淺析船舶管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)

蘇福星 吳杰 裴史帥 黃廣雄

摘 ? ?要：本文通過對船舶管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行分析和總結(jié)，為后續(xù)船舶管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)提供借鑒，提高船舶管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)質(zhì)量和管子加工效率，降低船舶建造成本。

關(guān)鍵詞：生產(chǎn)設(shè)計(jì)；布置；數(shù)據(jù)庫；檢查；管系

中圖分類號(hào)：U664.84?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Brief Analysis on Production Design of Ship Piping System

Su Fuxing， ?Wu Jie， ?Pei Shishuai， ?Huang Guangxiong

（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Co.， Ltd.， Guangzhou 510715 ）

Abstract： This paper analyzes and summarizes the key points of the production design of the ship piping system ， provides reference experience for the subsequent production design of the ship piping system， and aims at improving the quality of the production design of the ship piping system， and reducing the cost of ship construction.

Key words： Production design; ?Lay out; ?Database check up; Pipe system

1 ? ? 前言

船舶設(shè)計(jì)分為基本設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)計(jì)三個(gè)階段，而生產(chǎn)設(shè)計(jì)是直接指導(dǎo)船舶建造的設(shè)計(jì)，其重要性不言而喻。生產(chǎn)技術(shù)是在符合技術(shù)規(guī)格書和船級社規(guī)范等要求的前提下，把抽象的詳細(xì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行形象化，指導(dǎo)船舶建造過程中各部件或單元建造、加工和安裝。它涵蓋船體、鐵舾、通風(fēng)、內(nèi)裝、電氣、管系等專業(yè)，牽涉面廣。本文重點(diǎn)介紹船舶管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)。

2 ? ?前期工作

對技術(shù)規(guī)格書尤其是輪機(jī)部分內(nèi)容和要求進(jìn)行充分的了解，才能知道船東要求造什么樣的船，這樣船舶管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)內(nèi)容才能符合船東要求。其次，需要充分理解詳細(xì)設(shè)計(jì)圖紙（如管系原理圖、設(shè)備布置圖/安裝圖、防火區(qū)域劃分圖），根據(jù)技術(shù)規(guī)格書以及船級社規(guī)范、管系原則工藝文件、分段劃分圖、艙室布置圖等要求，結(jié)合船廠的實(shí)際加工能力和工藝水平，對詳細(xì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行廠化，管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)前期工作，還包括建立基本數(shù)據(jù)庫，將管系、設(shè)備、附件等進(jìn)行定義。

3 ? ?關(guān)鍵點(diǎn)

船舶管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)，不僅要滿足管路系統(tǒng)的功能需求及管路運(yùn)行管理和檢修的便捷性，還要盡量確保管路布局整齊美觀，節(jié)省管路材料，所以要做好船舶管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)，需要重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

3.1 ? 管系總體規(guī)劃

根據(jù)設(shè)備布置和艙室位置及規(guī)范規(guī)則要求等，結(jié)合管系、風(fēng)管、電纜、鐵舾等專業(yè)系統(tǒng)，構(gòu)思管系大概走向和經(jīng)過區(qū)域，進(jìn)行綜合策劃、統(tǒng)籌布置，力求做到最優(yōu)化布置，使管系走向線路短、彎頭或彎管少、支架少且受力均勻，同時(shí)操作空間充足，維修方便。

管系布置一般是沿著艙底、艙壁、艙頂布置，采用分層布置，大通徑管系布置在底層，小通徑管系布置在上層，同一層管系布置在同一高度以便于打支架，而橫向管系和縱向管系宜布置在不同的高度上避免干涉；同時(shí)，宜優(yōu)先布置大通徑管系和靠重力排放的管系，重力管系宜單獨(dú)布置，再布置小通徑管系；鑒于油、水、氣等系統(tǒng)的管子處理工藝不同，盡量將相同處理工藝的管子布置在一起，便于管系穿過結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)時(shí)添加多聯(lián)復(fù)板。

管系布置的總原則是：既不能影響設(shè)備的操作和檢修空間，也不能影響人孔蓋的開啟，更不能影響安全通道和工作通道；同時(shí)要考慮到管系布置的整齊性和美觀性，既要布置緊湊，但也不能影響安裝和檢修。

3.2 ? 管系間距控制

管系布置需做到緊湊美觀，管系之間的間隙不宜過大或過小，需保證管系的安裝空間和檢修空間，尤其是帶閥附件和需包覆絕緣材料的管段，對檢修和操作要求較高，需特別留意。一般來說，相鄰兩根管子或者管子與法蘭、閥門、附件等的間距應(yīng)大于20 mm；相鄰管子法蘭不能并列布置時(shí)，則法蘭間距建議在150 mm以上，以保障法蘭螺栓的安裝空間。如果是需要包覆絕熱材料的管系或閥附件，則需要扣除絕熱材料的厚度；當(dāng)蒸汽、熱水、排氣等熱介質(zhì)管系與電纜平行布置時(shí)，管系與電纜間距應(yīng)大于100 mm；當(dāng)熱介質(zhì)管系與電纜交叉布置時(shí)，則管系與電纜的距離應(yīng)大于80 mm；盡量把電纜布置在蒸汽、熱水、排氣等熱介質(zhì)管系的上方，而且要根據(jù)絕熱包覆說明的要求對熱介質(zhì)管系作絕熱包扎處理；管系與船體結(jié)構(gòu)的距離要適中。如果距離過大，則會(huì)對支架的要求過高，且影響管系的穩(wěn)定性；但距離也不能過小，需保證管系的安裝和檢修空間。一般來說，管系法蘭外壁距離船體結(jié)構(gòu)距離應(yīng)不小于50 mm，如果船體結(jié)構(gòu)需要包覆絕熱材料或者阻尼，還需要扣除絕熱材料或者阻尼的厚度。

3.3 ? 管系布置基本要求

管系布置需考慮管路系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)，最大限度的實(shí)現(xiàn)管路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能，保障船舶持續(xù)可靠地運(yùn)行。同時(shí)，與電氣、鐵舾、通風(fēng)錯(cuò)落有致布置，既要避免相互干擾，又能有效的關(guān)聯(lián)在一起。

（1）靠重力作用運(yùn)行的管系（如疏排水系統(tǒng)、黑灰水系統(tǒng)、燃/滑油泄放系統(tǒng)、溢流系統(tǒng)等）需要設(shè)置一定的傾斜度，實(shí)在無法避免需要設(shè)置水平管段時(shí)，也要盡量減少水平管段的長度；

（2）測深管應(yīng)能測到艙室的最低點(diǎn)，建議靠近艙室吸口附近布置；測深管盡可能豎直布置，因受空間限制而無法豎直布置時(shí)，允許采用小角度的夾角，但需確保測量尺能自由通過；

（3）透氣管應(yīng)布置在艙室的最高處；在艙室外管系走向應(yīng)平直向上，不允許有起伏現(xiàn)象，避免管系產(chǎn)生凝水而堵塞管系，導(dǎo)致艙室透氣不暢而出現(xiàn)危險(xiǎn)隱患；

（4）艙底水、壓載水、燃油、滑油、淡水等系統(tǒng)各吸口管系，應(yīng)充分考慮泵的吸入高度，盡量降低抽吸高度和吸入管系長度，保障泵正常抽吸液體；

（5）布置舷側(cè)管時(shí)，需避開舷梯、救助艇、外板標(biāo)尺等部位；舷側(cè)管應(yīng)盡可能短，舷側(cè)閥應(yīng)布置在人員容易到達(dá)和操作的地方；

（6）液位遙測傳感器的布置應(yīng)遠(yuǎn)離介質(zhì)運(yùn)動(dòng)劇烈的地方，如艙室吸口附近，避免吸口附近液體紊流作用干擾測深數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；

（7）電纜、管系和通風(fēng)管避免多層次的重疊，當(dāng)遇特殊情況不可避免時(shí)，其布置順序自上而下為：電纜，管系、風(fēng)管，并保證艙室凈高度滿足規(guī)格書和設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。

3.4 ?管系穿過結(jié)構(gòu)基本要求

管系穿過結(jié)構(gòu)時(shí)，控制管系開孔與結(jié)構(gòu)焊縫的距離。一般來說，管系開孔與結(jié)構(gòu)焊縫的距離應(yīng)大于50 mm，實(shí)在無法避免時(shí)可將開孔中心直通結(jié)構(gòu)焊縫中心；管系不應(yīng)通過結(jié)構(gòu)強(qiáng)骨材，避免破壞結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，也不宜通過厚薄板焊縫處；管系穿過結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)方式有兩種情況：管系穿過水密壁時(shí)，對結(jié)構(gòu)采用復(fù)板或者套管進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)；管系穿過非水密艙壁時(shí)，對結(jié)構(gòu)采用加強(qiáng)圈或者復(fù)板或者套管進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

3.5 ?布置閥門和附件注意事項(xiàng)

閥門和附件布置，首先需考慮閥門和附件的特性，不僅要滿足操作和維修的要求，更要能實(shí)現(xiàn)閥門的設(shè)計(jì)功能。截止止回閥、板式止回閥只能水平向上安裝，不允許側(cè)裝、倒裝；截止閥、球閥、蝶閥等可允許側(cè)裝、倒裝，以方便操作為準(zhǔn)；閥門盡量布置在花鋼板以上，靠近艙壁或者舷側(cè)，以方便操作，同時(shí)閥門全開時(shí)不能影響安全通道和工作通道；如果閥門布置在花鋼板下面，需保證當(dāng)閥門全開時(shí)手輪不碰花鋼板；如果閥門布置于甲板反頂時(shí)，若距離花鋼板大于1800 mm，則需在艙壁處安裝直梯，以便于閥門的操作和檢修；對于附件的布置，尤其是泥箱濾器的布置，因使用較為頻繁，一般布置在人員較易到達(dá)的地方，同時(shí)盡量不要在閥門和附件上方布置管系。

3.6 ? 管系完整性和準(zhǔn)確性檢查

管系初步布置完畢后，為了避免遺漏或者布置錯(cuò)誤，需對管路系統(tǒng)進(jìn)行完整性和準(zhǔn)確性檢查。完整性檢查包括：閥門、附件、儀器儀表、管系等是否有遺漏；閥門、附件、儀器儀表、管系等的材質(zhì)、規(guī)格、安裝位置、安裝型式是否正確，設(shè)備接口位置及接口規(guī)格與管系是否匹配。然后把檢查結(jié)果登記造冊，并根據(jù)檢查結(jié)果修正管系模型。

3.7 ? 管系斷管基本要求

管系斷管是船舶管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)中重要的一環(huán)。斷管的合理與否，直接關(guān)系到管子的制作和安裝：斷管太短，管子制作成本和安裝成本較高；斷管太長，安裝不方便，單根管子長度一般控制在2～4 m之間；對于DN40以上的管子，在不受空間限制的安裝場所，單根管子長度可加大到6～8 m，以減少管子根數(shù)，降低管子安裝成本；單根管子不宜超過兩個(gè)彎頭或彎管，便于管子制作和工藝處理。管子的彎曲或彎頭角度宜采用30°、45°、60°、90°且盡量靠近管端，方便處理焊縫，特別是滑油日用系統(tǒng)、啟動(dòng)空氣系統(tǒng)和燃油日用系統(tǒng)，務(wù)必保證每條焊縫可見和可以打磨處理。對于設(shè)置支管的管系，支管宜設(shè)置在管端，便于焊縫處理；但不得影響管子裝拆，同時(shí)支管長度不宜過長，一般控制在主管半徑再加100～150 mm之間；對于帶異徑接頭的管子，異徑接頭宜設(shè)置在管端，便于管子工藝處理，其大頭可直接與法蘭焊接；分段內(nèi)的管子，斷管時(shí)不能超出分段，以免影響分段的搭載；分段與分段之間、總段與總段之間、設(shè)備接口需設(shè)置調(diào)整管，調(diào)整管長度宜控制在600～1 200 mm之間；對于防火等級大于A0的艙壁，斷管時(shí)需保證穿艙件兩側(cè)的長度宜大于450 mm，若因特殊情況不可避免時(shí)，需保證穿艙件的總長度大于900 mm。

3.8 ? 管系支架布置基本要求

管系支架的布置，總體上是為了固定、支撐管系，避免因船體振動(dòng)而造成損壞。一般管系的支架間距選擇2～3 m，小通徑管子支架間距可小一點(diǎn)，大通徑管子支架間距可大一點(diǎn)；管系轉(zhuǎn)彎處，由于受到管系內(nèi)介質(zhì)沖擊較大，所以管系振動(dòng)較大，可適當(dāng)增加支架固定。支架安裝的位置，一般宜固定在結(jié)構(gòu)強(qiáng)骨材上，（如橫梁、扶強(qiáng)材、桁材、球扁鋼上），若遇特殊情況只能布置在結(jié)構(gòu)普通艙壁時(shí)，支架端部需增加墊板予以補(bǔ)強(qiáng)；對于管夾，則需根據(jù)管系材質(zhì)性質(zhì)進(jìn)行選取。管夾有輕型、普通型、特種型之分，一般來說：薄壁鋼管或銅管可選擇Qa輕型管夾；普通碳鋼管宜選擇Pa普通型管夾；普通輸送熱介質(zhì)管系可選用Ta普通型管夾；精密碳鋼管和銅管可選擇Tc型特種管夾；對于特殊管系，如排煙管系，由于運(yùn)行溫度可達(dá)300 ℃～400 ℃，管系變形較大，宜選擇彈性吊架。大管徑排煙管系則選擇重型彈性吊架，小管徑排煙管可選擇輕型彈性吊架；對于支架的選取，有單腳I型、單腳T型正/反接、單腳內(nèi)/外L型、雙腳I型、內(nèi)龍門背接/直接、外龍龍背接/直接、雙腳內(nèi)/外L型等，也可以由多種型式的支架拼接成組合支架，最終的選擇型式需根據(jù)管系的安裝位置及周圍環(huán)境條件等因素確定。

3.9 ? 管系干涉檢查

管系干涉檢查，就是檢查管路是否存在碰撞現(xiàn)象，包括管路與管路、管路與船體結(jié)構(gòu)、管路與電氣、管路與鐵舾件、管路與風(fēng)管等之間的碰撞。進(jìn)行該項(xiàng)工作時(shí)，需要把各專業(yè)的文件調(diào)用齊全，對于干涉的管路，要及時(shí)做好調(diào)整，消除管路干涉現(xiàn)象。

4 ? ?結(jié)語

要做好船舶管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)，不但要求設(shè)計(jì)師具有熟練的軟件操作技巧，更要掌握管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，對詳細(xì)設(shè)計(jì)圖紙、規(guī)格書、船級社規(guī)范等有充分理解，還需要加強(qiáng)本專業(yè)之間、本專業(yè)與其它專業(yè)之間的溝通與協(xié)調(diào)，才能造出一艘船東滿意、合乎規(guī)格書和規(guī)范要求的船舶。

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