40 000 DWT散貨船單元模塊的分析與應(yīng)用

陸德安

摘? ? 要：單元模塊化施工是造船行業(yè)中比較先進(jìn)的工藝。本文結(jié)合40 000DWT系列散貨船單元模塊建造的經(jīng)驗，分析單元模塊的應(yīng)用情況，對船廠單元模塊建造過程中的優(yōu)、缺點及需要注意的問題進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：單元模塊;優(yōu)缺點;分析

中圖分類號：U671.4? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract： Unit modular construction is an advanced technology in shipbuilding industry. Based on the experience of unit modular building of 40 000 DWT series bulk carrier， this paper analyzes the application of unit modular construction， and expounds the advantages， disadvantages and problems needing attention in the unit modular construction of shipyard.

Key words： Unit modular; Advantages and disadvantages; Analysis

1? ? ? 引言

單元模塊化造船在現(xiàn)代造船行業(yè)中具有重要地位。該型式把施工工序前移，改善施工環(huán)境，提高建造效率，降低生產(chǎn)成本。本文結(jié)合40 000 DWT散貨船（以下稱40K）單元模塊化設(shè)計在我司的應(yīng)用情況，分析不同單元模塊設(shè)計特點，以及我司單元模塊化建造的經(jīng)驗教訓(xùn)。

單元模塊的分類大致可分為：區(qū)域性單元模塊、設(shè)備單元模塊、純管路單元模塊等。下面從我司目前在建40 K系列散貨船中選取以下比較有代表性單元模塊進(jìn)行分析：（1）區(qū)域性單元模塊（機(jī)艙底層盆舾裝單元模塊）;（2）設(shè)備單元模塊（中央板冷及管路單元模塊）;（3）純管路單元模塊（No.1燃油艙加熱盤管單元模塊）。

2? ? ?機(jī)艙底層盆舾裝單元模塊

40K散貨船機(jī)艙底層空間狹小，船體線性比較復(fù)雜且涉及管路、設(shè)備、鐵舾件數(shù)量眾多，在整個舾裝件安裝中機(jī)艙底層盆舾裝階段管路是困擾施工人員的一個難題。盆舾裝階段管路不能在分段預(yù)裝階段安裝，需待船體總組后才可大面積安裝管路、設(shè)備、花鋼板平臺等，導(dǎo)致盆舾裝階段燒焊打磨工作量大且環(huán)境惡劣、效率低下。

面對這種情況，借鑒兄弟船廠經(jīng)驗，決定把盆舾裝管路、設(shè)備、鐵舾件等做成地面單元模塊，在地面平臺工裝上安裝定位后通過吊機(jī)將單元模塊吊裝上船，把工序提前，改善施工環(huán)境，減少船上燒焊打磨工作量。

2.1? ?盆舾裝單元邊界劃分

盆舾裝區(qū)域舾裝件主要在底層圍繞主機(jī)成“回”字型布置，設(shè)備管路均在主機(jī)周邊布置。在模型放樣完成后，先把預(yù)想方案統(tǒng)計大概重量，主要考慮設(shè)備吊裝與運(yùn)輸能力，確定設(shè)計方向“在滿足吊裝運(yùn)輸前提下盡量把單元模塊做大”，減少后期連接的安裝誤差。由于盆舾裝船體結(jié)構(gòu)整體呈現(xiàn)“V”字型向尾部收縮，故整體“回”字型單元劃分吊裝條件不滿足要求而被否定。經(jīng)過多次研討，最終確定方案為整個盆舾裝做成“U”字型三個單元（見圖1）。

這樣既把主要設(shè)備及通徑較大的管路包含在單元里面提前安裝，也滿足吊裝的靈活型，減少了吊裝難度。三個單元模塊主要包括：壓載、海水、總用泵及基座共7臺;海水總管及濾器閥件;壓載、消防、海水冷卻總管若干及平臺角鋼鐵舾件若干。

2.2? ?盆舾裝單元管路布置

由于盆舾裝單元為區(qū)域單元，包含設(shè)備、管路、地臺板等。其中，管路數(shù)量及附件安裝較為復(fù)雜，耗費(fèi)的時間也最多，所以該模塊管路設(shè)計的好壞直接影響整個單元的質(zhì)量。

該單元分為三個呈“U”型布置，單元與單元模塊之間有兩處需要吊裝后連接管路，在單元間的連接需選用法蘭等可拆連接型式，避免使用套管等不可拆件連接件。法蘭斷管型式盡量選擇如圖2的型式，方便后續(xù)起吊及復(fù)裝。

管路支架的設(shè)計也很重要，由于單元需整體起吊安裝，支架墊板與平臺板不焊接，待吊裝到船上再焊接，故管支架盡可能不做到工裝平臺上而做到地臺架支撐角鋼上。這樣既保證支架強(qiáng)度、減少船上焊接量，同時也提高單元整體型，保證吊裝時安全。

2.3? ?盆舾裝單元工裝平臺要求

內(nèi)場單元安裝平臺要與船上實際盆舾裝區(qū)域盡可能做到一致，保證設(shè)備、管路等安裝到位，避免后續(xù)船上切割修改。如：機(jī)艙底平臺首部有一處帶斜面的結(jié)構(gòu)，角鋼基座安裝在上面需削斜面角度;在內(nèi)場安裝平臺上也要做一個與實際一致的斜面，把安裝在斜面的基座、角鋼斜面切削好，這樣后續(xù)吊裝就不需再進(jìn)行二次切割，減少船上施工量。

2.4? ?盆舾裝單元吊裝要求

該單元組裝區(qū)域在總組區(qū)域不遠(yuǎn)處，單元組裝完成后直接用吊機(jī)吊運(yùn)到總組盆舾裝區(qū)域安裝，單元需在空中走一段時間，這樣對吊裝安全性要求更高了。

在起吊前先要檢查管路及其他連接件牢固安裝到位，如法蘭、管碼等;再用多根吊裝布帶把較重的管子根基座相互纏繞起來，確保吊裝過程不掉落。在整體吊裝過程中如部分設(shè)備重心較高不方便固定，則可以拆下單獨(dú)吊運(yùn)，如壓載泵、總用泵等就是在內(nèi)場平臺安裝好連接管路后拆除單獨(dú)吊裝的。

3? ? 中央板冷及管路單元模塊

40K系列散貨船比較典型的設(shè)備與管系單元為中央板冷單元模塊。中央板冷有兩臺，其管路通徑較大、閥件多而密集、支管安裝多。如果中央板冷待設(shè)備定位后船上安裝連接管路，除了管路施工環(huán)境復(fù)雜、安裝難度大外，也需要增加多根外場管，效率低下不利于施工。

3.1? ?設(shè)備布置

通過放樣前的預(yù)想把設(shè)備布置預(yù)放，綜合考慮周邊環(huán)境及管路閥件的走向最終確定了設(shè)備對稱布置，這樣可使管路走向最短、布置最緊湊。在板冷訂貨時需注明接口位置，避免混淆接錯。

3.2? ?管路安裝精度控制

由于該單元設(shè)備接口四個連接點對稱，管路間支管連接點較多且中間不設(shè)置調(diào)整管路，所以管路制作與安裝的精度尤為重要。剛開始設(shè)置該單元時，由于異徑接頭來貨長度有誤差，導(dǎo)致管路修改。后續(xù)要求廠家按標(biāo)準(zhǔn)供貨以及校管時注意測量點間長來避免誤差累積。如果施工環(huán)節(jié)可調(diào)整，可考慮把整個單元的閥件附件交由管路內(nèi)場制作時連接起來，做成整體再安裝，這樣可從根源上解決誤差問題。

3.3? ?設(shè)備使用個性化要求設(shè)計

40 K散貨船中央板冷設(shè)備為外循環(huán)海水冷卻淡水，該設(shè)備海水口連接處容易出現(xiàn)腐蝕，故船東要求增加開拆短管方便腐蝕后更換。由于該單元上閥件均使用對夾式閥件，斷管時需綜合考慮滿足各方面要求優(yōu)化設(shè)計。

4? ? ?加熱盤管單元模塊

油艙加熱盤管單元是純管子單元，不涉及其他專業(yè)，而且安裝在艙內(nèi)不與其他專業(yè)有交集，設(shè)計時只要考慮艙室的空間及原理圖中理論長度放樣即可。即使這樣，由于單元制作安裝階段不一樣，設(shè)計加熱盤管單元時也要注意三個方面。

4.1? ?確定管路走向及層數(shù)

先根據(jù)船體艙室結(jié)構(gòu)確定是否可以做單元，有部分結(jié)構(gòu)有橫向或縱向加強(qiáng)的不滿足吊裝條件，不能做成單元模塊。加熱盤管盡可能貼近艙底，根據(jù)原理圖計算的長度確定盤管層數(shù)。如NO.1燃油艙盤管要求約110 m，大致走向放樣為6層。確定大致走向后，才能綜合考慮細(xì)化設(shè)計。

4.2? ?盤管放樣注意事項

由于盤管是通過水蒸汽加熱燃油，所以密性尤為重要。在設(shè)計時必須使用焊接套管連接，不能使用法蘭等開拆連接型式。管路盡量使用彎管機(jī)彎制，避免使用彎頭異徑等連接件，減少可能泄露的焊接點。由于單元在內(nèi)場制作安裝后吊裝，所以不用考慮施工環(huán)境制約。

4.3? 管支架及吊裝注意事項

加熱盤管單元為6層時由于管路布置緊湊，管支架做完后燒焊打磨會比較困難。管路放樣時要提前預(yù)留吊裝后燒焊打磨空間，且支架布置要預(yù)留管路膨脹余量。在這種層數(shù)較多、布置緊湊的管路單元，采用先把管路及支架連接到位后再整體焊接連接套管，這樣有管支架固定層數(shù)多也不會變形，后續(xù)支架安裝階段也提前了，效率大大提高。有部分管路需插進(jìn)加熱盤管單元時需待盤管吊裝定位完畢后才能安裝，避免后續(xù)無法安裝到位，如油艙吸口以及測深管等。

5? ? ?經(jīng)驗教訓(xùn)

以上三種單元模塊型式可以提高生產(chǎn)效率，改善施工環(huán)境。但是在這過程中，有部分借鑒其他兄弟船廠經(jīng)驗勉強(qiáng)做成單元模塊效果并不好。下面分析兩個比較典型做成單元模塊后效果并不顯著而取消的單元模塊形式。

5.1? ?分油機(jī)間單元模塊

由于分油機(jī)間管路較多且密集，很多船廠都做成單元模塊型式。我司開始時也把分油機(jī)間管路做成模塊，但由于分油機(jī)間是在分段合攏口處，而且底部船體線性復(fù)雜導(dǎo)致做單元模塊時地臺板高度無法確定;同時管路安裝比較零碎，造成單元管路大量臨時固定不能安裝到位，導(dǎo)致后續(xù)合攏時管路丟失，如果提前定位平臺角鋼就要按分油機(jī)間底部線性做一個平臺工裝，工作量大而且費(fèi)用較高。最后決定取消分油機(jī)間單元模塊制作，改成總組后再安裝，情況得到改善。

5.2? ?部分小設(shè)備接口單元

如淡水柜、空氣瓶等小型設(shè)備接口管路單元。開始嘗試制作單元模塊時，施工人員覺得能較大程度提高生產(chǎn)效率，要求大量地制作單元模塊，幾乎把所有設(shè)備都制作成一個小型設(shè)備及管路單元。這樣導(dǎo)致圖紙托盤、集配、施工場地要求范圍大大提高，把原本在船上簡單安裝的一兩根小管分散到內(nèi)場各個場地中，降低工作效率、增加人力成本、管路部件管理困難導(dǎo)致管件丟失。經(jīng)過多次溝通，決定取消部分進(jìn)出口僅一根小通徑管連接的單元設(shè)計，保留到船上階段統(tǒng)一安裝，后續(xù)施工恢復(fù)正常，效率得到保證。

6? ? ?結(jié)語

綜上所述，單元的制作模式有一定的通用性，也有因具體船型、具體施工流程不一樣的差異性。單元模塊的最終目的是為了提高生產(chǎn)效率、改善施工環(huán)境、降低成本，不能為了做單元模塊而做單元模塊，也不能看著別的船廠這樣做就照搬照套。單元模塊的設(shè)計需要經(jīng)過多次溝通、試驗以及長期的總結(jié)積累，形成適合自己船廠的一種生產(chǎn)模式。本文就我司40K系列多條散貨船單元模塊設(shè)計經(jīng)驗進(jìn)行分析，希望對其他兄弟船廠也有一定的參考作用。

參考文獻(xiàn)

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