船舶管路綜合布置要點和運用

胡阿永

（福建船政重工研發設計院技術二部，福建 福州350502）

船舶作為水運交通工具的重要組成部分，是我國交通網絡體系的重要構成內容，自船舶誕生以來，不論是在民事應用、工業經濟發展，還是在軍事方面，船舶都有著不可忽視的重要價值，對人類社會有著重要意義。近年來隨著船舶制造企業的快速進步與制造技術的不斷發展，船舶建造技藝愈發成熟，能有效保證船舶建造質量，且得到了諸多實踐肯定。但在船舶實際應用過程中，關于管路綜合布置與優化在提升船舶生產速度、提高船舶應用效率等方面的研究較為缺乏，因此，本文對船舶管路綜合布置要點的探討及其實踐運用的研究也就具備重要理論意義和現實價值。

1 船舶管路綜合布置的作用

對船舶工程而言，管路是否正常工作直接關系到整個船舶運行體系的安全性和可靠性，船舶管路布置也就成為船舶生產工藝中的重要環節。由于船舶管路由大量的管道和網線組成，處于既分散又相互緊密聯系的系統中，分散排布于整個船舶系統的動力裝置及其附屬設施設備中，科學合理地對船舶管路工程進行綜合排布，有助于船舶管路系統提前加工及高效率組裝，有利于人力資源的快速降低和船舶生產周期的大幅度縮短，提升船舶制造效率。同時，船舶管路的綜合布置，能夠有效將船舶管道系統與其他系統緊密結合，發揮船舶自身性能。

2 船舶管路綜合布置要點

2.1 布置準備。在對船舶管路進行綜合布置前，準備工作必不可少。設計人員應仔細分析船舶建造規格書，了解船舶需求及規格書中的注意事項。仔細分析船舶相關輪機系統圖紙，相關布置圖紙、設備資料及船體的基本結構圖紙。確保對船舶系統及船體構造有著深刻認知與了解，能夠熟悉船舶管路綜合布置過程中的各項原理結構和內部裝置圖，能熟悉相關圖紙及船舶工程施工技術規范，能高效率收集船舶管路附件材料，根據船舶建造工藝等準備相關配件。并與電氣工程及給舾裝專業人員充分溝通交流，完成船舶管路綜合布置中的多技術交叉工作。就準備建造工藝而言，由于船舶管路的綜合布置工作是要求較嚴格、精度較高的技術工藝，因此，在船舶的管路綜合布置準備過程中，在技術準備上有著充足應對措施，利用高精度船舶建造工藝手段保證船舶生產的可靠性與安全性，進一步提升船舶制造品質。

圖1 某散貨船機艙內底設備布置圖

2.2 布置內容。機艙區管系綜合布置的優化設計：就船舶工程管路綜合布置優化過程中的機艙區管路系統綜合布置與優化設計而言，圖1 為某散貨船機艙內底設備布置圖。機艙區是船舶工程管網系統最多且最繁雜的中央區域，更是整個船舶網絡體系運行的復雜地區，是整個船舶工程高效可靠運行的重要支撐。以該散貨船為例，全船共計管網線路7000 根，單機艙區中的管網線路約占4000 根，大致占全船管網線路的4/7。

對機艙區管路系統的優化設計而言，首先根據系統功能，船級社規范及船員的使用習慣，將設備布置到位，如冷卻水泵和冷卻器經量集中放，分油機布置在油渣艙上，壓載泵布置在機艙艏部，油泵和進口濾器放一起等，這樣從初始階段就有效的節約空間，減少系統中各設備元件之間的管路長度，減少定型彎頭的使用。其次也是我們要重點研究對象，在機艙區域讓單元模塊得到廣泛應用。就單元模塊的廣泛設計而言，散貨船機艙區各層設備及管路優化布置都有各自的特點，即在該船內底下各艙室及平臺上油艙內，由于空間狹小，蒸汽盤管密集可采用片體單元預裝模式，在外板封板之前，提前將管子制作安裝，減少工人在狹小密閉空間的工作時間。機艙內底區域設備復雜，舾裝件多。管碼可利用設備座架與花鋼板支架互相連鎖分前后左右設計多個大的單元模塊。圖2 為某散貨船機艙內底上艏部壓載泵單元模塊。

圖2 某散貨船機艙內底上艏部壓載泵單元模塊

平臺下倒吊管路相對布置比較單一，空間比較大，布置時盡量采用多聯支架，設計成管束單元，在胎架上分段翻身之前就可預裝完整，減少分段在胎架上時間。平臺上的設備，如供油單元、分油機、壓載水處理裝置、壓力水柜等可根據具體情況設計相對獨立的設備單元。圖3 為該機艙區壓力水柜單元模塊示意圖。

該機艙區采用單元模塊設計方式，能覆蓋該散貨船機艙各個區域，有效提升散貨艙機艙區管路布置的優化效率。實際預裝效率能提高到80%以上。其次，利用大規模單元模塊方式，能夠有效提升該散貨船機艙區的系統完整性和可靠性，能夠減少船臺系統之間的報驗內容，顯著提高船舶工程建造速度進而縮短建造周期。最后，船舶工程機艙區利用大規模單元模塊，能夠以單元為內場制作方式，顯著提高單元模塊的制作精度和準確度。

圖3 壓力水柜單元模塊示意圖

2.3 布置方法運用。在船舶管路布置過程中，方法主要包括逃逸法、網絡優化算法和模糊法三大類別。就網絡優化算法而言，在船舶工程管路布局優化設計處理時，利用網絡優化算法中出現的有向圖、邊界頂點及確定目標點的最優路徑，利用涉及到的中間節點、連接和交叉等達到每條管路設計的獨立性布局。

3 注意事項

在對船舶工程管路系統進行綜合布置時，針對一般管路系統，當船舶處于較復雜的航行環境時，船體傾斜度、船體溫度變化以及內外船艙承受壓力變化值都應被考慮進船舶工程管路綜合布置工作中，保證船舶網絡體系管路系統能正常工作。同時，針對糞便污水類的排污管路系統，要與其他管路系統分開布置，特別注意該類管路的傾斜斜度，保證排污管道不堵管。針對上層建筑房間內的其他管路布置，往往須將其設置為固定整體，保證船舶工程網絡結構的整體性和可靠性，禁止設計成可拆接頭，以便管路系統具備良好密閉性，防止由于管路系統泄露而發生安全事故，在船舶工程管路布置的過程中盡可能地避免氣泡產生。對可燃氣體等探測管路進行布置時，為確保船舶工程航行的安全性，應嚴格禁止壓載艙內可燃氣體超標。也就是說，在布置船舶工程可燃氣體探測管路時，其周邊應同時布置相關實時監測設備，有效監測壓載艙內的可燃氣體含量，也可采用左舷集中布置方式，在確保船舶整體美觀的同時，達到節約焊材和減少焊接工作量的目的，降低人力資源成本和減輕船舶自身重量。

針對船舶工程其它特殊的管路布置而言，當管路為易腐蝕結構時，應在內部管路把特殊防護涂料滿涂。針對船舶工程中的甲板區，由于該區域長期經受海水侵蝕，或處于開放環境風吹日曬，管網系統極易腐蝕，因此，應針對其進行重點關注。而針對其他船舶工程的特殊管線而言，在布置油管時，應將其與電氣設備、配電設備等保持一定距離，避免在鍋爐、煙道、排氣管等可能存在溫度升高區域的油管排布，避免船舶工程出現安全事故。其次，在對船舶進行管路排布材料選擇時，除確保材料具備防火性能，還應考慮管路布置過程中的其它不安全因素，使其具備一定的防護自保能力。最后，在布置船舶工程的風管時，應深度了解船舶工程內在結構，在布置過程中，科學合理地選擇風管開口位置及風筒位置，掌握實時風量合理配置的基本原則。考慮船舶工程需求，無論是送風管還是抽風管道，都應布置在船舶設備上方，保證風管的正常工作。總而言之，不論是針對普通管道還是特殊管道，船舶工程管路布置都不能改變船體基本結構，必須對船舶有限空間進行合理優化和充分利用。

4 結論

為保證船舶工程結構整體性能，必須做好船舶工程線路布置中的每一環節，在掌握船舶工程管路布置基本原則的基礎上，從船舶工程整體自重、管路空間優化布置方面入手，充分發揮現代工藝技術，盡量減少彎頭附件等的使用，在有限空間內對船舶工程進行高效率利用和合理管路布置，做到最優化，有效提升船舶工程使用效率。