska

System wody pitnej i użytkowej ma bezpośredni wpływ na warunki życia członków załogi oraz zgodność z wymogami ochrony środowiska morskiego. Wodomierze turbinowe są głównie stosowane do monitorowania przepływu w produkcji wody słodkiej, zaopatrzeniu w wodę pitną oraz odprowadzaniu ścieków, co umożliwia racjonalne zarządzanie zasobami i zgodne z przepisami odprowadzanie ścieków. Konkretna lokalizacja:

6.1 Przewody wlotowe i wylotowe instalacji uzdatniania wody: Przepływomierze turbinowe są instalowane na wlocie wody morskiej i wylocie wody słodkiej w systemie uzdatniania wody na statku (urządzenie do desalinacji wody morskiej), aby monitorować ilość przetwarzanej wody morskiej oraz produkcję wody słodkiej, ocenić sprawność pracy urządzenia do produkcji wody słodkiej i zapewnić, że ilość wody słodkiej spełnia potrzeby załogi.

6.2 Wylot zbiornika na wodę pitną i rurociąg zasilający : Zainstalować przepływomierze wody pitnej w celu monitorowania przepływu i zużycia wody pitnej, ułatwienia zarządzania zasobami wodnymi, unikania marnotrawstwa oraz szybkiego wykrywania przecieków w rurociągach zasilających.

6.3 Rurowanie systemu oczyszczania ścieków bytowych : Przepływomierze elektromagnetyczne są instalowane na wylocie zbiornika zbiorczego ścieków bytowych, na wejściu i wyjściu urządzenia do oczyszczania ścieków oraz na ujściu odpływowym w celu monitorowania przepływu oczyszczonych ścieków i natężenia ich odpływu, zapewniając tym samym zgodne z przepisami funkcjonowanie systemu oczyszczania ścieków oraz to, że odprowadzane ścieki spełniają normy ochrony środowiska morskiego.

7. Inne systemy pomocnicze: Monitorowanie dostosowania ruchu z określonymi funkcjami

Oprócz systemów podstawowych, systemy pomocnicze, takie jak klimatyzacja okrętowa, para i gaz obojętny, należy wyposażyć w przepływomierze zgodnie z wymaganiami funkcjonalnymi, aby zapewnić stabilne wykonanie konkretnych funkcji. Szczegółowe zastosowania są następujące:

7.1 System klimatyzacji i wentylacji: Zainstalować przepływomierze na wyjściach pomp obwodu wody chłodzącej klimatyzacji i obwodu wody lodowej oraz na wejściu i wyjściu wymiennika ciepła do monitorowania natężenia przepływu wody chłodzonej/lodowej, zapewnienia skuteczności chłodzenia/ogrzewania systemu klimatyzacji oraz uniknięcia zmniejszenia sprawności wymiennika ciepła lub uszkodzenia urządzeń spowodowanego niestandardowym przepływem.

7.2 System pary (statki towarowe/statki pasażerskie itp.): Na statkach wyposażonych w kotły parowe przepływomierze są instalowane w rurociągach zasilających kocioł i rurociągach odprowadzających parę w celu monitorowania dopływu wody do kotła i produkcji pary, zapewnienia stałego poziomu wody w kotle oraz wystarczającego dostępu pary, a także dostarczania danych do obliczania sprawności kotła.

7.3 System gazu obojętnego (dla tankowców) : System gazów obojętnych tankowca służy do wypełniania zbiorników ładunkowych gazem obojętnym w celu zapobiegania wybuchowi łatwopalnych gazów w zbiornikach. Czujniki przepływu są instalowane na wylocie generatora gazu obojętnego i na rurociągu doprowadzającym gaz obojętny, aby monitorować przepływ nadawanego gazu obojętnego oraz zapewnić, że stężenie gazu obojętnego w zbiornikach spełnia normy bezpieczeństwa.

Podsumuj

przepływomierze na statkach morskich koncentrują się na "stabilności zasilania, bezpieczeństwie nawigacji, zgodności środowiskowej oraz efektywnej eksploatacji i konserwacji", obejmując kluczowe rurociągi w całym łańcuchu dostaw, od podstawowego sprzętu energetycznego po pomocnicze systemy życia. Łącząc normy branżowe z rzeczywistymi warunkami eksploatacji, wybór przepływomierzy do różnych lokalizacji wymaga starannego rozważenia właściwości medium (olej napędowy, olej smarowy, woda morska itp.), warunków ciśnienia i temperatury, wymagań dokładności oraz środowiska instalacji. Na przykład, przepływomierze masowe Coriolisa lub przepływomierze turbinowe są preferowane do pomiaru zużycia oleju napędowego; przepływomierze elektromagnetyczne nadają się do mediów przewodzących zawierających zanieczyszczenia lub wody morskiej; natomiast przepływomierze ultradźwiękowe mogą być stosowane w rurociągach o dużych średnicach. Odpowiednia lokalizacja montażu oraz dobór przepływomierza są kluczowe dla zapewnienia bezpiecznej i wydajnej pracy statku przez cały okres jego eksploatacji.