智能船舶設(shè)備通用安裝工藝

蘇 新， 孫有君， 陳紅梅， 劉清江

(大連船舶重工集團(tuán)設(shè)計(jì)研究院有限公司， 遼寧 大連 116006)

0 引 言

當(dāng)前，國家大力提倡智能制造，作為典型制造業(yè)的造船行業(yè)自然而然地成為智能制造的重要基地。智能船舶，即利用傳感器、通信、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段，自動感知和獲得船舶自身、海洋環(huán)境、物流、港口等方面的信息和數(shù)據(jù)，基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和大數(shù)據(jù)處理分析等技術(shù)，在船舶航行、管理、維護(hù)保養(yǎng)、貨物運(yùn)輸?shù)确矫鎸?shí)現(xiàn)智能化運(yùn)行的船舶[1]。智能船舶至少需具備三大能力：智能感知能力；智能評估、分析、預(yù)測和決策能力；智能控制行動能力[2]。這三大能力的實(shí)現(xiàn)離不開船舶智能設(shè)備的參與。

1 智能船舶設(shè)備的組成

智能船舶設(shè)備實(shí)際包含智能設(shè)備和非智能設(shè)備兩大類。智能設(shè)備是指具有計(jì)算處理能力的設(shè)備、器械或機(jī)器。船舶智能設(shè)備包括網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜、服務(wù)器、防火墻、交換機(jī)、智能網(wǎng)關(guān)、磁盤矩陣、工作站、視頻監(jiān)控設(shè)備、不間斷電源及電池柜、配電箱、固定安裝的測量設(shè)備、傳感器，以及各種感知或測量探頭、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和交換的光纜、電纜等。非智能設(shè)備是指不能計(jì)算處理數(shù)據(jù)的機(jī)械或電氣設(shè)備。船舶非智能設(shè)備包括主機(jī)、發(fā)電機(jī)、鍋爐、各種泵、甲板機(jī)械等。智能設(shè)備和非智能設(shè)備往往是相互依存的，二者結(jié)合才能實(shí)現(xiàn)各種智能與非智能的功能。

船舶智能系統(tǒng)設(shè)備組成如圖1和圖2所示。

圖1 船舶智能系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中心示例

圖2 船舶智能系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)終端示例

船舶智能設(shè)備包括柜機(jī)、座機(jī)、掛機(jī)、傳感器等形式。智能船舶的核心基礎(chǔ)是信息處理和網(wǎng)絡(luò)技術(shù), 依賴智能系統(tǒng)巨量信息處理能力和高速可靠的數(shù)據(jù)傳輸能力實(shí)現(xiàn)智能功能。除了常規(guī)的船體制造和機(jī)電設(shè)備安裝調(diào)試等關(guān)鍵技術(shù)外，由于智能船舶的智能系統(tǒng)是一個高度集成的大系統(tǒng)，設(shè)備呈集成化和網(wǎng)絡(luò)化分布，電子設(shè)備及電纜的電磁兼容抗擾度決定其在電磁環(huán)境下工作的穩(wěn)定性和安全性，因此智能船舶的制造應(yīng)充分考慮所有設(shè)備、機(jī)械及材料在設(shè)計(jì)安裝方面的堅(jiān)固可靠、適于海上環(huán)境及船上使用，并滿足下列環(huán)境要求：環(huán)境溫度-25 ℃～45 ℃，相對濕度夏季80%、冬季35%～70%，敏感網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所在機(jī)房溫度20 ℃～26 ℃、濕度40%～70%。

2 智能船舶設(shè)備的安裝方式

主機(jī)、軸系、舵系及一類船舶輔機(jī)[3]，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝要求精密度高，必須有專門的設(shè)備安裝工藝指導(dǎo)安裝施工。對于二類、三類船舶輔機(jī)和其他船舶設(shè)備，包括智能設(shè)備，在進(jìn)行固定安裝時，偶爾會有焊接的方式，但大部分是螺栓聯(lián)接的方式，具體有4種，如圖3所示。

圖3 智能設(shè)備安裝方式示例

當(dāng)智能設(shè)備，比如柜機(jī)，采用壁掛式或側(cè)撐安裝時，相當(dāng)于圖3中各圖豎立起來的情況，基座或甲板相當(dāng)于壁板。在實(shí)際船舶中，圖3中的(a)、(b)、(c)3種情況多適用于輪機(jī)設(shè)備安裝，如應(yīng)急發(fā)電機(jī)、各種泵、空壓機(jī)等，圖3(d)多適用于智能設(shè)備安裝，即設(shè)備與基座或甲板直接連接。

3 智能船舶設(shè)備的安裝工藝

3.1 輪機(jī)設(shè)備和箱柜式智能設(shè)備的安裝工藝

3.1.1 輪機(jī)設(shè)備的安裝工藝

輪機(jī)設(shè)備的安裝工藝涉及焊接墊片、調(diào)整墊片的安裝。

焊接墊片在焊接到基座或甲板前應(yīng)檢查其與基座或甲板是否貼合良好，墊片與基座或甲板間間隙應(yīng)≤0.08 mm，最大不能超過0.12 mm。焊接后，其上平面應(yīng)研磨平整，用平板進(jìn)行檢查，要求著色均勻，接觸面積應(yīng)該在50%以上。如果有調(diào)整墊片，為了方便與調(diào)整墊片的研配，焊接墊片上平面應(yīng)制作成向外傾斜的形式，斜度約1∶100。

調(diào)整墊片在固定螺栓未安裝前，應(yīng)進(jìn)行著色檢查，要求著色均勻，接觸面積應(yīng)≥50%，允許的極限范圍≥40%。當(dāng)與焊接墊片配合使用時，調(diào)整墊片應(yīng)制作成傾斜的形式，斜度約1∶100。

在設(shè)備機(jī)座與船體基座或甲板上緊前，檢查兩者之間的間隙，如果因?yàn)樵O(shè)備機(jī)座或甲板本身的質(zhì)量問題導(dǎo)致間隙過大，機(jī)座或甲板和焊接墊片之間可以使用薄金屬墊片進(jìn)行填充以調(diào)整設(shè)備水平，但不允許使用半張墊片。

對于既沒有焊接墊片也沒有調(diào)整墊片的安裝方式，基座或甲板接觸面應(yīng)平整，設(shè)備就位后，機(jī)座的各個支承與基座或甲板之間允許使用不超過3張鋼皮襯墊或銅皮襯墊，但不允許使用半張襯墊。

3.1.2 箱柜式智能設(shè)備的安裝工藝

大型箱柜式智能設(shè)備，如果采用頂撐或側(cè)撐固定，可以比照第3.1.1節(jié)的要求進(jìn)行安裝，如果有專門的圖紙或安裝要求，則按特定要求進(jìn)行施工。

安裝用的墊圈、螺栓及其鎖緊方式應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖規(guī)定，螺栓的擰緊力矩應(yīng)符合安裝圖要求。

3.2 輪機(jī)設(shè)備與管系連接的安裝工藝

輪機(jī)設(shè)備安裝工作結(jié)束后，須進(jìn)行連接管路的研配工作。錯誤的管路安裝引起的外力作用會導(dǎo)致泵變形，不僅引起振動，而且導(dǎo)致泵的故障，因此排出與吸入側(cè)的法蘭連接必須與正確的研配相配，必須避免導(dǎo)致在泵側(cè)產(chǎn)生不合理外力，也不能讓泵由于管重量和熱膨脹而產(chǎn)生變形。

輪機(jī)設(shè)備與管系對中的工藝要求如表1所示。

表1 輪機(jī)設(shè)備與管系對中的工藝要求 mm

3.3 傳感器的安裝工藝

傳感器是實(shí)現(xiàn)船舶智能化的重要工具，其安裝工藝和安裝質(zhì)量直接影響智能船舶的功能性。

GB/T 7665—2005對傳感器的定義：能感受被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成[4]。傳感器種類眾多，但在智能船舶上常用的僅有振動傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器等，比較特殊的有超聲波流量傳感器、方位傳感器等。

傳感器的安裝應(yīng)考慮的因素[5]包括：安全性；故障狀態(tài)變化的高靈敏性；測量的可重復(fù)性；可接近性；環(huán)境條件；成本。不論哪種傳感器，在安裝前都不能私自拆卸、改裝，并應(yīng)注意保護(hù)觸點(diǎn)等敏感部件。安裝傳感器的方法有焊接、粘貼、螺絲擰緊等。安裝傳感器的部位應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，基座應(yīng)堅(jiān)實(shí)，其平整度、水平度和高度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，并干凈整潔。傳感器安裝應(yīng)牢固可靠，在整個測量過程中不應(yīng)有任何移動，在整個安裝過程中應(yīng)輕拿輕放，防止損壞。傳感器安裝時，應(yīng)注意避開能夠影響傳感器感知的因素。如超聲波流量計(jì)安裝，應(yīng)安裝在流體管線上沒有漆的地方，或脫漆后再安裝。

4 結(jié) 語

智能船舶設(shè)備中的智能設(shè)備與非智能設(shè)備，二者相互依存。非智能設(shè)備的安裝，主要是墊片安裝方式的選擇和安裝工藝參數(shù)的控制；智能設(shè)備的安裝，主要落實(shí)在箱柜式設(shè)備和傳感器的安裝方面。箱柜式設(shè)備的安裝，可以比照非智能設(shè)備中沒有焊接墊片和調(diào)整墊片的輪機(jī)設(shè)備安裝工藝。傳感器的安裝，首先應(yīng)保證安裝部位的堅(jiān)實(shí)穩(wěn)固，排除不必要的干擾，安裝位置、安裝方向、安裝方法應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。