探討船舶管系生產設計經驗

張廣新 肖廣禹 張智慧

摘 要：在船舶建造中，工程最大的是船體建造，其次是船舶管系的制造和安裝。據統計，管系的設計與生產，約占整個造船工程的8～12%。而管系設計人員的能力和設計水平直接決定著管系生產設計圖紙的質量。如何提高管系的設計質量，是擺在從事管系生產設計技術人員面前的一個嚴峻問題，為此需要對海洋工程船典型管路系統的設計方法及注意的問題進行探討。

關鍵詞：海洋工程船;管系設計

一、海工船管系特點

海洋工程船是為離岸作業提供服務的一系列船舶的統稱。海洋工程船能為海上石油工程提供多種特點的作業服務，通過管道運輸散裝水泥、泥漿、淡水、鹽水、燃油及生活用品，同時還具有一級對外消防滅火作業能力、海面消除油污作業能力。

從設計的角度來說，船體積?。ùL不超過90m，型寬不超過20m），管路系統多且復雜;大量采用不銹鋼材質管，管子的安裝和焊接難度大;液壓系統管子制作要求高，安裝調試難度大;部分系統管路采用精密無縫鋼管;上建灰黑水系統管路采用PVC或薄壁不銹鋼管（BLUCHER）管子替代碳鋼管;相比散貨和集裝箱船除船舶系統和動力系統外增加了貨物系統。

二、管系設計物料數據分析

1.船舶管系設計物料數據。船舶管系設計物料主要分為三大類：管件、附件和閥件。我們在船舶管系設計的過程中主要統計它們的材料、數量、標準號等相關的設計物料信息。

船舶管系設計的主體是管件，管件具有種類多、數量多等特點，我們在統計物料信息時候要分類統計。閥件在船舶中是用來控制管系中的液體流量的，種類繁多，具有相當重要的地位。船舶管系附件大多數是緊固作用，用來緊固管件和閥件的標準件，數量龐大。主要有空調通風附件、空調通風附件、生活供水，通艙管件及其它附件等。

在船舶管系的設計階段，對于管件、閥件和附件，我們需要統計它們的件號、系統件號、標準號或圖號、名稱、通徑、材料名、重量、備注、數量物料信息，這些零件又會生成單個系統，如主輔機系統、冷卻系統、機艙蒸汽系統等等。這三類物料擁有各自不同的用途，需要我們分類統計和處理以及排序，如果是人工操作，非常浪費時間，降低生產效率，延長整個設計周期。

2.船舶管系設計物料數據管理。管系數據管理包含了管件數據管理及閥件數據管理，管件數據管理包含管件的裝配的類型、名稱、材料、規格、彎管情況等信息。管件下又包含了管材和附件信息。管系數據管理將從TRIBON中基本的小票、管支架及閥件信息，并可以根據舾裝零件信息管理模塊中保存的數據，方便管裝所有的托盤（內場或外場）的生成。

三、海工船管系生產設計要領

1.泥漿系統設計要領。泥漿系統是一種新型貨物輸送系統。用于平臺船向鉆井平臺以及采油平臺提供泥漿，或者將平臺上不用的泥漿回收送到岸上處理。系統由泥漿艙和泥漿泵及相應管路組成。

（1）泥漿貨物管系均采用對接焊，不允許采用法蘭連接，除連接閥件、附件外貨物管路上允許的少量的使用船級社形式認可的適合泥漿貨物管系的接頭。（2）泥漿艙的出口閥應直接安裝在泥漿艙艙壁上。如果不可行，可設置一段加厚的短管（壁厚按舷側管標準），且短管長度不能超過1.5倍管子外徑。（3）由于管路通常為II級管，采用對接焊連接管路需拍片報驗，為減少焊接及拍片的工作量，管路盡量放長。（4）泥漿管（II級）穿艙必須采用保護套管形式。（5）對于泥漿系統II級管接閥的法蘭選用對焊GB2504鑄鋼法蘭或GB10746對接焊法蘭。法蘭要求帶船檢證書。

2.干貨系統設計要領。干貨系統是海洋工程船最重要的物料運載系統之一，主要為海上平臺供應鉆井所需要的粉狀物料，又稱作散料輸送系統。系統由干貨罐、空壓機、空氣干燥器等組成。

（1）干貨系統注入、排出管路的彎曲半徑至少為5D，透氣管路的彎曲半徑至少為3D。（2）安全閥釋放管應伸到露天安全區域并遠離通風口。（3）干貨管路應避免通過機器處所（機艙區域）。（4）接至清潔灰罐的噴射泵進口管直段需滿足1m，出口需0.5m。

3.對外消防系統設計要領。該系統是用來對其它船舶或平臺及設施進行滅火的系統。一般組成設備有：對外消防泵、泡沫比例混合器、水/泡沫組合消防炮、水炮及甲板消防站組成。

（1）消防炮進口異徑接頭到消防炮進口距離不超過一米。（2）進泡沫噴射泵之前應有至少半米的直管段，出泡沫噴射泵之后應有至少一米的直管段。（3）對外消防泵出口設置的消防閥布置時盡可能離泵的出口近。且在該閥之后管徑需立即變大，以減少管內流阻。（4）該系統墊片選用不銹鋼金屬纏繞石墨墊片。

4.貨物燃油系統設計要領。由貨物燃油泵、油艙和相應管路組成。系統可實現燃油的注入排出，所有貨油艙之間的調駁，以幫助調整船舶浮態。

（1）燃油管不能通過或者終止于居住區域。（2）燃油管系應遠離發動機排氣管或其他易著火源。（3）二級材質的管路上的附件需要帶船級社的型式認可證書。管子穿艙件選用保護套管形式。

四、海工船管系生產設計改進內容

1.優化區分建造階段。原區分不夠詳盡，施工指導深度不夠，為此重新梳理優化區分階段，更加符合船廠實際。

P：船裝/機裝管系;F：船裝鐵舾;M：機裝鐵舾;E：電裝;A：居裝分段號XXXP：左舷;XXXS：右舷;XXXC：跨中位置T：甲板上部;U：甲板底部;F：艙壁前;A：艙壁后;D：其它階段A：預埋;B：翻身前;C：翻身后;D：其它;U：單元。

2.擴大舾裝件船體化。原有船舶舾裝件通常在船體分段完成后由舾裝工種人員安裝焊接工作，增加了工序、施工難度及二次污染。根據現代造船模式，提前安裝工序，可在船體分段裝配階段就由船體工種完成焊接安裝，大大提高施工工藝性和縮短建造周期，如將以下舾裝件船體化：主機吊梁、機艙甲板護圈、人孔蓋底座、各種標記、電纜護圈、大型設備底座、各種吊耳。

3.持續工藝改善，提高施工條件，降低成本。（1）機艙斜梯格柵踏步制作困難，變換為花鋼板，降低制作難度和制作單價。（2）船體傾斜部位雙層底的加熱盤管布置的松散，降低了加熱效率，沿著外板傾斜布置，可提高加熱效率。（3）原舾裝件在安裝焊接區域涂裝或鍍鋅，造成焊接性不佳，而且現場焊接時會產生有毒氣體。改善后取消舾裝件的安裝焊接區域的涂裝或鍍鋅，不僅焊接性改進，而且也不會產生焊接氣體，大大改善了現場工作環境。（4）設計羊角滾輪時，根據基本設計圖上標記的尺寸進行余量制作后，現場調整施工，大大增加了施工時間。進行培訓易于理解的無余量設計方法，羊角滾輪采用無余量設計，減少現場切割及調整時間。（5）考慮到導纜器基座形象，系泊繩直接碰到外板，不僅造成繩子的磨損，也會對船體造成破壞。基座的頂板延長到船體末端，防止系泊繩直接碰到船體，減少繩子的磨損，保護船體。（6）作為連接每個甲板左右舷主管的艙室排污支管，由于甲板高度較高，應該要給傾斜，但是此次船型艙室甲板高度較矮，若給傾斜，排出效果不佳。改成從甲板上直接下泄放管系，可以減少管子數量，便于安裝，以及減少傾斜的管子和其它管子干涉的現象，使設計簡單化。

五、結語

海洋工程船體積小，系統特殊復雜且功用多。在管系設計上的難度要強于普通散貨船和集裝箱船，因此對于從事管系生產設計的技術員的設計能力要求高，在滿足系統原理要求的情況下如何合理的布置管路，對于船的整體建造進度起著決定性作用。只有設計人員掌握了海工船管系設計的要點，不斷的積累設計經驗，才能最終制造出令船東滿意的產品。

參考文獻：

[1] 肖文偉.海洋工程FPSO改造生產設計關鍵環節研究及應用[D].華南理工大學，2013.

[2] 賴國棟.海洋工程船散料輸送系統輪機生產設計[J].廣東造船，2011，30（02）：64-68.