Нормальная эксплуатация судов-газовозов в значительной степени обеспечивается многочисленными трубопроводными системами – своеобразными кровеносными сосудами, снабжающими организм судна всем необходимым для его жизнедеятельности. Номенклатура систем неуклонно приближается на каждом газовозе к сотне наименований. В общем случае все это многообразие систем в зависимости от принадлежности к тому или иному функциональному комплексу может быть разделено на три категории: системы судовой энергетической установки (СЭУ), общесудовые системы и специальные системы судов-газовозов. Системы СЭУ, насчитывающие более двадцати наименований, предназначены для подачи топлива, смазочного масла, охлаждающей воды, пускового воздуха и других рабочих сред к СЭУ, ее отдельным агрегатам, вспомогательным механизмам – они нераздельно связаны с обслуживаемыми ими механизмами и поэтому служат предметом особого рассмотрения и изучения.
Общесудовые системы предназначены для обеспечения нормальных условий эксплуатации и обслуживания судна в целом. Они участвуют в формировании таких важнейших качеств судна, как плавучесть, мореходность, остойчивость, непотопляемость, обитаемость, взрывопожаробезопасность, охрана окружающей среды и других. В зависимости от однородности выполняемых функций эти системы подразделяются на семь больших групп: трюмные, балластные, противопожарные, микроклимата, санитарные, судового энергоснабжения и разные. Общесудовые системы в том или ином составе устанавливаются абсолютно на всех плавучих инженерных сооружениях. Независимо от назначения и специализации судов одноименные общесудовые системы на них выполняют одинаковые функции, имеют сходные устройство, конструктивный состав и принцип действия. Поэтому в настоящем учебнике общесудовые системы, представляющие собой самостоятельный весьма обширный по объему и значимости информационный материал, отдельно не рассматриваются, а их специфика, связанная с балластировкой, противопожарной защитой, охраной окружающей среды, вентиляцией жилых, служебных помещений и грузовых зон, будет отражена ниже в соответствующих главах.
Для обеспечения погрузо-разгрузочных операций и соблюдения технологического режима транспортировки СГ суда-газовозы оборудуются специальными системами. Некоторое представление о ряде специальных систем и их назначении можно получить на примере оборудования трубопроводными системами сферической цистерны газовоза-метановоза.
Низкотемпературные свойства перевозимого СПГ требуют предварительного охлаждения (захолаживания) грузовых емкостей с помощью систем охлаждения конструкций для предотвращения температурных перенапряжений металлических конструкций и интенсивного испарения груза в начале погрузки. Эти
системы применяются перед вводом грузовых емкостей в эксплуатацию и приемом СПГ, а также во время балластных переходов. Охлаждение обычно осуществляется путем распыления СПГ внутри емкости через сопла, размещаемые в верхней его части, Испаряющийся при распылении газ оседает на внутренней поверхности емкости и охлаждает ее. На метановозах после 14-18 часов работы системы температура грузовой емкости понижается с 20 до -115 °С, после чего можно начать ее загрузку СПГ через грузовой трубопровод.
Межбарьерное пространство перед захолажи-ванием обычно заполняется инертным газом через трубопровод, а избыток его отводится по трубопроводу. Вновь вводимые в эксплуатацию грузовые емкости метановозов пе-
ред захолаживанием подвергаются троекратному проветриванию и просушке. Последняя операция осуществляется специальными системами: осушки воздухом и инертными газами. Грузовая емкость считается полностью просушенной, если точка росы выходящего из нее инертного газа станет равна -40 °С. Выпуск газа, который мог попасть в околотанковое пространство вследствие незначительных протечек СПГ из грузовой емкости, осуществляется через трубопровод.
Как и на обычных танкерах, погрузка судов-газовозов осуществляется береговыми средствами, а разгрузка – судовыми с помощью систем грузового комплекса. На судах-газовозах применяются грузовые системы с высокопроизводительными насосами и с вытеснением СГ избыточным давлением. Для выгрузки СПГ на метановозах применяются высокопроизводительные погружные насосы, располагаемые под куполом над сточными колодцами или в центре грузовых емкостей. Удаление небольших остатков груза и паровой фракции осуществляется эачистной системой. Над куполом цистерны обычно размещается аварийный грузовой насос, который опускается в грузовую колонну только в нештатных ситуациях.
Рис. 1. Оборудование грузовой цистерны судна-метановоза трубопроводами специальных систем
При эксплуатации газовозов происходит непрерывное испарение груза. Объем испарившегося СПГ может достигать 0,3%, а в некоторых случаях 0,5% 6 сутки от всего объема груза. Отвод испарившегося газа осуществляется из купола цистерны через канал. Для предупреждения потерь груза, поддержания давления в грузовых емкостях и температуры груза в соответствии с технологическими требованиями к перевозимым СПГ газовозы оборудуются системами повторного сжижения газа прямого, косвенного или каскадного действия. На судах-метановозах вторично сжиженный ПГ часто используется в качестве топлива для котлов, двигателей внутреннего сгорания, генераторов инертного газа. Иногда для регулирования давления газа в грузовых емкостях применяются специальные системы утилизации, в которых избыток газа сжигается и образовавшийся в результате этого водяной пар стравливается в атмосферу.
Грузовые емкости, трюмные помещения, межбарьерные пространства и грузовые трубопроводы, которые могут быть подвержены воздействию внутреннего давления, превышающего расчетное, должны быть оборудованы системой защиты от повышения давления, независимой от системы регулирования давления в грузовых емкостях. Для регулирования давления в грузосодержащих конструкциях в случае возникновения пожара газовозы снабжаются системой понижения давления. В их состав входят предохранительные клапаны с плавкими элементами. В необходимых случаях газовозы оборудуются системой защиты грузовых емкостей от вакуума. Манометрические реле этих систем при понижении давления в грузовых емкостях ниже допустимого уровня останавливают разгрузку либо осуществляют впуск в них инертного газа или паров груза.
Система инертных газов судов-газовозов является одной из важнейших профилактических систем, служащих для предупреждения создания пожаро- и взрывоопасной обстановки в грузосодержащих помещениях. На газовозах применяются системы инертных газов низкого и высокого давления. Специфические свойства СГ и требования к обеспечению условий пожаробезопасности определяют особенности вентиляции газовозов. Грузосодержащие зоны делятся на газосзпасные и газобезопасные и обслуживаются специальными системами вентиляции. Контроль за составом воздушной среды газовозов осуществляется постоянно системами газового анализа. На случай превышения содержания паров груза во внутренних помещениях свыше предельно-допустимых норм газовозы оборудуются специальной системой противохимической вентиляции, позволяющей избежать удушающего воздействия загрязненной воздушной среды на членов экипажа.
Для предупреждения возникновения пожара газовозы должны быть оборудованы высокочувствительными автоматическими системами обнаружения пожара и современными эффективными системами пожаротушения. Кроме того, для обеспечения безопасности газовозов они оборудуются многочисленными системами контроля за величиной давления, температурой, уровнем груза и воды, нефтесодержанием в сбрасываемых зодах и др.
В общем случае специальные системы судов-газовозов по аналогии с системами танкеров подразделяются на два больших комплекса: грузовой и обеспечивающий. Грузовые системы предназначены для проведения погрузо-разгрузочных операций и аварийной разгрузки. Комплекс обеспечивающих систем служит для создания благоприятных условий ведения грузовых операций и соблюдения технологических режимов транспортировки СГ.