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摘要：随着海洋开发和航运业的空前发展，船舶的功用和性能也越来越先进和完善，作为海上运输或作业不可替代的交通工具，船舶生活区供水系统的稳定性，不仅关系着船员的生活用水，更直接影响着船舶的安全和运营效益。因此，本文以下主要对船舶供水系统的功能和用途进行了介绍，从系统稳定和供水质量角度，对供水系统常见的问题原因进行了总结分析，并提出了切实可行的解决方案。
关键词：船舶生活区；供水系统；解决方案
前言
船舶生活区供水系统向船员供应饮用水、厨房用水、洗浴用水，是满足船员日常生活用水的需求，重要供给系统，主要由水泵、水柜和热水器等设备组成，船舶供水管路并不复杂，分为重力供水和压力供水方式，重力供水特点是借重力作用经管路流至用水处，管路设计简单，压力供水的特点是用密闭的压力水柜，利用空气压力将水送至用水处，应用较为广泛。本文在总结两种供水方式特点的基础上，从生活区供水系统管系原理及管路布置设计的层面，对供水系统常见问题和解决方案进行了分析探讨。
一、船舶生活区供水系统方式特点
船舶生活区供水系统是满足船员饮用水、卫生用水、洗涤用水需求的供应系统，以往一些船舶的卫生水供应系统会用海水冲洗便具，但从上世纪80年代初大中型船舶已经全面普及了淡水供应系统，现今只有一些小型船舶生活区供水系统采用舷外水，由于这一类供水系统设计简单问题较少，本文只对大中型船舶生活区供水系统进行了探讨。而大中型船舶受用途和功能影响，生活区供水方式主要分为重力式和压力式供水，重力式供水系统设置一般会高于船舶水具，补水泵依据水位变化自动进行补水，这种方式出水压力稳定，即使水具远离重力水柜也不会影响水压，虽然设计简单但重力式供水系统需要一定的容积和一定的高度，并且需要依据环境温度的变化采取防冻措施和温度监测，只适用于对噪声和振动有特殊要求的科学调查船或小型船舶，现今已经很少有船舶生活区应用这种供水系统。
因此，本文重点讨论的是大中型船舶生活区压力式供水系统。压力式供水系统是船舶生活区最为普及的供应方式，分为冷水和热水供应系统，冷水供应系统由缓冲罐或变频水依据管路压力变化进行供水，热水供应系统需要将管路设计为循环式增加承压加热装置或使用具有加热功能的热水柜，压力供水系统由于容积小，安装便捷布置灵活，被广泛应用于船舶生活区。
二、船舶生活区供水系统常见问题
船舶生活区压力式供水中系统，需要在设计时充分考虑配管设计和系统原理问题，如果没有经过科学合理布局，经常会出现高峰用水压力不足的问题，主要表现为生活区高处水压水量不足，低处水压水量过大、热水循环不畅等问题。通常压力供水系统是从低处低处压力柜引出，从主甲板通过总管道由低向高处各甲板供水，热水同样直接从各个甲板管路经回水管返回循环泵。
其中，管路总阻力=各直管管段摩擦阻力（又称沿程阻力）之和+所有管路附件的局部阻力之和，详见阻力公式：
可见，船舶生活区供水系统低处甲板支路距离压力水柜较近，压力水泵距离甲板支路总管距离短、阻力小、高差小，相对高处甲板管路内介质压力要高。以下为管路内介质流量公式：
压差、管子内径、流量系数是影响管路内介质流量的重要因素，当各层甲板水具有水流动时，甲板支管与总管连接处的压力H=P，如果各层甲板支路总管管径和流量系数相同，就会导致低处甲板支路总管的水压和流量大于高处甲板，如果低处甲板管路大于高处甲板管路流量系数和路径，就会导致流量进一步加大。即使供水系统采用离心泵排量也不会出现明显变化，压头会随着排量增大而减小，导致高处甲板水具消耗的水量和水压不足，低处水量水压过大，热水系统存在同样问题，如果甲板采用相同流量系数和管径环形支路，水压和水量也将会随着甲板层数升高逐层递减，导致高处甲板的热水循环管线温度较低。
三、船舶生活区供水系统问题解决方案
从供水系统压差、管子内径、流量系数这几项重要影响因素来看，生活区供水系统需要减少各层甲板总管之间的压差，在加大压力柜压力的同时，增强高层甲板管路流通面积和流量系数，低处甲板则相应减小，这样就会有效解决供水系统压力问题，但这样会增加系统设计成本，低处甲板管路在单纯压力加大的情况下，面临水量水压过大造成水具损坏的情况。所以，供水系统问题不能在通过单一的方法，而是要综合考虑管径、管阻、高差、压差、流速等多方面影响因素。从公式可见甲板的高度决定了高差，流量系数由管子内径、管子长度、阻力系数组成。
供水系统供水总管一般会从低层甲板开始分支路，在优化供水系统设计后，我们可以综合重力供水方式优点，将供水压力柜上移，由上往下逐层分支路供水，热水供水管则直接贯穿至最高处甲板，由上往下逐层通过循环管路串联式供水，同时要考虑维修问题，每层甲板要设有旁通阀。为了分析供水系统问题优化方案的优点和不足，假设热水循环泵压力、排量与淡水泵相同，各层甲板之间上水总管、支路总管管材、管径、配管设计相同，在此基础上，分析使用优化供水系统方案，用水高峰时各层甲板水具流量和压力的情况。
供水系统压力方面问题，常规供水系统设计上水总管从低处逐渐向高处甲板分配水量，管内流速和流量也会减小，在实施优化方案后各层甲板管子流速无明显变化，因为，优化方案增加了三路支管虽然局部阻力要小于常规方案，但沿程阻力要大于常规方案。所以，优化方案上水总管压力大小要依据供水系统参数进行计算，安装时可适当增加上水总管管径，选择沿程阻力系数较小的管材，减小阻力增加上水压力，优化后上水总管内的水流从高处甲板往下分配至各层甲板，上水总管长度要比常规方案多出2倍并增加三路支管，显然整体管路阻力要大于常规方案，相应压力也比常规方案小。
供水系统流量问题方面，优化各层甲板之间的淡水管路为并联热水管路为串联，这样热水循环泵排量与热水管路流量相同，优化设计后各层甲板水流都会经高处甲板处的上水总管，甲板上水总管流量之和与水泵排量相同，这样就不会受各支路流量分配比例影响，出现因低处甲板水流过大而造成高处甲板水量水压过小的现象。此外，在安装过程中还要考虑管线布置、管线支撑、管材、管径选择等影响因素，因为，生活区供水系统流量指标确定后，管线布置、管线支撑、管材、管径等将是决定管路阻力的关键因素。
四、结语
综上所述，船舶生活区供水系统的稳定运行，直接关系着船员的生活质量和船舶的安全效益，由于重力式供水系统应用较少，并且较为适合小型船舶｡因此，本文从系统原理和配管设计角度，对压力式供水系统进行了重点分析，虽然，船舶应用压力式供水系统优点明显，但随着甲板的逐层增加，经常会出现循环不畅和水量不足等问题｡因此，在配管设计时要尽量增大管路的流通面积和流量系数，优化管线布置和管线支撑，确保供水系统运行稳定安全。
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论文作者:仲启新
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/7/5
标签：供水系统论文; 甲板论文; 船舶论文; 生活区论文; 管路论文; 压力论文; 总管论文; 《基层建设》2019年第11期论文;