某100 000 t級成品油船泵艙現(xiàn)場管設(shè)置優(yōu)化

劉健　吳煒

摘? ? 要：泵艙是油船設(shè)有的安放貨油泵、掃艙泵等卸貨設(shè)備的特殊場所，具有空間狹小/設(shè)備管路集中、平臺層數(shù)多、管路通徑大、建造施工時立體交叉作業(yè)頻繁等特點。探索泵艙現(xiàn)場管設(shè)置優(yōu)化方案，可以達到降低施工難度和減少管路修改返工量的目的。本文可供大型油船管路設(shè)計和施工參考。

關(guān)鍵詞：泵艙;現(xiàn)場管;止動碼

中圖分類號：U662.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A

Optimization of Pump Room Joint Pipes of

A 100 000 t Refined Oil Tanker

LIU Jian，? WU Wei

（China Classification Society Industrial Corp，? Guangzhou 510235 ）

Abstract： The pump room is a special place of oil tankers for unloading equipment such as cargo oil pumps and stripping pumps. It has the characteristics of narrow space， concentrated equipment and pipes， multiple platforms， large pipe diameters， and frequent crossing operations during construction. The optimization of the joint pipes layout in pump room can achieve the purpose of reducing difficulty construction and the amount of rework of pipeline modification. This paper can be used as reference for pipeline design and installation of large oil tankers.

Key words： Pump room; Joint pipe; Stop bracket

1? ? ?前言

泵艙是油船設(shè)有的安放貨油泵、掃艙泵等卸貨設(shè)備的特殊場所，其內(nèi)部可能還安放有壓載泵、洗艙加熱器等其他輪機設(shè)備，一般位于機艙和貨艙之間。泵艙具有空間狹小、設(shè)備管路集中、平臺層數(shù)多、管路通徑大、建造施工時立體交叉作業(yè)頻繁等特點。

本文通過對某100 000 t級成品油船泵艙管路安裝情況的分析和總結(jié)，找出比較優(yōu)化的現(xiàn)場管設(shè)置方法和規(guī)律，以達到降低施工難度和減少修改量的目的，供同型后續(xù)船改進和其他大型油船設(shè)計和施工參考。

2? ? ?泵艙情況

本船泵艙長約8 m、寬約15 m、高約19 m，艙內(nèi)主要設(shè)備有貨油泵、壓載泵、掃艙泵、噴射泵、壓載水濾器、洗艙加熱器、真空泵、真空泄放柜等。

泵艙底部長約8 m，除去貨油泵和氣汽分離筒的位置，僅剩下3.5 m，大管布置極其困難;主貨油管通徑為DN450～550，主壓載管通徑為DN450～700。當(dāng)法蘭角度稍有偏差或者管子制作時長度有誤差，都會導(dǎo)致管口對接不上，一旦需要修改管路則返工量巨大。所以合理布置管路和設(shè)置現(xiàn)場管，以糾正因分段合攏精度、管子制作精度、設(shè)備安裝精度問題所造成的誤差顯得十分重要，如果現(xiàn)場管設(shè)置的好可以極大地減少返工修改量。

3? ? ?現(xiàn)場管設(shè)置優(yōu)化

管路的布置原則，是力求整齊、美觀、符合使用和操縱要求，并做到便于施工、清理和拆檢修理。通過合理的布置管子分段和對現(xiàn)場管的型式位置的選定，盡可能擴大預(yù)制預(yù)裝率，減少因預(yù)裝引起的返工;同時，管路布置還應(yīng)考慮到各種熱交換器、濾器、泵等設(shè)備的檢修和清理。

3.1? ? 連接設(shè)備現(xiàn)場管設(shè)置優(yōu)化

3.1.1連接設(shè)備現(xiàn)場管設(shè)置原則

一般情況下連接設(shè)備的一段管都應(yīng)設(shè)置為現(xiàn)場管，在確實無法都設(shè)置現(xiàn)場管的情況下，應(yīng)優(yōu)先保證大管。DN250以上現(xiàn)場管的長度，控制在800 mm左右最佳，最短不小于300 mm，最長不超過1 000 mm。現(xiàn)場管過短，會起不到調(diào)節(jié)作用或不滿足工藝要求;現(xiàn)場管過長，則會導(dǎo)致搬運、進出艙和制作困難，小通徑現(xiàn)場管可適當(dāng)減短。

3.1.2貨油泵現(xiàn)場管設(shè)置優(yōu)化

泵艙內(nèi)安裝難度最大的是貨油泵現(xiàn)場管。因本船貨油泵為蒸汽透平長軸驅(qū)動式，透平機安裝在機艙透平平臺，按照貨油泵安裝工藝要求，先確定透平機位置，再調(diào)整泵的位置，貨油泵的位置有一定不確定性;貨油泵位置的不確定性，會導(dǎo)致管路安裝的不確定性;貨油泵工作振動和壓力較大，因此貨油泵進出口附近管子都需要設(shè)置止動碼。

對接泵管子的安裝工藝要求：

（1）設(shè)備的接管法蘭應(yīng)與泵的進、出口正確配接，避免因管子的安裝變形引起設(shè)備的安裝變形;兩法蘭的中心線曲折值A(chǔ)≤3 ㎜，兩法蘭中心線偏移量B≤2 ㎜，兩法蘭之間的間隙量C≤1.5? ㎜（去除墊片的厚度）;

（2）管子在連接時，應(yīng)按對角順序和逐步增大預(yù)緊力的原則對連接螺栓進行預(yù)緊;

（3）在管子與泵的進、出口連接的過程中，應(yīng)留意設(shè)備軸系對中情況的變化，并作相應(yīng)的調(diào)整。

要達到上述安裝工藝要求，必須針對現(xiàn)場管進行優(yōu)化，泵進出口管校裝的時機是貨油泵對中報驗完畢。以1號貨油泵為例，如圖1所示。

（1）貨油泵進口：本船貨油泵的進口管是三通管（Ⅰ號管），沒有設(shè)置現(xiàn)場管，優(yōu)化方法：首先安裝貨油泵進口的Ⅰ號管并在底部增加止動碼，按照貨油泵安裝工藝的要求調(diào)整好法蘭間隙，焊死止動碼;然后把Ⅱ、Ⅲ號管改為現(xiàn)場管，現(xiàn)場校裝，這樣可以避免拉緊螺栓時破壞泵的對中;因Ⅱ、Ⅲ號管作為現(xiàn)場管過長，后續(xù)船建議改短到800 mm左右;

（2）貨油泵出口：本船的出口管（IV號管）是現(xiàn)場管，首先校裝好IV號管;然后在此管下方增加止動碼;按照貨油泵安裝工藝的要求調(diào)整好法蘭間隙，焊死止動碼;然后再校裝V號管;

（3）3號貨油泵進出口管和1號泵一樣處理;

（4）2號貨油泵進口稍有不同，可把Ⅰ號管改短，支管相應(yīng)往左邊移動，在Ⅰ號管和氣汽分離筒之間增加一根長約400 mm的現(xiàn)場管，止動碼也增加在這段管上。

3.1.3噴射泵現(xiàn)場管設(shè)置優(yōu)化

噴射泵一般有三個接口：吸入口、排出口和動力口。可以選擇一個接口的管子設(shè)為預(yù)制管，另外兩個接口附近的管子設(shè)為現(xiàn)場管（如圖2）;原設(shè)計把Ⅰ號管設(shè)為預(yù)制管，把Ⅱ、Ⅲ號管設(shè)置為現(xiàn)場管，但是安裝時發(fā)現(xiàn)Ⅱ號管太短，只有200 mm左右，作為現(xiàn)場管調(diào)節(jié)效果不大而且無法安裝上，所以該管改為預(yù)制管，而把與Ⅱ號管相鄰的Ⅳ號管改為現(xiàn)場管現(xiàn)場校裝。

3.1.4 其他設(shè)備現(xiàn)場管

壓載濾器、壓載泵、洗艙加熱器、掃艙泵等設(shè)備，因系統(tǒng)工作壓力不大，不需要專門設(shè)置止動碼，設(shè)計時把與之相接的進出口短管設(shè)為現(xiàn)場管比較合理。

3.2? ?分段內(nèi)部現(xiàn)場管設(shè)置優(yōu)化

分段內(nèi)部管路一般不需要設(shè)置現(xiàn)場管，但是如果一路管在剛性限制點（剛性限制點指的是穿壁貫通件、支管處、止動碼等位置）較多的情況下，還是需要設(shè)置少量現(xiàn)場管，長度800 mm左右。優(yōu)先使用彎管作為現(xiàn)場管，以泵艙底分段壓載管為例，線路1和線路2均為DN500壓載管，線路3為DN450壓載管，都是大口徑管子，設(shè)計時泵艙底部并未設(shè)現(xiàn)場管，導(dǎo)致修改很多，優(yōu)化情況見圖3所示。

（1） 線路1：本路管有1個固定貫通、4個固定支管，一共5個剛性固定點。保證了左邊三個支管的安裝位置就無法保證右邊支管的安裝位置，需要把管Ⅰ改為現(xiàn)場管才能調(diào)節(jié)右邊支管安裝位置的準確;

（2）線路2：本路管有1個固定貫通、7個固定支管，一共8個剛性固定點。貫通和支管主要集中在右側(cè)，為保證右側(cè)管子的安裝，必須先安裝右側(cè)的管子并把管子位置做一定調(diào)整，安裝完后會導(dǎo)致線路2和線路1接口處稍有錯位，無法對接，所以需要把管Ⅱ改為現(xiàn)場管;

（3）線路3：本路管只有1個固定貫通、1個固定支管，但是左側(cè)支管處為了保證和線路1能對接上已經(jīng)無法調(diào)節(jié)，右側(cè)的貫通同樣調(diào)節(jié)不了太多，導(dǎo)致整路管有一組法蘭安裝不了，需要設(shè)置一條現(xiàn)場管。我們選擇管Ⅲ作為現(xiàn)場管，原因是這個管是90°彎管，能調(diào)節(jié)兩個方向的安裝尺寸，長度也較合適。

3.3? ?分段、總段合攏縫處現(xiàn)場管設(shè)置優(yōu)化

一般泵艙管路的走向都是從泵艙頂?shù)脚摰椎纳舷伦呦?，為了避開設(shè)備及其他結(jié)構(gòu)，也會有很多左右走向的管路。

分段、總段合攏縫現(xiàn)場管設(shè)置原則：

（1）如果整路管都是直管且基本沒有支管的情況下，只需要選擇在某個總段的合攏縫處設(shè)置一條現(xiàn)場管即可;

（2）如果整路管子彎頭和支管較多情況下，就要考慮多設(shè)置一些現(xiàn)場管，特別是DN100以上大管很難調(diào)節(jié)，容易出現(xiàn)管口錯位對接不上，需要在更多的總段和分段合攏縫處設(shè)置現(xiàn)場管;但對于DN100以下小管路，僅在總段合攏縫位置設(shè)置現(xiàn)場管即可，即使安裝時發(fā)現(xiàn)無法對接，修改管路也相對容易。

如圖4所示，壓載水排舷外管通徑為DN650，設(shè)計時這路管只在總段和總段之間的合攏縫設(shè)置了一條現(xiàn)場管（管Ⅰ），安裝時發(fā)現(xiàn)分段合攏縫處的兩根管法蘭錯位很大，無法對接，需要把分段合攏縫處的管Ⅱ改為現(xiàn)場管，才能安裝到位。

4? ? ?現(xiàn)場管校裝方法

（1）直接校裝法

直接校裝法就是在校裝現(xiàn)場，直接使用實際管材和法蘭進行校裝，校裝完后搬運出艙進行焊接和表面處理作業(yè)，最后安裝回管路上。此方法主要用于DN100及以下的小管子，因為這些管子通徑小、重量輕，處理起來較為容易。

（2）假管真做法

假管真做法就是在校管現(xiàn)場用臨時材料（主要是法蘭和角鋼）制作成管子的模型框架，再將此框架送往校管場地用實際的管材和法蘭進行真管的制作和表面處理，最后安裝回管路上。這個模型框架稱之為假管，此方法一般用于DN100以上大管，使用臨時材料可以大大減少管子重量，方便校裝和搬運。

假管制作時，首先需要調(diào)整所校管的兩端連接法蘭，以達到與相應(yīng)連接管中心線一致;然后將假管的法蘭、墊片用螺栓與所連接管的法蘭緊固;一組法蘭至少應(yīng)裝4個螺栓，且不應(yīng)少于法蘭螺栓孔數(shù)的一半;螺栓應(yīng)均勻?qū)欠植及惭b，用對角交叉法逐個用扳手緊固;最后量取、切割相應(yīng)規(guī)格的角鋼，將相應(yīng)規(guī)格角鋼在法蘭外圓均布裝配、焊接牢固。

5? ? 總結(jié)

本文通過對泵艙現(xiàn)場管設(shè)置優(yōu)化的探索，總結(jié)出油船泵艙現(xiàn)場管設(shè)置和校裝的一些方法和規(guī)律：

（1）一般情況下連接設(shè)備的一段管都應(yīng)設(shè)置現(xiàn)場管;在確實無法都設(shè)置現(xiàn)場管的情況下，優(yōu)先保證大管，貨油泵泵口位置與泵連接的管子，建議設(shè)置止動碼，第二根管設(shè)置現(xiàn)場管;

（2）現(xiàn)場管長度最好控制在800 mm左右，最短不小于300 mm，最長不超過1 000 mm;

（3）現(xiàn)場管優(yōu)先選用彎管;

（4）分段內(nèi)部管路，一般不需要設(shè)置現(xiàn)場管;但對某路管在剛性限制點較多的情況下，還是需要設(shè)置少量現(xiàn)場管;

（5）分段、總段合攏縫處現(xiàn)場管設(shè)置：如果整路管都是直管且基本沒有支管的情況下，只需要選擇其中一個總段合攏縫處設(shè)置現(xiàn)場管即可;如果整路管彎頭和支管較多，就要考慮在更多的總段或者分段合攏縫處也設(shè)置現(xiàn)場管;

（6）制作現(xiàn)場管時，DN100及以下現(xiàn)場管一般可采取直接校裝方法，DN100以上現(xiàn)場管，一般采取假管真做的方法，以減少管子重量，方便校裝和搬運。

通過此次泵艙現(xiàn)場管設(shè)置優(yōu)化，解決了本船泵艙管路安裝過程中遇到的問題，同時大幅減少了同型后續(xù)船的管路修改返工量，對其他大型油船管路設(shè)計和施工也能起到很好的參考作用。

參考文獻

[1]船舶設(shè)計實用手冊輪機分冊[M].北京：國防工業(yè)出版社，2013.