用“溢流法”更换船舶压载水的研究
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摘要
本论文对船舶“溢流法”压载水系统设计进行了比较深入的研究。
文章首先对船舶压载水携带外来有害生物引起的环境污染问题进行了阐述，之后介绍了国际社会对压载水问题的反应，并且比较了当前已经应用或者正在研究中的一些压载水处理方法。
然后，文章对船舶实施“溢流法”更换压载水的压载水系统设计所存在的问题进行了比较深入的探讨，在此基础上提出了压载水系统的优化设计原则，并分析了各类型船舶(包括散货船，油船，VLCC，集装箱船以及游轮)压载水管路改造情况。
文章重点讨论了船舶压载水泵的优化选型，使用有限元法计算管网阻力从而得到压载水泵的额定工况参数。并对压载水系统相同而航线不同的船舶，利用最小二乘法得到其压载水泵额定流量和额定压头之间的函数关系，为压载水泵的设计和选型提供了新的方法。同时对船舶压载水溢流出口进行了分析，得到了新建船舶和现有营运的船舶选取溢流出口的要求。
论文为船舶实施“溢流法”更换压载水的压载水系统设计提供了一些参考，有一定的现实应用价值。
The paper discusses the design of the flow-through BW (i.e.ballast-water) system which is applied on ship.
Firstly, the paper introduces the environment pollution, which results from the unwanted organisms in BW. Then it introduces the worldwide feedbacks for the pollution and the current BW management methods, some of which are applied on ship and another of which are under studying.
Secondly, the paper does some researching on the problems emerged when the flow-through BW exchange is applyed on board, on the base of which the design principles of flow-through BW system are brought forward. The paper also gives examples of various types of ships'design and expenses of modifying their BW system (including bulk, oil tank, container and cruise ship).
The optimized selection of BW pump is emphasized in the paper. The resistance of pipe net is calculated by the finite element method in order to get the parameters of the pump in rated load (including P, Q and H). The paper also gets the function between the rated flow and the the rated pressure of the pump on ships whose BW pipe net is uniform and line is different, which provides a new method for the selection of BW pump.
The hydraulics of over-flow outlet is analysed and brings forward the demands of the over-flow outlets' selection in the building and built ships.
The paper offers the references for the design of BW system when applying the flow-through BW exchange, and it is practical.
文章首先对船舶压载水携带外来有害生物引起的环境污染问题进行了阐述，之后介绍了国际社会对压载水问题的反应，并且比较了当前已经应用或者正在研究中的一些压载水处理方法。
然后，文章对船舶实施“溢流法”更换压载水的压载水系统设计所存在的问题进行了比较深入的探讨，在此基础上提出了压载水系统的优化设计原则，并分析了各类型船舶(包括散货船，油船，VLCC，集装箱船以及游轮)压载水管路改造情况。
文章重点讨论了船舶压载水泵的优化选型，使用有限元法计算管网阻力从而得到压载水泵的额定工况参数。并对压载水系统相同而航线不同的船舶，利用最小二乘法得到其压载水泵额定流量和额定压头之间的函数关系，为压载水泵的设计和选型提供了新的方法。同时对船舶压载水溢流出口进行了分析，得到了新建船舶和现有营运的船舶选取溢流出口的要求。
论文为船舶实施“溢流法”更换压载水的压载水系统设计提供了一些参考，有一定的现实应用价值。
The paper discusses the design of the flow-through BW (i.e.ballast-water) system which is applied on ship.
Firstly, the paper introduces the environment pollution, which results from the unwanted organisms in BW. Then it introduces the worldwide feedbacks for the pollution and the current BW management methods, some of which are applied on ship and another of which are under studying.
Secondly, the paper does some researching on the problems emerged when the flow-through BW exchange is applyed on board, on the base of which the design principles of flow-through BW system are brought forward. The paper also gives examples of various types of ships'design and expenses of modifying their BW system (including bulk, oil tank, container and cruise ship).
The optimized selection of BW pump is emphasized in the paper. The resistance of pipe net is calculated by the finite element method in order to get the parameters of the pump in rated load (including P, Q and H). The paper also gets the function between the rated flow and the the rated pressure of the pump on ships whose BW pipe net is uniform and line is different, which provides a new method for the selection of BW pump.
The hydraulics of over-flow outlet is analysed and brings forward the demands of the over-flow outlets' selection in the building and built ships.
The paper offers the references for the design of BW system when applying the flow-through BW exchange, and it is practical.
引文
[1] 马宝生，《船舶柴油机冷却水加热压载水方法的研究》，大连海事大学，硕士毕业论文，2000年3月
[2] 蒋玮，《关于船舶压载水管理方法和安全问题的讨论》，船舶，2001年12月
[3] 陈敬炜，石如璋，《浅析舱柜空气管的尺寸选取》，船舶，2001年12月
[4] 《Which ballast water treatment option》, MER, May. 2001
[5] 《Radding ballast of the aquatic nuisance》, MER, October. 2001
[6] 《Balancing green issues with safety》, the Motor Ship,May 2000
[7] 林成森，《数值计算方法(下册)》，科学出版社
[8] 吴仁荣，《船用泵标准中若干问题的讨论》，船舶标准化与质量，2002．1
[9] 王震，张硕惠，《船舶实施“排空法”海上更换压载水的安全性分析》，交通环保，2000年2月
[10] Y. Nakamura, Nippon Kaiji Kyokai, 《Ship safety and marine environment-study on ballast water exchange methods in classNK》, the First International Conference on Ballast Water Management
[11] L.Karaminas, H.H.Ocakli, K.C.Mazdon, PC.Westlake, 《LR Technical Association Ballast Water Management》, LR Session 2000-2001 Paper No.1
[12] 全球压载水管理项目中国国家项目实施小组，《全球压载水管理项目(专版第1期)》
[13] 李世信，王学忠，《IMO海上环境保护委员会第45届会议(续)》，交通环保，2001年4月
[14] 中国船级社，《中国船级社钢制海船入级与建造规范(第三分册)》，1996年
[15] 法国BV船级社，《法国BV船级社船舶入级规范和规则(第十三分册)》，1996年
[16] 詹志刚，王冰，《船舶压载管系和压载舱结构设计中新问题的解决方法》，交通环保，2001年2月
[17] 周浩，张硕惠，《船舶在航更换压载水方法浅析》，交通环保，2001年2月
[18] Lefteris Ksrsminas, 《Ballast Water Management-Present and Future Drection》, the First International Conference on Ballast Water Management
[19] Jan-(?)ke J(?)nsson, 《Safety and other Considerations in Ballast Water Management》, the First International Conference on Ballast Water Management
[20] G.Armstrong, 《Ballast System Design for Flow-though Exchange of Ballast Water》, the Institute of Marine Engineering, 1997
[21] 王真茂，吴宛青，《有限元法在油船液货管网仿真计算中的应用》，大连海事大学学报，2000年11月
[22] 丁奉，孙培廷，黄连中，《船舶压载水管理方法浅探》，世界海运，2002年8月
[23] 宋生奎，石永春，王朝晖，《离心泵性能曲线的两种快速拟合法》，流体机械，1999年9月
[24] 许荫椿，胡德保，薛朝阳，《水力学》，科学出版社
[25] 周謨仁，《流体力学泵与风机》，中国建筑工业出版社
[26] 李庆杨，关治，白峰杉，《数值计算原理》，清华大学出版社
[27] 陈延辉，赵月林，《关于船舶压载水的管理与更换》，世界海运，2002年4月
[28] 林维渊，《中小型成品油船货油装卸系统设计》，船舶设计通讯，1999年12月
[29] 张怀宇，吴学伟，《给水管网水力计算程序的实现》，管道技术与设备，1995年第6期
[30] 吕谋，谷晋龙，李红卫，《给水管网水力计算的有限元方法分析》，太原工业大学学报，1994年3月
[31] 李光正，倪胜福，《管网水力计算的一种求解方法》，水电能源科学，1997年9月
[32] 张维志，臧惠明，《用节点矩阵求解支状管网水力计算问题》，油气田地面工程，1997年11月
[33] 胡文军，许宁，彭峰，《一种新的给水管网水力计算程序》，江汉石油学院
学报，1996年12月
[34] 关醒凡，《泵的理论与设计》，机械工业出版社，1987年2月
[35] 龚益华，《船舶概论》，国防工业出版社，1990年3月
[36] 王勖成，邵敏，《有限单元法基本原理与数值方法》，清华大学出版社，1988年9月
[37] 吴恒，《船舶动力装置技术管理》，大连海事大学出版社，1999年4月
[38] 吴叔美，王济清，江金容，《电路基础》，人民邮电出版社，1987年3月
[39] 轮机工程手册编委会，《轮机工程手册(上，中)》，人民交通出版社，1993年5月
[40] 费千，《船舶辅机》，大连海事大学出版社，1999年4月
[41] 动力管道手册编写组，《动力管道手册》，机械工业出版社，1994年4月
[42] 张硕惠，《船舶在航更换压载水及其有效性的确认》，交通环保，2000年12月
[43] 张硕惠，王倩，郭皓，杨波，林凤翱，《加热法处理船舶压载水对外来生物存活的影响》，交通环保。1999年4月
[44] 张硕惠，王倩，郭皓，杨波，林凤翱，《氯化处理船舶压载水对外来生物存活的影响》，交通环保。1999年4月
[45] 赵月林，《大型矿石船压载水的管理》，世界海运，1999年4月
[46] 李斌，孙培廷，《利用船舶柴油机余热加热压载水的新方法》，《航海学会论文集》，2001年
[47] 《换压载水要1800美元》，The Motor Ship，1998年12月
[48] 黄加亮，李品芳，《船舶压载水对生态环境的影响与防污措施》，集美航海学院学报，1998年11月
[49] 张宏林，陆华，王思学，《Visual Basic 编程疑难详解》，人民邮电出版社，2000年7月
[50] Mike McKelvy & Ronald Martinsen 著，杨继平，欧梅，燕必希，吴华译，《Visual Basic 5 开发使用手册》，机械工业出版社，1998年9月
[51] 郭修炎，船舶排气污染及其控制措施[J]，国际船艇，2000年
http://www.gjct.com.cn.
[52] 《关于控制和管理船舶压载水，减少有害水生物和病原体传播的指南》，IMO．A868 (20)决议，1997年11月27日通过
[53] Ballast Water Research Series Report No.12, 《Suggested designs to facilitate improved management and treatment of ballast water on new and existing ships》, Jan 2001
[54] 王惠文，《偏最小二乘法回归方法及其应用》，国防工业出版社
[55] 世界海事组织网站，Http://www.imo.gov
[2] 蒋玮，《关于船舶压载水管理方法和安全问题的讨论》，船舶，2001年12月
[3] 陈敬炜，石如璋，《浅析舱柜空气管的尺寸选取》，船舶，2001年12月
[4] 《Which ballast water treatment option》, MER, May. 2001
[5] 《Radding ballast of the aquatic nuisance》, MER, October. 2001
[6] 《Balancing green issues with safety》, the Motor Ship,May 2000
[7] 林成森，《数值计算方法(下册)》，科学出版社
[8] 吴仁荣，《船用泵标准中若干问题的讨论》，船舶标准化与质量，2002．1
[9] 王震，张硕惠，《船舶实施“排空法”海上更换压载水的安全性分析》，交通环保，2000年2月
[10] Y. Nakamura, Nippon Kaiji Kyokai, 《Ship safety and marine environment-study on ballast water exchange methods in classNK》, the First International Conference on Ballast Water Management
[11] L.Karaminas, H.H.Ocakli, K.C.Mazdon, PC.Westlake, 《LR Technical Association Ballast Water Management》, LR Session 2000-2001 Paper No.1
[12] 全球压载水管理项目中国国家项目实施小组，《全球压载水管理项目(专版第1期)》
[13] 李世信，王学忠，《IMO海上环境保护委员会第45届会议(续)》，交通环保，2001年4月
[14] 中国船级社，《中国船级社钢制海船入级与建造规范(第三分册)》，1996年
[15] 法国BV船级社，《法国BV船级社船舶入级规范和规则(第十三分册)》，1996年
[16] 詹志刚，王冰，《船舶压载管系和压载舱结构设计中新问题的解决方法》，交通环保，2001年2月
[17] 周浩，张硕惠，《船舶在航更换压载水方法浅析》，交通环保，2001年2月
[18] Lefteris Ksrsminas, 《Ballast Water Management-Present and Future Drection》, the First International Conference on Ballast Water Management
[19] Jan-(?)ke J(?)nsson, 《Safety and other Considerations in Ballast Water Management》, the First International Conference on Ballast Water Management
[20] G.Armstrong, 《Ballast System Design for Flow-though Exchange of Ballast Water》, the Institute of Marine Engineering, 1997
[21] 王真茂，吴宛青，《有限元法在油船液货管网仿真计算中的应用》，大连海事大学学报，2000年11月
[22] 丁奉，孙培廷，黄连中，《船舶压载水管理方法浅探》，世界海运，2002年8月
[23] 宋生奎，石永春，王朝晖，《离心泵性能曲线的两种快速拟合法》，流体机械，1999年9月
[24] 许荫椿，胡德保，薛朝阳，《水力学》，科学出版社
[25] 周謨仁，《流体力学泵与风机》，中国建筑工业出版社
[26] 李庆杨，关治，白峰杉，《数值计算原理》，清华大学出版社
[27] 陈延辉，赵月林，《关于船舶压载水的管理与更换》，世界海运，2002年4月
[28] 林维渊，《中小型成品油船货油装卸系统设计》，船舶设计通讯，1999年12月
[29] 张怀宇，吴学伟，《给水管网水力计算程序的实现》，管道技术与设备，1995年第6期
[30] 吕谋，谷晋龙，李红卫，《给水管网水力计算的有限元方法分析》，太原工业大学学报，1994年3月
[31] 李光正，倪胜福，《管网水力计算的一种求解方法》，水电能源科学，1997年9月
[32] 张维志，臧惠明，《用节点矩阵求解支状管网水力计算问题》，油气田地面工程，1997年11月
[33] 胡文军，许宁，彭峰，《一种新的给水管网水力计算程序》，江汉石油学院
学报，1996年12月
[34] 关醒凡，《泵的理论与设计》，机械工业出版社，1987年2月
[35] 龚益华，《船舶概论》，国防工业出版社，1990年3月
[36] 王勖成，邵敏，《有限单元法基本原理与数值方法》，清华大学出版社，1988年9月
[37] 吴恒，《船舶动力装置技术管理》，大连海事大学出版社，1999年4月
[38] 吴叔美，王济清，江金容，《电路基础》，人民邮电出版社，1987年3月
[39] 轮机工程手册编委会，《轮机工程手册(上，中)》，人民交通出版社，1993年5月
[40] 费千，《船舶辅机》，大连海事大学出版社，1999年4月
[41] 动力管道手册编写组，《动力管道手册》，机械工业出版社，1994年4月
[42] 张硕惠，《船舶在航更换压载水及其有效性的确认》，交通环保，2000年12月
[43] 张硕惠，王倩，郭皓，杨波，林凤翱，《加热法处理船舶压载水对外来生物存活的影响》，交通环保。1999年4月
[44] 张硕惠，王倩，郭皓，杨波，林凤翱，《氯化处理船舶压载水对外来生物存活的影响》，交通环保。1999年4月
[45] 赵月林，《大型矿石船压载水的管理》，世界海运，1999年4月
[46] 李斌，孙培廷，《利用船舶柴油机余热加热压载水的新方法》，《航海学会论文集》，2001年
[47] 《换压载水要1800美元》，The Motor Ship，1998年12月
[48] 黄加亮，李品芳，《船舶压载水对生态环境的影响与防污措施》，集美航海学院学报，1998年11月
[49] 张宏林，陆华，王思学，《Visual Basic 编程疑难详解》，人民邮电出版社，2000年7月
[50] Mike McKelvy & Ronald Martinsen 著，杨继平，欧梅，燕必希，吴华译，《Visual Basic 5 开发使用手册》，机械工业出版社，1998年9月
[51] 郭修炎，船舶排气污染及其控制措施[J]，国际船艇，2000年
http://www.gjct.com.cn.
[52] 《关于控制和管理船舶压载水，减少有害水生物和病原体传播的指南》，IMO．A868 (20)决议，1997年11月27日通过
[53] Ballast Water Research Series Report No.12, 《Suggested designs to facilitate improved management and treatment of ballast water on new and existing ships》, Jan 2001
[54] 王惠文，《偏最小二乘法回归方法及其应用》，国防工业出版社
[55] 世界海事组织网站，Http://www.imo.gov
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