64000DWT散货船机舱管系放样设计研究

于晓静 谢君阳 阚国强

（上海船舶研究设计院，上海201203）

0 前言

管系是船舶一个重要组成部分，对于保证船舶各种机械的正常运转和船舶的安全航行起着不可替代的作用。由于船舶上管子及其附件的数量和种类较多，使得管子的设计任务十分繁重。缩短管系设计时间，提高管系设计效率，对于缩短整个造船周期，有着不可估量的意义。随着造船规模的不断扩大，逐步发展就形成了“管系放样”新工艺。

按管系放样工艺的具体施工步骤为：根据原理图与设备资料，利用三维设计软件进行管系建模工作；绘制三图二表，即管系零件图、管系安装图、管系支架制造图、管系托盘表和管系开孔表；根据管系零件图进行弯管工作；利用校管机进行单管校正、点焊法兰；进行法兰的焊接、水压试验、清洗、镀锌和油漆工作；按管系安装图（或单元组装图、分段预装图）进行管路安装。

64 000 DWT海豚型散货船是一种新船型。由于其特殊性，机舱空间已经由传统的大空间缩小为小空间，整个船舶的底部比较狭小，有效地提高了船舶航速，机舱前壁也由传统的竖直位置变为倾斜放置，货舱空间得到了最大程度的增加，所以给机舱管系布置人员的工作带来了更大的难度，提出了新的挑战。要在如此狭小的空间做到合理而又满足功能要求的管系布置，是一项比较复杂的工作。下面就以舱底压载和冷却水系统为例，介绍一下管系放样。

1 机舱设备综合布置

机舱布置必须保证整个动力装置持续稳定工作，保证船舶在各种海况和工况下安全航行。根据各设备的自身功能，考虑各设备间合理的相对位置，既满足各设备相互之间的功能联系要求，又发挥出自身的功能，使船员对各设备的操作管理、检查修理方便，合理考虑人员通道和各设备的维修空间。布置在机舱左右两侧的机械设备的质量，应尽量保持平衡，以免影响船舶的倾侧。同时，为增加船舶稳性，布置时应使重心尽可能降低。

在实际布置中，首先根据船厂给定的设备资料，在TRIBON中完成设备建模。根据机舱布置图完成机舱设备的布置，具体位置根据实际情况由放样人员进行调整。图1为生产设计的实际设备布置情况。

图1 机舱设备实际布置图

2 压载系统的设计

2.1 压载水管系的功用

压载水管系是指船舶在航行、装卸、停泊等各种营运状态下能保持稳性的一种重要系统。船舶在航行时，若为空载，则船体上浮，吃水减少，从航行经济性考虑，吃水少则阻力小可使航速提高，但重心太高，造成稳性变差，易形成船舶横摇，摇摆周期短，人员会感觉不舒服；又由于船舶受风面积增大而使船舶有被倾覆的危险；吃水太浅会使得螺旋桨和舵露出水面，降低其工作效率，还会产生水击、桨空转及船体严重振动等危害。

2.2 压载系统设计

1）海水总管的设计。海水总管是船舶管系的根源，舱底、压载、消防等系统都来自这里，直径达到530 mm，是全船通径最大的管子，是设计重中之重。常规散货船高低位海水箱肋位及高度相差不多，海水总管以直管为主。64 000 DWT散货船高低位海水箱高差较大，前后相差两档肋位，因此总管布置的肋位及高度就有很大的选择性。经过研究，将海水总管布置于高低位海水箱之间，与低位海水箱相距770 mm，中心高度距离双层底舱顶800 mm。这样的布置满足了主机前端的维修空间，总管与机舱前壁也有足够的距离，为泵组及基座的布置、大型蝶阀的安装预留充分的空间（见图2）。

2）机舱泵的布置。海水总管前从左舷到右舷依次布置有3台冷却海水泵、2台压载泵、消防总用泵、舱底总用泵，负责全船的冷却、压载、舱底水、消防等工作。泵与泵间距在600 mm以上，保证主通道畅通。这样的布置是充分考虑到了左右设备质量平衡、系统分工有序的原则，考虑到中央冷却器位于左舷，冷却泵组布置在左舷可以最大程度的节约能效，节省管材，是较合理的布置方案（见图3）。

3）压载泵及管路布置。该船设有2台压载水泵，其中1台备用；也可2台并联工作，以加速压载水的排注。这种双压载泵的特点是：平时使用时左、右压载泵分别实施左、右舷压载舱的注、排水，且当1台泵发生故障时，另一台泵可以作为备用。这种形式既缩短了注、排水时间，又降低了电动机单机功率，还提高了使用可靠性。

图2 海水总管布置图

图3 海水总管前机舱泵的布置

压载水管系主要布置于机舱底层和管弄，利用2台压载泵实现全船压载。设计时，泵的进出口留有牺牲短管，如果发生海水腐蚀，更换时不需要更换整根管路，维修方便。该船下平台预留有压载水处理装置的空间，故压载管路也预留有二进二出的管路接口。由于海水总管至机舱前壁空间较为狭小，而压载泵进出口间距较大，故将压载泵进出口左右布置，出口管路引至机舱前壁，利用空间转换的思路，将原本在花钢板下难以布置的蝶阀转移到机舱前壁安装，便于蝶阀的使用及维护，也使管系的布置美观实用（见图4）。

图4 压载泵及管路布置

3 冷却水系统设计

3.1 冷却水系统的基本形式

冷却水系统的基本形式见图5。

图5 冷却水系统的基本形式

所谓开式和闭式冷却水系统是指柴油机本身冷却水系统而言。开式冷却系统是指柴油机本身直接用舷外海水或江水冷却。现今，除江河小船外，基本上已不采用开式系统。

在闭式冷却系统中，柴油机是用淡水冷却，而淡水再经热交换器用舷外水冷却，就减少了对柴油机的腐蚀和对环境的污染，并提高了可靠性。

为使主机以外的其他机械设备均用淡水，且用一个系统进行冷却，便形成了中央冷却系统。在独立式中央冷却系统中，高温水热交换器可用低温水冷却，也可用海水冷却，本船采用海水冷却的形式［1］。

3.2 冷却水系统管路设计

1）冷却系统设备布置。冷却系统主要设备位于下平台左舷，机舱布置图方案中温控阀没有合适的地方布置，中央冷却器至温控阀的管路需要从底层过渡；而生活污水舱位于机舱底层左舷，FR21-FR29肋位，导致管路无法完成过渡。根据实际情况，设备位置做出调整，中央冷却器移至机舱前壁，面对面放置，3台冷却淡水泵移至舷侧，主温控阀布置在中央冷却器和淡水泵之间（图6）。经过优化后的设备布置，满足了每个设备的拆装维修空间和行人通道，同时保证了管路布置的合理性，既节省管路，节约能效，又有利于冷却系统功能的发挥。

2）中央冷却器单元设计。现代船舶建造工艺中，为提高生产效率，减少船上作业，越来越多的采用管系与设备形成单元的设计方案。本船设计中，将中央冷却器及其管路设计成一个单元，中央冷却器采用面对面的布置，两侧预留足够的维修空间，便于冷却片的拆卸。管路设计成“丰”字型，设备接口留有短管，便于管路维修，蝶阀手轮布置合理，操作方便。中央冷却器单元的设计，实现了一体化吊装，提高了船厂的作业效率（图7）。

图6 优化后冷却系统设备布置

图7 中央冷却器单元设计

3）发电机冷却系统设计。本船每台发电机配备有1台缸套水冷却器。其中1号发电机缸套水冷却器依附立柱放置（图8）。这样设计考虑到每台发电机右侧有维修平台，凸出发电机本体，已占用部分通道，所以水冷却器与维修平台错开布置。同时，由于发电机冷却水进出口位于设备左侧，冷却器紧邻发电机布置则过于紧凑，管路难以放样，故将2号发电机的冷却器布置于1号发电机平台同侧，以此类推。这样冷却水管路可以顺利通过花钢板下接至发电机接口。

图8 发电机缸套水冷却器布置方案

4 结语

机舱管系的综合布置在整个机舱的生产设计过程中占有极为重要的地位，通过管系生产设计，缩短了建造周期，在船体开工建造的同时就可以进行管子的预制和管路的安装工作，将大量船上的外场作业改为车间的内场作业。这样劳动条件好、生产质量高，且安全；实现了“一次安装”，减少了不必要的重复劳动，大大地减轻了施工人员的劳动强度；由于进行了综合布置、全面协调，做到了管路布置的合理、美观、安装方便，避免了不必要的返工。

［1］中国船舶工业总公司.船舶设计实用手册（轮机分册）［M］.北京：国防工业出版社，1999.