自升式平臺生活樓模塊管線設(shè)計研究

張春景，劉婷（上海振華重工集團股份有限公司，上海，200125）

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自升式平臺生活樓模塊管線設(shè)計研究

張春景，劉婷
（上海振華重工集團股份有限公司，上海，200125）

摘 要：在海洋系統(tǒng)裝備中，生活樓模塊是附加值較高的海洋工程產(chǎn)品之一，它的設(shè)計、建造與安裝技術(shù)越來越引起業(yè)內(nèi)的重視。生活水、空調(diào)冷卻水系統(tǒng)關(guān)系到人員的居住環(huán)境和生活質(zhì)量，消防系統(tǒng)為平臺工作人員提供安全保障。本文主要介紹自升式平臺生活樓模塊管線詳細(xì)設(shè)計、建造規(guī)劃等內(nèi)容及注意事項。

關(guān)鍵詞：生活樓；詳細(xì)設(shè)計；生產(chǎn)設(shè)計；注意事項

引言

在海洋上的系統(tǒng)裝備之一——供員工居住的生活樓，隨著生活水平的提高，對其設(shè)計不斷提出美觀、大方、有特色等新要求；同時隨著科技的不斷進步，其舒適、安全性也可不斷提高［1］。新技術(shù)、新材料在生活樓設(shè)計中得到越來越廣泛的應(yīng)用，這就要設(shè)計者們不斷地研究正在發(fā)展中的新技術(shù)、新材料、新設(shè)備、新工藝，以滿足業(yè)主的要求，做出科學(xué)化、人性化的設(shè)計。

自升式平臺是否能抬起生活樓，控制重量是關(guān)鍵；材料是否可長期抗擊海水侵蝕，材料選擇是關(guān)鍵；結(jié)構(gòu)構(gòu)成是否堅固，也很關(guān)鍵。所以在設(shè)計和建造期的各個階段都需要嚴(yán)格控制重量、材料、工藝與結(jié)構(gòu)。本文就自升式平臺生活樓模塊的管線設(shè)計提出了詳盡的方案，對業(yè)界有一定參考作用。

1 設(shè)計前準(zhǔn)備工作

基本設(shè)計將提供以下圖紙和文件：管線流程圖，規(guī)格書。基本設(shè)計中，主要設(shè)計原理是經(jīng)過業(yè)主認(rèn)可的，理解并掌握基本設(shè)計原則，設(shè)計出來的產(chǎn)品才能滿足客戶要求。熟悉其它專業(yè)基本設(shè)計圖紙，例如工藝流程、房間布置以及結(jié)構(gòu)圖確定大致布管空間。注意查看衛(wèi)生單元和公共衛(wèi)生間的布置圖，在上下層甲板盡可能對齊，以方便接管，避免管路分散、凌亂。供水管路每層都會有單獨控制的閥件，最好預(yù)留管弄，方便閥門的安裝和操作。可以把一些建議反饋給總圖架構(gòu)師或業(yè)主，以優(yōu)化設(shè)計。

1.1 詳細(xì)設(shè)計的重點內(nèi)容

詳細(xì)設(shè)計主要包括以下幾個方面：管系原理圖（包含大量的閥件、附件、管材尺寸及材料信息）、管線材料規(guī)格書、管系實用手冊（包含管支架設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)）以及閥門清單，并把以上需要送審的圖紙和文件提供給驗船機構(gòu)［2］。

生活樓包括七大系統(tǒng)，主要是：淡水系統(tǒng)（冷、熱水系統(tǒng)）、空調(diào)冷卻水系統(tǒng)、消防水系統(tǒng)、水噴淋系統(tǒng)、污水系統(tǒng)（黑水、灰水系統(tǒng)）、壓縮空氣系統(tǒng)、甲板排水系統(tǒng)。

在設(shè)計中，重點內(nèi)容有材料選擇、管線布局等。

1.2 管材選擇

平臺上應(yīng)用最廣的一種管材是碳鋼管，它的安全性、適用性以及高性價比，已經(jīng)得到船級社和船東的一致認(rèn)可。隨著聚合物塑料管的廣泛應(yīng)用以及船級社認(rèn)可，在某些系統(tǒng)上碳鋼管逐漸被代替，其中PVC/CPVC使用率最高。這種合成材料重量是鋼的1/5，且有極低的導(dǎo)熱性，用PVC/CPVC制造的管道重量輕、隔熱性能好，能有效地減輕生活樓總重量。其中CPVC 是PVC進一步氯化的產(chǎn)物，比PVC有優(yōu)越的耐熱、阻燃、低煙等功能，當(dāng)然價格要相對高一些。考慮到經(jīng)濟性及安全性，所以在淡水系統(tǒng)用CPVC管，黑灰水系統(tǒng)用PVC管。

1.3 管線流程設(shè)計

設(shè)計管系原理圖時，以滿足業(yè)主要求為前提，設(shè)計合理的管線流程，選擇恰當(dāng)?shù)墓軓?，采用新技術(shù)優(yōu)化系統(tǒng)。在生活污水泄放系統(tǒng)中放棄傳統(tǒng)的重力式生活污水系統(tǒng)，改為真空式。真空系統(tǒng)是采用空氣壓差收集污水，在沖冼時只需用很少量的水，是沖洗普通馬桶所需用水的十分之一。因此它相應(yīng)減少了污水量并減小了污水收集容器。由于污水量的減少和該系統(tǒng)的動力作用，因而可以采用直徑小得多的管子［3］。通過表1的數(shù)據(jù)對比，很容易的發(fā)現(xiàn)采用真空式的優(yōu)勢。

表1 重力式與真空式比較表

1.4 管徑設(shè)計

管徑設(shè)計也是原理圖設(shè)計的關(guān)鍵。一般有兩種計算方法：一是按人數(shù)計算；二是按用水器具和同時使用率計算。使用最多的是第二種方法?？偭髁縌=用水用戶x額定流量x同時使用系數(shù)。供水和排水經(jīng)濟流速一般為1m/s，根據(jù)計算公式 可計算管徑。表2列舉了各個系統(tǒng)用水器具的額定流量和同時使用系數(shù)。

表2 額定與使用系數(shù)對比

2 管系生產(chǎn)設(shè)計

管系生產(chǎn)設(shè)計是建造中一項重要的環(huán)節(jié)，其與船體的生產(chǎn)設(shè)計一起被稱為生產(chǎn)設(shè)計的兩大環(huán)節(jié)。因此管系生產(chǎn)設(shè)計直接影響到船舶生產(chǎn)各節(jié)點的完成周期。

同時生產(chǎn)設(shè)計主要的工作量都在模型布置上，模型準(zhǔn)確性決定了圖紙質(zhì)量。

2.1 準(zhǔn)備工作

三維軟件的應(yīng)用，使生產(chǎn)設(shè)計取得了巨大的進步。目前使用最多的是T R I B O N系統(tǒng)。TRIBON采用單一數(shù)據(jù)庫管理，根據(jù)規(guī)格書規(guī)定的各系統(tǒng)材質(zhì)，建立TRIBON數(shù)據(jù)庫，管材、規(guī)格、法蘭、設(shè)備、閥門等均會與附件信息建立聯(lián)系，同時又可以與管系三維模型信息建立聯(lián)系。管路建模模塊是實現(xiàn)管路綜合布置的模塊。按照并行設(shè)計的原則，在船體的參考背景下，將各專業(yè)建立的模型調(diào)入并裝配定位。設(shè)計人員可以在三維界面中直接布放樣管。

一旦管路建模完成后，啟動軟件自帶的小票生成程序，系統(tǒng)自動生成小票圖并存放在數(shù)據(jù)庫中，可以被設(shè)計人員查看和編輯。各種統(tǒng)計信息的托盤表可以由生產(chǎn)信息提?。╫utfitting lists）程序生成。這種方式生成的圖紙，出圖模式往往不符合船廠的要求，需要大批量修改。重復(fù)率高，容易出錯。各個企業(yè)也紛紛加大了對其二次開發(fā)的力度，只需對生成的圖紙簡單修改，調(diào)整下格式即可。大大提高了自動化程度，減少重復(fù)手動工作量，縮短出圖時間。

生產(chǎn)設(shè)計中要特別注意模型布置，其準(zhǔn)確性關(guān)系工程質(zhì)量。三維建模（結(jié)構(gòu)、電纜托架、風(fēng)管等）不完整，人員通道、設(shè)備操作和維修空間模型不全，干涉檢查不到位，特別是動態(tài)干涉在設(shè)計階段沒有發(fā)現(xiàn)，直到建造或調(diào)試階段才發(fā)現(xiàn)干涉而整改，或圖紙升版沒有及時更新模型，這些將導(dǎo)致工程延期。

2.2 設(shè)計中注意事項

設(shè)計之前熟悉各專業(yè)圖紙，首先以舾裝圖紙作為設(shè)備定位基準(zhǔn)，設(shè)計中以結(jié)構(gòu)、電儀托架、風(fēng)道圖紙作為參考，隨時考慮布管過程與以上專業(yè)的沖突，及時與各專業(yè)協(xié)調(diào)，盡量在平面圖設(shè)計結(jié)束時與各專業(yè)協(xié)調(diào)好，減少生產(chǎn)設(shè)計時的現(xiàn)場調(diào)整工作［4］。

生活樓空間有限，幾個專業(yè)劃分起來比較緊張，碰撞會反復(fù)出現(xiàn)，需要設(shè)計人員細(xì)心建模。在確定生活樓模塊界面，保證和主船體部分接口位置完全正確之后，還需要關(guān)注：

（1）仔細(xì)查看防火等級圖紙，逃生通道布置圖，確定穿艙件的形式。

（2）居室、辦公室、會議、餐廳及生活區(qū)走廊等處，一般不允許將管子布置在絕緣層以外。這些區(qū)域的管子均應(yīng)布置在絕緣層內(nèi)并且通常不采用法蘭連接，而采用套管連接。

（3）疏排水管路布置的基本原則是排泄通暢，因此，管路的構(gòu)成應(yīng)該是彎頭最少，彎角最小，并且使用45度斜TEE，按管路沿排出方向作0.03～0.05的傾斜度布置；糞便污水主管的彎曲處應(yīng)設(shè)置清理用的盲板法蘭或螺塞，還要保證有一定清理操作的必要空間?？偣芤３钟凶銐虻淖粤髌露龋粶?zhǔn)有氣囊現(xiàn)象。疏排水管路禁止穿過油、水艙。

（4）室內(nèi)疏排水管路應(yīng)布置水封式地漏，且均應(yīng)布置在房間的最低處。如果設(shè)置兩個地漏，則應(yīng)成內(nèi)、外側(cè)或內(nèi)外對角布置，并盡可能布置在房間的邊角處，同時要避開設(shè)備和家具下面。地漏的設(shè)置高度：有敷料的甲板地漏端口距甲板敷料表面低5-10mm、沒有敷料的甲板其高度應(yīng)比甲板上平面低約4mm。

（5）天花板的厚度一般為25mm～50mm，天花板，燈建模時留有一定余量。

（6）生活區(qū)水消防栓的布置應(yīng)易于到達和操作，通常位于靠近被保護處所的入口處。

（7）水噴淋系統(tǒng)由廠家提供原理圖和單線圖，標(biāo)明了管線的大概走向和噴嘴位置。這是通過計算得出的最優(yōu)方案。根據(jù)實際情況我們只需微調(diào)?？紤]到美觀，同一個房間內(nèi)的幾個噴嘴在橫向和縱向上，應(yīng)布置在一條線上。

（8）為方便管子維修及不影響冷庫的保溫效果，在冷庫和緩沖間的絕緣層內(nèi)，不準(zhǔn)布置其它管路，但上層甲板的下水管無法避開時，其管子不得有可拆接頭，并應(yīng)盡量靠近絕緣層內(nèi)側(cè)布置。冷藏艙（庫）疏排水管路應(yīng)選擇可閉式地漏，不但能隔絕污濁空氣還可防止艙內(nèi)冷氣外流，而降低庫內(nèi)溫度。

（9）生活樓的管支架嚴(yán)格遵循使用手冊上給出的支架形式，支架盡量焊接在結(jié)構(gòu)的工字鋼、角鋼等型鋼上，能否直接焊接在甲板上需要船東認(rèn)可。成排布置的管路將管線調(diào)整到底平齊或頂平齊。特殊管材（PE、CPVC 、銅管等）需要按廠家給出的間距布置支架。

（10）加強模型完整性檢查和干涉檢查，特別是注意排查動態(tài)干涉和隱形干涉問題，將操作、維修空間等動態(tài)軌跡體現(xiàn)在模型中。

（11）與設(shè)備接口相接的管子留一段現(xiàn)校管，方便安裝管路時調(diào)整。

（12）要有自我檢查的意識，管線模型建好后，一定導(dǎo)出一份MTO，仔細(xì)讀一下MTO，自查材料是否選對。

2.3 生產(chǎn)設(shè)計圖紙輸出

生產(chǎn)設(shè)計提供的圖紙有：安裝圖、管子零件圖、管支架零件圖、管子托盤管理表、管支架托盤管理表以及管路開孔圖［5］。后期現(xiàn)場支持和修改，出完工圖。

（1）管線布置圖：主要表示各層管線走向，在俯視圖，剖視圖及三維軸測圖上標(biāo)明管線號和標(biāo)高，以及閥附件編號、支架編號及定位坐標(biāo)。注明各連接點的定位尺寸（盡量以結(jié)構(gòu)主梁為基準(zhǔn)），把每根管子的走向表示清楚，以便施工查看。有時在俯視圖上與設(shè)備連接的具體形式不容易清晰的表示出來，需要繪制剖面圖，例如：冷熱水上水管線與洗臉池的剖視圖，廁所、浴室內(nèi)部的管線剖視圖，冷水罐、熱水罐的連接剖視圖等。

（2）管子小票圖：主要用于管子車間制作，指導(dǎo)施工的圖紙。主要內(nèi)容包括：管子零件號、管子品種（成品管還是現(xiàn)校管）、管材規(guī)格、彎曲半徑、安裝位置、表面處理和試驗壓力、管段下料長度和下料余量、端部形式和連接信息。

（3）管支架小票圖：主要是指導(dǎo)管支架的加工和預(yù)制。主要內(nèi)容包括：支架零件編號、材料規(guī)格、加工尺寸、定位尺寸、管夾開孔尺寸、表面處理、重量等信息。

（4）管子制作托盤表、支架制作托盤表、和管子安裝托盤表，三個表格根據(jù)工藝階段、施工區(qū)域和工序先后具體劃分，確定各工藝階段的作業(yè)物量。管子制作托盤表、支架制作托盤表供施工單位領(lǐng)料，管子安裝托盤在安裝階段使用，包括管裝件清單（安裝圖上所有的管子和支架）和閥附件清單（安裝圖上所有的閥件和附件）以及所有的螺栓、螺母、墊片。

（5）管線現(xiàn)場開孔圖：所有的開孔最好都在船體發(fā)圖之前提供，由船體專業(yè)直接開孔。他們可以把握是否能直接開，要不要送船檢認(rèn)可，哪些不能開孔。因為建造計劃比較緊張，管線與船體同步幾乎不可能，所以管線專業(yè)只能出現(xiàn)場開孔圖，指導(dǎo)現(xiàn)場開管孔。

（6）現(xiàn)場支持和修改：現(xiàn)場支持主要是解決現(xiàn)場施工中隨時出現(xiàn)的問題，如：各種圖紙的解釋和說明，管線碰撞產(chǎn)生的圖紙修改和料單增補，根據(jù)船東意見修改、詳細(xì)設(shè)計圖紙修改引起的管子小票圖修改、設(shè)備來貨尺寸與工作圖不符引起的修改等問題。現(xiàn)場支持時注意觀察施工人員的施工水平和職業(yè)道德水平，注意對現(xiàn)場修改的控制，盡量節(jié)約材料和工時。

（7）完工圖：施工結(jié)束后，要根據(jù)現(xiàn)場修改情況向詳設(shè)方提供完工圖紙，可根據(jù)詳設(shè)要求進行完工圖的繪制，一般情況下只需要提供管線平面布置圖的完工圖即可。

3 結(jié)論

生活樓是平臺的一部分，工藝流程相對簡單，畢竟是個獨立的模塊，一般為了控制設(shè)計和施工進度，把它單獨拎出來設(shè)計。本文主要總結(jié)了詳細(xì)設(shè)計和生產(chǎn)設(shè)計的設(shè)計內(nèi)容、設(shè)計思路及注意事項，為其他項目生活樓模塊的設(shè)計提供參考。

參考文獻

［1］ 《船舶管系布置和安裝工藝要求》 CB-Z 345-2008.

［2］ 《海上生產(chǎn)平臺管道系統(tǒng)的設(shè)計和安裝推薦作法》SY/T4809-92.

［3］ 《船舶設(shè)計實用手冊-輪機分冊》中國船舶工業(yè)總公司編，國防工業(yè)出版社，1999.

［4］ 孫東昌，潘斌，海洋自升式移動平臺設(shè)計與研究［M］.上海交通大學(xué)出版社，2008.

［5］ 孫文濤，船舶管系放樣制作與安裝，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2010.

Piping Design for Self Jack-Up Platform Living Quarters

Chunjing Zhang， Ting Liu
（Shanghai Zhenhua Heavy Industry Co.， Ltd.， Shanghai， 200125， China）

Abstract：Living quarters is one of the most high extra value offshore production， it will be more and more emphasized in design， construction and installation.Daily water and chiller water system related with worker's living environment and quality.Fire water supply security ensurance for people.This article is mainly about detail design， production design and attention items for self jack-up platform living quarters.

Key words：Living Quarters； Detail Design； Production Design； Attention Items

中圖分類號：U664

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：2095-8412 （2016） 02-179-05

DOI：工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL： http//www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.02.018

作者簡介：

張春景（1981-），女，上海振華重工（集團）股份有限公司，中級職稱。研究方向：船舶輪機管系設(shè)計。

E-mail： 0-zcj@163.com

劉婷（1982-），女，上海振華重工（集團）股份有限公司，中級職稱。研究方向：船舶輪機管系設(shè)計。

E-mail： stalle599@163.com