海洋工程船散料輸送系統(tǒng)輪機的生產(chǎn)設計

邢劍輝

（南通斯達瑞船舶設計有限公司，江蘇 南通 226000）

海洋工程船是為海上石油開采辦事的工程幫助船，散料輸送系統(tǒng)是海洋工程船最重要的物料運載系統(tǒng)之一。其使用氣固兩相流的技術，實現(xiàn)粉狀物料在岸上基站、海洋工程船與海上平臺間進行長距離、密閉的高效輸送作業(yè)，為海上平臺供應鉆井所需要的粉狀物料。

對全船的生產(chǎn)設計而言，散料系統(tǒng)輪機的生產(chǎn)設計，具有重要的影響。散料輸送系統(tǒng)的輸送介質(zhì)，主要有水泥、重晶石粉、石灰石等等，氣固兩相流態(tài)化理論，是粉狀物料氣力輸送技術的基礎。

1 散料輸送系統(tǒng)簡介

1.1 散料輸送系統(tǒng)的作業(yè)原理

散料輸送系統(tǒng)，是應用氣固兩相流的技術，將空壓機提供的壓縮空氣的壓力能變?yōu)閯幽埽M行長距離、密閉的高效輸送作業(yè)，達到預期的輸送目標。散料輸送系統(tǒng)作業(yè)方式，分為裝貨作業(yè)和卸貨作業(yè)，船上壓縮機不僅為整個過程提供動力風源，還兼顧助吹和壓縮空氣掃線的功能。

1.2 散料輸送系統(tǒng)的組成部件

海洋工程船的散料輸送系統(tǒng)一般由散料儲存罐、空壓機及冷干機、流程管線、管線閥門遙控系統(tǒng)、監(jiān)測和操控設備等部分組成。輸送機由驅(qū)動裝置拉緊裝置輸送帶中部構架和托輥組成輸送帶，作為牽引和承載構件。冷干機主要負責空氣壓縮后的冷卻、干燥。除進行純粹的物料輸送外，還可以與各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)流程中的工藝過程的要求相配合，形成有節(jié)奏的流水作業(yè)運輸線。

2 輪機的生產(chǎn)設計

2.1 設備的部署及安置

（1）散料罐的部署及安置。船用散料罐，是海洋石油平臺服務的三用工作船舶散料輸送系統(tǒng)的主要設備，一般由上部封頭、下部封頭、人孔、支腿、進氣口、排氣口、進料口、出料口、安全閥、壓力表等接口組成。當罐內(nèi)物料經(jīng)過特定的氣化元件加注一定量的壓縮空氣，實現(xiàn)粉狀介質(zhì)在平臺供應船和海上平臺間的高效與無損耗傳輸，從而實現(xiàn)船舶遠距離及高速度連續(xù)作業(yè)，確保海上油田開采和勘探的長周期、滿負荷以及安全的連續(xù)運行。

散料罐的部署，一般采取沿船主方向縱向部署，工程船一般是在船艏和船艉各布置兩個散料罐。在部署散料罐時，我們要根據(jù)船舶的具體情況進行設計，要對罐體高度、外徑、容積、結構強度、開孔位置、管口方位等問題，逐一確定，以確保結構安全的同時，達到最佳裝載效果。

一些工程船舶，會采用沿船寬方向橫向部署散料罐，這些散料罐的罐體容量較小，以使罐體緊靠甲板開口護圈，不致于造成太大間隙。散料罐的合理布置，可以避免管節(jié)用彎頭連接后焊接處管內(nèi)毛刺對進、出料的影響，提高進、出料效率。

（2）空壓機及冷干機的部署。海洋工程船散料輸送系統(tǒng)的冷干機與空壓機，一般緊鄰部署，也可分開部署。集管式散料系統(tǒng)壓縮空氣管，采用總管式，配置2 臺空壓機，1 臺冷干機。一般用途空壓機，按國家標準規(guī)定，排氣壓力為0.7 MPa，如果高于或低于此壓力，即屬非標準特種空壓機。

冷干機的氣液分離，采用旋風分離與不銹鋼絲網(wǎng)捕霧有機結合的氣液分離器，具有氣液分離效果徹底、避免水份的二次蒸發(fā)與確保冷干機的干燥效果的重要作用。海洋工程船的首尾散料罐，分別用1臺空壓機及冷干機供氣。空壓機及冷干機的管端接口，一般設置在設備的一側，在設備的管口一側預留600 mm 左右的接管空間。

2.2 管系部署及管系附件配置

（1）工作管系部署。船舶管系是用來輸送和排除船舶工質(zhì)的管路、機械設備、器具和檢測儀表等設備的統(tǒng)稱。海洋工程船舶管道因其種類繁多，數(shù)量龐大，其設計是制約造船行業(yè)生產(chǎn)效率的關鍵因素。

散料輸送系統(tǒng)的管路，因其輸送介質(zhì)的特殊性，部署將依照一定的原則。散料系統(tǒng)管路容易引起粉塵污染，少量的輸送介質(zhì)會隨著排空管內(nèi)的空氣排出，所以散料排空管路一般需引至尾甲板。當管路中出現(xiàn)溫差時，形成實質(zhì)的結垢而阻塞管路，輸送料管部署時應盡量避免穿過液艙，設計時要考慮到盡量讓管路部署在人易于接近的地方，不可以設計成死管，以方便維護。

螺旋輸送機主要用于輸送水泥、粉煤灰、礦粉等粉狀、微粒狀等散狀物料，不宜輸送粘性大、易結塊、纖維等原料。輸送料管在尾甲板上的部署一般分前后兩個部位。

（2）遙控閥門控制空氣管系部署。氣動遙控磨料閥調(diào)節(jié)閥門，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)噴砂操作時磨料的流量。

散料系統(tǒng)的作業(yè)操控，是在駕駛室遙控操縱，輸送料管上的控制閥門一般都采用氣動遙控閥門。現(xiàn)在常用的氣動遙控閥門，有集成式和分體式兩種。

擺動液壓馬達是一種輸出軸作往復擺動的液壓執(zhí)行元件。其最突出的優(yōu)點，是無需任何變速機構，就可使負載直接獲得往復擺動運動。

分體式的遙控閥門，故控制管系部署較多，且占用空間較大。氣動遙控磨料閥，徹底解決了磨料的堵塞；同時可保持間數(shù)噴砂時間，噴砂缸不泄壓，提高加工品質(zhì)，減少壓縮空氣和磨料的損耗。

集成式閥門氣動執(zhí)行機構和控制電磁閥，全部集成在閥上，遙控閥上僅安置氣動執(zhí)行機構，各個遙控閥的換向電磁閥，則單獨集成在專門的電磁閥箱內(nèi)。噴砂作業(yè)時，噴砂工人利用電控開關向進氣閥和常閉型磨料閥發(fā)出控制信號，磨料閥中的強力彈簧在壓縮空氣的作用下被壓扁，流量調(diào)節(jié)管打開，噴砂作業(yè)開始。遙控閥門工作壓力若與機艙自動控制氣源壓力相差較大，需設置帶減壓閥及氣水分離器的氣源板。

（3）管系附件配置。輸送料管管系附件的配置上，要應用活接頭，管路上宜采取小角度彎頭，其半徑可以擴展至無限大，還要采用的是非鍛打方式，表面不變形，在精尺寸的基礎上稍放余量就行，節(jié)省材料，保證管路的密封性。

風管上設置的調(diào)風門或防火風閘，應便于員工操作，控制空氣管系的中間連接接頭，采用卡套接頭，方便于施工與維護。

3 設計工藝難點

3.1 管子的彎模要求

管系設計要以最快的速度和最完整的狀態(tài)，滿足平臺、船塢與碼頭的需求，保證單元、分段和總組的完整性。圓形管子的彎曲模具結構，需要借助彎管機去完成，在凸凹模上分別開與圓管半徑一致的半圓槽。為保證散料輸送的順暢，輸送料管及罐體排空管均要求采用6 倍管通徑以上彎曲半徑，要避免那種過大的圓弧、任意曲線、復合彎以及大于180°的圓弧等。

管子的彎模里面，最主要是需要管子內(nèi)徑的芯棒，芯棒是連在一串的，根據(jù)兩邊的夾模來決定長度，但芯棒連在一起是可以活動的，有個角度的，芯棒的中間是用鏈條連接起來的。

管系設計彎管工藝，考慮采用中頻彎管機熱彎，以減少管子彎曲內(nèi)應力。當管子直徑增大時，為了防止彎管的橢圓度增大，應使用芯棒。

當管子被拉著向前時，由于芯棒作用，管子中心線外部的材料在切點處將被支撐，產(chǎn)生拉伸，以保證其形狀和不癟。一根管子上采用同一個彎曲半徑和同規(guī)格管子的彎曲半徑，使其標準化，這是機械化和自動化代替手工勞動的必然結果，也是設計適應先進的加工工藝，和先進的加工工藝促進設計兩者的結合。

3.2 復雜管系的制作工藝

散料輸送系統(tǒng)的輸送總管，可以采用一種雙三叉管的型式，這種雙三叉管結構簡單，運行、安裝與維修都很方便，節(jié)省能量，操作安全可靠。但是此雙三叉管是散料輸送系統(tǒng)管系制作工藝中的難點。在具體設計中，我們先按尺寸制作總管，然后按實際尺寸彎制兩支管，比照總管，在總管上開與支管相貫的坡口開孔，最后進行修割與焊接。

4 結束語

我國的船舶管系制造與日本、韓國相比，還有一定差距。散料輸送系統(tǒng)各設備之間有機地結合，由各種不同的工藝管路、閥件、傳感器、儀表等有效連接成一個完整的工作體系。散料系統(tǒng)的管路在生產(chǎn)設計中，應優(yōu)先部署。流程管系主要由進料管、出料管、透氣管、供氣管、安全閥卸放管、助吹管組成；在各管路上安裝有相應的電控氣動閥和電控比例閥；布置在后駕駛臺的遠程控制系統(tǒng)，能監(jiān)測和操控各設備運行。

[1]謝 非.船舶建造生產(chǎn)設計及管理技術研究[D]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2010.

[2]呂志勇.長興造船廠生產(chǎn)流程優(yōu)化研究[D].大連：大連理工大學，2008.