雙機艙管路布置要點

袁世進，楊榮鋒

(江蘇熔盛重工有限公司，江蘇 南通226532)

設置雙機艙的船舶是為了滿足《鋼制海水入級規(guī)范》中DP的要求，在布置機艙管路的時候，不僅要掌握管路的分布規(guī)律，同時也要熟悉管路施工的工藝及其處理方法。

“海洋石油201”為深水鋪管、起重兩用船，該船采用全電力推動，錨泊+動力定位，最大作業(yè)水深達3 000 m。該船對動力定位系統(tǒng)的要求為:在鋪管作業(yè)時須滿足DP-2的要求;在起重作業(yè)時須滿足DP-3的要求。

《鋼制海水入級規(guī)范》中(以下簡稱規(guī)范)對DP-3的說明為:安裝有動力定位系統(tǒng)的船舶，在出現(xiàn)任一故障(包括由于失火或進水造成一個艙室的完全損失)后，可在規(guī)定的環(huán)境條件下，在規(guī)定的作業(yè)范圍內(nèi)自動保持船舶的位置和艏向。

1 重要艙室的布置

“海洋石油201”船共設有2個機艙、7個推進器間、4個高壓配電間。2個機艙前后布置，中間是2個主配電室，所有艙壁A60分隔。2個機艙都設置了相應的泵艙、分油機室和集控室。7個推進器間對稱布置，在每個推進器間或者相鄰的區(qū)域設有單獨的變頻變壓器間為推進器供電。艙室布置見圖1。

2 管路系統(tǒng)布置的特殊性

2.1 推進系統(tǒng)

圖1 機艙和推進器布置示意

該船7臺推進器從船艏到船艉布置在7個不同的位置。其中布置于船艉的1#和2#推進器為主推進器，推力方向可360°全回轉(zhuǎn)，為動力定位和航行兩用。3#、4#、5#、6#、7#推進器為可伸縮全回轉(zhuǎn)式推進器，專用于動力定位，在航行時收回以減少航行阻力。因為每臺推進器都由單獨的電機驅(qū)動，所以每臺推進器都配有滑油子系統(tǒng)、液壓油子系統(tǒng)、壓縮空氣子系統(tǒng)和冷卻淡水子系統(tǒng)。在布置管路的時候要使其位于各個推進器間，形成幾個獨立的小系統(tǒng)，各個推進器之間互不干涉。其中壓縮空氣子系統(tǒng)和冷卻淡水子系統(tǒng)需要由機艙提供壓縮空氣和冷卻水，每臺推進器的壓縮空氣和冷卻水都有主用、備用兩套管路。其中5#、6#、7#推進器由前機艙主供，后機艙作為備用;1#、2#、3#、4#推進器由后機艙主供，前機艙作為備用。主用的管路都走主甲板以下進入推進器間，備用的管系都走主甲板以上進入推進器間，主甲板的防火等級為A60。根據(jù)以上分析不難看出，推進器系統(tǒng)及其各個子系統(tǒng)均能符合DP-3的要求，即:任何一個艙室失效(失火或水淹)都不影響整個動力定位系統(tǒng)的工作。

2.2 主發(fā)電機及其輔助系統(tǒng)

按電力負荷分析計算，3臺主發(fā)電機一起工作時可以滿足起重狀態(tài)下的DP-3動力定位要求。2個機艙分別設有為主發(fā)電機服務的啟動空氣子系統(tǒng)、滑油凈化子系統(tǒng)、燃油凈化子系統(tǒng)、海水冷卻子系統(tǒng)、主發(fā)電機冷卻水子系統(tǒng)、輔助設備冷卻水子系統(tǒng)等。這些子系統(tǒng)都位于相應的機艙區(qū)域，兩個機艙區(qū)域之間有A60分隔，符合DP-3的要求。另外，1#機艙的燃油輸送子系統(tǒng)、滑油輸送子系統(tǒng)、日用空氣子系統(tǒng)分別通過連接管和2#機艙的燃油輸送子系統(tǒng)、滑油輸送子系統(tǒng)、日用空氣子系統(tǒng)相連，連接管穿過A60艙壁，在艙壁兩側(cè)各設有一個隔離閥，這樣既滿足了DP-3的要求，又可以在單個子系統(tǒng)失效的情況下使用另一個機艙對應的子系統(tǒng)做備用，提高了該船的生存能力。從圖1可以看出，任何一個機艙發(fā)生失火或水淹都不會影響另一個機艙正常工作，提供的功率輸出仍能滿足動力定位所需的功率要求。

3 管路系統(tǒng)布置的常規(guī)要求

3.1 可靠性

機艙的管路系統(tǒng)大多與船舶生命力有關(guān)，確保這些系統(tǒng)的可靠性，是管路布置中首先要注意的問題。無論以何種形式完成管路布置，都必須是不降低系統(tǒng)的工作性能;必須按照船舶建造規(guī)范(所入船級社規(guī)范)及掛旗國當局的規(guī)定處理好各個管系的敷設位置，使管路在非常情況下產(chǎn)生破損的可能性降到最低限度。例如，鋪管船的壓載系統(tǒng)，設置了2個機艙，任何一個艙室失效(失火或水淹)都不影響整個動力定位系統(tǒng)的工作。滿足DP3對失艙的要求，對系統(tǒng)的可靠性要求可以說更加嚴格。

首先，本船對壓載系統(tǒng)的要求是:使船舶在作業(yè)時保持工作吃水，在起重機工作時作為動態(tài)壓載調(diào)平系統(tǒng)。簡單地說，就是通過海底門，用泵把船舷外的海水抽到壓載艙里;同時也能反向把海水從艙里抽出排海，而且左右壓載艙的水能相互調(diào)撥。根據(jù)規(guī)格書的要求，壓載水系統(tǒng)的排量是基于在6 h內(nèi)將船從航行吃水壓載到滿載水線狀態(tài)，而且在4 000 t起重機，從左舷至右舷回轉(zhuǎn)180°及起重3 500 kN全回轉(zhuǎn)狀態(tài)下，壓載系統(tǒng)能夠30 min完成壓/排水操作。所以在壓載管形式以及管徑選取上會有很大的挑戰(zhàn)。

壓載管形式一般有支管式、總管式和環(huán)形總管式。針對本船壓載艙多的特點(共有30個壓載艙)，綜合考慮沒有采用任何單一的形式，而是采用了一種更特別的壓載形式:即環(huán)形總管加支管式，這樣可以快速抽排水，而且總管環(huán)形布置在2個機艙內(nèi)，各設兩臺壓載泵，充分滿足了DP的冗余要求，而且也提高了管材的利用率。

在管徑選擇方面，為了滿足上述壓載系統(tǒng)的要求，通過計算，選擇了通徑1 m的總管。如此大的管子在放樣時無疑會是一個難點。結(jié)合海底門的位置確定總管的高度，盡量減少彎頭的使用。對于大部分場合應該沒有問題，但是在壓載泵進出口的附近難免會有沖突。那么此時必須考慮泵的維修空間以及閥的操作維修方便，在這里采用雙排上下布置的方式，排出口貫穿艙室頂部。這又帶來了新的問題，即在試航時發(fā)現(xiàn)壓載管外壁有凝水，對此只能采取外部保護的方法進行處理。所以像這種特殊的船舶，在設計初始就要考慮機泵艙管路凝水問題，必須包扎隔熱材料，充分保證管路的可靠性。

3.2 條理性

管路布置應經(jīng)緯分明、造型簡潔，如條件允許，應對管路進行集束排列，基本形式有:①直線并列式;②垂直-水平并列式;③轉(zhuǎn)折并列式。

常見的管子排列有以下幾種:①豎向排列;②橫向列排;③交叉排列;④斜向排列。

3.3 方便性

在管路布置時，應考慮操作靈活方便，管路附件要顯明易見，特別是閥件的具體位置及布置形式要便于操縱及維修。對于底部布置的管路，閥件的高度以不需操作人員過度彎腰即能作開啟和關(guān)閉為佳;對于空間管路的閥件高度，以閥的操縱手輪離地面(甲板)1 800 mm左右為好;管路沿頂、壁布置時，閥件的閥桿應向壁面外側(cè)下方傾斜一角度。

一般認為閥件最佳布置形式是相對集中、對稱布置。這將使操作人員容易熟悉閥件的位置規(guī)律，形成操作習慣。任何一組裝置系統(tǒng)的所屬管路閥件，應盡可能地集中在該裝置周圍或某一機電設備的周圍。如有相同的兩組以上的裝置系統(tǒng)或機電設備，則每組的閥件布置形式及其與設備之間的相對位置，應盡可能對稱。