探討船舶管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)

白文武 徐寶影 趙會章 宋學(xué)坤

摘 要：在船舶建造中，工程最大的是船體建造，其次是船舶管系的制造和安裝。據(jù)統(tǒng)計(jì)，管系的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，約占整個(gè)造船工程的8～12%。而管系設(shè)計(jì)人員的能力和設(shè)計(jì)水平直接決定著管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖紙的質(zhì)量。如何提高管系的設(shè)計(jì)質(zhì)量，是擺在從事管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)技術(shù)人員面前的一個(gè)嚴(yán)峻問題，為此需要對海洋工程船典型管路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法及注意的問題進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：海洋工程船；管系設(shè)計(jì)

一、 海工船管系特點(diǎn)

海洋工程船是為離岸作業(yè)提供服務(wù)的一系列船舶的統(tǒng)稱。海洋工程船能為海上石油工程提供多種特點(diǎn)的作業(yè)服務(wù)，通過管道運(yùn)輸散裝水泥、泥漿、淡水、鹽水、燃油及生活用品，同時(shí)還具有一級對外消防滅火作業(yè)能力、海面消除油污作業(yè)能力。

從設(shè)計(jì)的角度來說，船體積小（船長不超過90m，型寬不超過20m），管路系統(tǒng)多且復(fù)雜；大量采用不銹鋼材質(zhì)管，管子的安裝和焊接難度大；液壓系統(tǒng)管子制作要求高，安裝調(diào)試難度大；部分系統(tǒng)管路采用精密無縫鋼管；上建灰黑水系統(tǒng)管路采用PVC或薄壁不銹鋼管（BLUCHER）管子替代碳鋼管；相比散貨和集裝箱船除船舶系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)外增加了貨物系統(tǒng)。

二、 管系設(shè)計(jì)物料數(shù)據(jù)分析

1.船舶管系設(shè)計(jì)物料數(shù)據(jù)。船舶管系設(shè)計(jì)物料主要分為三大類：管件、附件和閥件。我們在船舶管系設(shè)計(jì)的過程中主要統(tǒng)計(jì)它們的材料、數(shù)量、標(biāo)準(zhǔn)號等相關(guān)的設(shè)計(jì)物料信息。

船舶管系設(shè)計(jì)的主體是管件，管件具有種類多、數(shù)量多等特點(diǎn)，我們在統(tǒng)計(jì)物料信息時(shí)候要分類統(tǒng)計(jì)。閥件在船舶中是用來控制管系中的液體流量的，種類繁多，具有相當(dāng)重要的地位。船舶管系附件大多數(shù)是緊固作用，用來緊固管件和閥件的標(biāo)準(zhǔn)件，數(shù)量龐大。主要有空調(diào)通風(fēng)附件、空調(diào)通風(fēng)附件、生活供水，通艙管件及其它附件等。

在船舶管系的設(shè)計(jì)階段，對于管件、閥件和附件，我們需要統(tǒng)計(jì)它們的件號、系統(tǒng)件號、標(biāo)準(zhǔn)號或圖號、名稱、通徑、材料名、重量、備注、數(shù)量物料信息，這些零件又會生成單個(gè)系統(tǒng)，如主輔機(jī)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、機(jī)艙蒸汽系統(tǒng)等等。這三類物料擁有各自不同的用途，需要我們分類統(tǒng)計(jì)和處理以及排序，如果是人工操作，非常浪費(fèi)時(shí)間，降低生產(chǎn)效率，延長整個(gè)設(shè)計(jì)周期。

2.船舶管系設(shè)計(jì)物料數(shù)據(jù)管理。管系數(shù)據(jù)管理包含了管件數(shù)據(jù)管理及閥件數(shù)據(jù)管理，管件數(shù)據(jù)管理包含管件的裝配的類型、名稱、材料、規(guī)格、彎管情況等信息。管件下又包含了管材和附件信息。管系數(shù)據(jù)管理將從TRIBON中基本的小票、管支架及閥件信息，并可以根據(jù)舾裝零件信息管理模塊中保存的數(shù)據(jù)，方便管裝所有的托盤（內(nèi)場或外場）的生成。

三、海工船管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)要領(lǐng)

1.泥漿系統(tǒng)設(shè)計(jì)要領(lǐng)。泥漿系統(tǒng)是一種新型貨物輸送系統(tǒng)。用于平臺船向鉆井平臺以及采油平臺提供泥漿，或者將平臺上不用的泥漿回收送到岸上處理。系統(tǒng)由泥漿艙和泥漿泵及相應(yīng)管路組成。（1）泥漿貨物管系均采用對接焊，不允許采用法蘭連接，除連接閥件、附件外貨物管路上允許的少量的使用船級社形式認(rèn)可的適合泥漿貨物管系的接頭。（2）泥漿艙的出口閥應(yīng)直接安裝在泥漿艙艙壁上。如果不可行，可設(shè)置一段加厚的短管（壁厚按舷側(cè)管標(biāo)準(zhǔn)），且短管長度不能超過1.5倍管子外徑。（3）由于管路通常為II級管，采用對接焊連接管路需拍片報(bào)驗(yàn)，為減少焊接及拍片的工作量，管路盡量放長。（4）泥漿管（II級）穿艙必須采用保護(hù)套管形式。（5）對于泥漿系統(tǒng)II級管接閥的法蘭選用對焊GB2504鑄鋼法蘭或GB10746對接焊法蘭。法蘭要求帶船檢證書。

2.干貨系統(tǒng)設(shè)計(jì)要領(lǐng)。干貨系統(tǒng)是海洋工程船最重要的物料運(yùn)載系統(tǒng)之一，主要為海上平臺供應(yīng)鉆井所需要的粉狀物料，又稱作散料輸送系統(tǒng)。系統(tǒng)由干貨罐、空壓機(jī)、空氣干燥器等組成。（1）干貨系統(tǒng)注入、排出管路的彎曲半徑至少為5D，透氣管路的彎曲半徑至少為3D。（2）安全閥釋放管應(yīng)伸到露天安全區(qū)域并遠(yuǎn)離通風(fēng)口。（3）干貨管路應(yīng)避免通過機(jī)器處所（機(jī)艙區(qū)域）。（4）接至清潔灰罐的噴射泵進(jìn)口管直段需滿足1m，出口需0.5m。

3.對外消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)要領(lǐng)。該系統(tǒng)是用來對其它船舶或平臺及設(shè)施進(jìn)行滅火的系統(tǒng)。一般組成設(shè)備有：對外消防泵、泡沫比例混合器、水/泡沫組合消防炮、水炮及甲板消防站組成。（1）消防炮進(jìn)口異徑接頭到消防炮進(jìn)口距離不超過一米。（2）進(jìn)泡沫噴射泵之前應(yīng)有至少半米的直管段，出泡沫噴射泵之后應(yīng)有至少一米的直管段。（3）對外消防泵出口設(shè)置的消防閥布置時(shí)盡可能離泵的出口近。且在該閥之后管徑需立即變大，以減少管內(nèi)流阻。（4）該系統(tǒng)墊片選用不銹鋼金屬纏繞石墨墊片。

4.貨物燃油系統(tǒng)設(shè)計(jì)要領(lǐng)。由貨物燃油泵、油艙和相應(yīng)管路組成。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)燃油的注入排出，所有貨油艙之間的調(diào)駁，以幫助調(diào)整船舶浮態(tài)。（1）燃油管不能通過或者終止于居住區(qū)域。（2）燃油管系應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管或其他易著火源。（3）二級材質(zhì)的管路上的附件需要帶船級社的型式認(rèn)可證書。管子穿艙件選用保護(hù)套管形式。

四、 海工船管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)改進(jìn)內(nèi)容

1.優(yōu)化區(qū)分建造階段。原區(qū)分不夠詳盡，施工指導(dǎo)深度不夠，為此重新梳理優(yōu)化區(qū)分階段，更加符合船廠實(shí)際。

P：船裝/機(jī)裝管系；F：船裝鐵舾；M：機(jī)裝鐵舾；E：電裝；A：居裝分段號XXXP：左舷；XXXS：右舷；XXXC：跨中位置T：甲板上部；U：甲板底部；F：艙壁前；A：艙壁后；D：其它階段A：預(yù)埋；B：翻身前；C：翻身后；D：其它；U：單元。2. 擴(kuò)大舾裝件船體化。原有船舶舾裝件通常在船體分段完成后由舾裝工種人員安裝焊接工作，增加了工序、施工難度及二次污染。根據(jù)現(xiàn)代造船模式，提前安裝工序，可在船體分段裝配階段就由船體工種完成焊接安裝，大大提高施工工藝性和縮短建造周期，如將以下舾裝件船體化：主機(jī)吊梁、機(jī)艙甲板護(hù)圈、人孔蓋底座、各種標(biāo)記、電纜護(hù)圈、大型設(shè)備底座、各種吊耳。

3.持續(xù)工藝改善，提高施工條件，降低成本。（1）機(jī)艙斜梯格柵踏步制作困難，變換為花鋼板，降低制作難度和制作單價(jià)。（2）船體傾斜部位雙層底的加熱盤管布置的松散，降低了加熱效率，沿著外板傾斜布置，可提高加熱效率。（3）原舾裝件在安裝焊接區(qū)域涂裝或鍍鋅，造成焊接性不佳，而且現(xiàn)場焊接時(shí)會產(chǎn)生有毒氣體。改善后取消舾裝件的安裝焊接區(qū)域的涂裝或鍍鋅，不僅焊接性改進(jìn)，而且也不會產(chǎn)生焊接氣體，大大改善了現(xiàn)場工作環(huán)境。（4）設(shè)計(jì)羊角滾輪時(shí)，根據(jù)基本設(shè)計(jì)圖上標(biāo)記的尺寸進(jìn)行余量制作后，現(xiàn)場調(diào)整施工，大大增加了施工時(shí)間。進(jìn)行培訓(xùn)易于理解的無余量設(shè)計(jì)方法，羊角滾輪采用無余量設(shè)計(jì)，減少現(xiàn)場切割及調(diào)整時(shí)間。（5）考慮到導(dǎo)纜器基座形象，系泊繩直接碰到外板，不僅造成繩子的磨損，也會對船體造成破壞?；捻敯逖娱L到船體末端，防止系泊繩直接碰到船體，減少繩子的磨損，保護(hù)船體。（6）作為連接每個(gè)甲板左右舷主管的艙室排污支管，由于甲板高度較高，應(yīng)該要給傾斜，但是此次船型艙室甲板高度較矮，若給傾斜，排出效果不佳。改成從甲板上直接下泄放管系，可以減少管子數(shù)量，便于安裝，以及減少傾斜的管子和其它管子干涉的現(xiàn)象，使設(shè)計(jì)簡單化。

五、結(jié)語

海洋工程船體積小，系統(tǒng)特殊復(fù)雜且功用多。在管系設(shè)計(jì)上的難度要強(qiáng)于普通散貨船和集裝箱船，因此對于從事管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)的技術(shù)員的設(shè)計(jì)能力要求高，在滿足系統(tǒng)原理要求的情況下如何合理的布置管路，對于船的整體建造進(jìn)度起著決定性作用。只有設(shè)計(jì)人員掌握了海工船管系設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，不斷的積累設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，才能最終制造出令船東滿意的產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)：

[1] 肖文偉.海洋工程FPSO改造生產(chǎn)設(shè)計(jì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)研究及應(yīng)用[D].華南理工大學(xué)，2013.

[2] 賴國棟.海洋工程船散料輸送系統(tǒng)輪機(jī)生產(chǎn)設(shè)計(jì)[J].廣東造船，2011，30（02）：64-68.