智能船舶設備通用安裝工藝

蘇 新， 孫有君， 陳紅梅， 劉清江

(大連船舶重工集團設計研究院有限公司， 遼寧 大連 116006)

0 引 言

當前，國家大力提倡智能制造，作為典型制造業的造船行業自然而然地成為智能制造的重要基地。智能船舶，即利用傳感器、通信、物聯網、互聯網等技術手段，自動感知和獲得船舶自身、海洋環境、物流、港口等方面的信息和數據，基于計算機技術、自動控制技術和大數據處理分析等技術，在船舶航行、管理、維護保養、貨物運輸等方面實現智能化運行的船舶[1]。智能船舶至少需具備三大能力：智能感知能力；智能評估、分析、預測和決策能力；智能控制行動能力[2]。這三大能力的實現離不開船舶智能設備的參與。

1 智能船舶設備的組成

智能船舶設備實際包含智能設備和非智能設備兩大類。智能設備是指具有計算處理能力的設備、器械或機器。船舶智能設備包括網絡機柜、服務器、防火墻、交換機、智能網關、磁盤矩陣、工作站、視頻監控設備、不間斷電源及電池柜、配電箱、固定安裝的測量設備、傳感器，以及各種感知或測量探頭、實現數據傳輸和交換的光纜、電纜等。非智能設備是指不能計算處理數據的機械或電氣設備。船舶非智能設備包括主機、發電機、鍋爐、各種泵、甲板機械等。智能設備和非智能設備往往是相互依存的，二者結合才能實現各種智能與非智能的功能。

船舶智能系統設備組成如圖1和圖2所示。

圖1 船舶智能系統網絡中心示例

圖2 船舶智能系統網絡終端示例

船舶智能設備包括柜機、座機、掛機、傳感器等形式。智能船舶的核心基礎是信息處理和網絡技術, 依賴智能系統巨量信息處理能力和高速可靠的數據傳輸能力實現智能功能。除了常規的船體制造和機電設備安裝調試等關鍵技術外，由于智能船舶的智能系統是一個高度集成的大系統，設備呈集成化和網絡化分布，電子設備及電纜的電磁兼容抗擾度決定其在電磁環境下工作的穩定性和安全性，因此智能船舶的制造應充分考慮所有設備、機械及材料在設計安裝方面的堅固可靠、適于海上環境及船上使用，并滿足下列環境要求：環境溫度-25 ℃～45 ℃，相對濕度夏季80%、冬季35%～70%，敏感網絡設備所在機房溫度20 ℃～26 ℃、濕度40%～70%。

2 智能船舶設備的安裝方式

主機、軸系、舵系及一類船舶輔機[3]，由于結構復雜、安裝要求精密度高，必須有專門的設備安裝工藝指導安裝施工。對于二類、三類船舶輔機和其他船舶設備，包括智能設備，在進行固定安裝時，偶爾會有焊接的方式，但大部分是螺栓聯接的方式，具體有4種，如圖3所示。

圖3 智能設備安裝方式示例

當智能設備，比如柜機，采用壁掛式或側撐安裝時，相當于圖3中各圖豎立起來的情況，基座或甲板相當于壁板。在實際船舶中，圖3中的(a)、(b)、(c)3種情況多適用于輪機設備安裝，如應急發電機、各種泵、空壓機等，圖3(d)多適用于智能設備安裝，即設備與基座或甲板直接連接。

3 智能船舶設備的安裝工藝

3.1 輪機設備和箱柜式智能設備的安裝工藝

3.1.1 輪機設備的安裝工藝

輪機設備的安裝工藝涉及焊接墊片、調整墊片的安裝。

焊接墊片在焊接到基座或甲板前應檢查其與基座或甲板是否貼合良好，墊片與基座或甲板間間隙應≤0.08 mm，最大不能超過0.12 mm。焊接后，其上平面應研磨平整，用平板進行檢查，要求著色均勻，接觸面積應該在50%以上。如果有調整墊片，為了方便與調整墊片的研配，焊接墊片上平面應制作成向外傾斜的形式，斜度約1∶100。

調整墊片在固定螺栓未安裝前，應進行著色檢查，要求著色均勻，接觸面積應≥50%，允許的極限范圍≥40%。當與焊接墊片配合使用時，調整墊片應制作成傾斜的形式，斜度約1∶100。

在設備機座與船體基座或甲板上緊前，檢查兩者之間的間隙，如果因為設備機座或甲板本身的質量問題導致間隙過大，機座或甲板和焊接墊片之間可以使用薄金屬墊片進行填充以調整設備水平，但不允許使用半張墊片。

對于既沒有焊接墊片也沒有調整墊片的安裝方式，基座或甲板接觸面應平整，設備就位后，機座的各個支承與基座或甲板之間允許使用不超過3張鋼皮襯墊或銅皮襯墊，但不允許使用半張襯墊。

3.1.2 箱柜式智能設備的安裝工藝

大型箱柜式智能設備，如果采用頂撐或側撐固定，可以比照第3.1.1節的要求進行安裝，如果有專門的圖紙或安裝要求，則按特定要求進行施工。

安裝用的墊圈、螺栓及其鎖緊方式應符合設計圖規定，螺栓的擰緊力矩應符合安裝圖要求。

3.2 輪機設備與管系連接的安裝工藝

輪機設備安裝工作結束后，須進行連接管路的研配工作。錯誤的管路安裝引起的外力作用會導致泵變形，不僅引起振動，而且導致泵的故障，因此排出與吸入側的法蘭連接必須與正確的研配相配，必須避免導致在泵側產生不合理外力，也不能讓泵由于管重量和熱膨脹而產生變形。

輪機設備與管系對中的工藝要求如表1所示。

表1 輪機設備與管系對中的工藝要求 mm

3.3 傳感器的安裝工藝

傳感器是實現船舶智能化的重要工具，其安裝工藝和安裝質量直接影響智能船舶的功能性。

GB/T 7665—2005對傳感器的定義：能感受被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成[4]。傳感器種類眾多，但在智能船舶上常用的僅有振動傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、轉速傳感器等，比較特殊的有超聲波流量傳感器、方位傳感器等。

傳感器的安裝應考慮的因素[5]包括：安全性；故障狀態變化的高靈敏性；測量的可重復性；可接近性；環境條件；成本。不論哪種傳感器，在安裝前都不能私自拆卸、改裝，并應注意保護觸點等敏感部件。安裝傳感器的方法有焊接、粘貼、螺絲擰緊等。安裝傳感器的部位應具有足夠的強度和剛度，基座應堅實，其平整度、水平度和高度應符合設計要求，并干凈整潔。傳感器安裝應牢固可靠，在整個測量過程中不應有任何移動，在整個安裝過程中應輕拿輕放，防止損壞。傳感器安裝時，應注意避開能夠影響傳感器感知的因素。如超聲波流量計安裝，應安裝在流體管線上沒有漆的地方，或脫漆后再安裝。

4 結 語

智能船舶設備中的智能設備與非智能設備，二者相互依存。非智能設備的安裝，主要是墊片安裝方式的選擇和安裝工藝參數的控制；智能設備的安裝，主要落實在箱柜式設備和傳感器的安裝方面。箱柜式設備的安裝，可以比照非智能設備中沒有焊接墊片和調整墊片的輪機設備安裝工藝。傳感器的安裝，首先應保證安裝部位的堅實穩固，排除不必要的干擾，安裝位置、安裝方向、安裝方法應符合設計要求。