船舶起浮配载水坞内排放工装选型及应用
2020-06-11庄广倾堵壬臣闫立
庄广倾 堵壬臣 闫立
（广船国际总装部）
0 前言
对于船舶建造起浮过程中所加的数千吨甚至上万吨配载水排放，传统方法是采取潜水泵抽水，存在效率低、周期长、抽水值守人工消耗大、对动能要求高等缺点。现拟利用配载水存在的巨大水压，在船上临时工艺孔安装泄放阀、利用水压重力式放水，并不断改良泄放工装，从而起到快速放水、缩短船坞周期、节能减排、降本增效的目的。过程中得出放水阀选型公式，并在现场给予验证，以指导后续船选型工作。
1 传统水泵抽水方法不足
传统方法一般采用清水队最大功率潜水泵，见图1（型号QY40-38-7.5）流量 40M3/h,扬程38 米，功率7.5KW，同时布置2 台。结合以往经验有效功率为75%，布泵、收泵 两人各半个工，抽水过程两人值守，每次排水时间5～7 天。
2 新方法的选用及分析
拟采用合适的放水工装24 小时连续放水（排水方案见图2），实现缩短排水周期；放水过程实现不耗电，实现节能降耗目的，同时摆脱船上动能恢复的限制，坐墩后即可开展工作；同时充分利用船厂现有资源，不增加额外工装费用，根据现场核验得出泄水选型公式，以指导后续船型放水选型工作。
3 工装对比选型与现场应用
3.1 泄放阀选型
某30.8 万载重吨散货船半船采取5#货舱加配载水方法：共加5#货舱加水7616 吨压载水，舱内吃水6.69 米，引用公式 T= △/Q= △/9155πr2 H0.5 ，对直径100MM 及150MM 流量进行分析：
排水流速与水柱高成曲线关系：V2=2gH，单位时间流量与管径关系：Q=SV=πr2V，水柱高与存量水成曲线关系：Ht=(△-Qt)/S ，为了减少曲线关系，采取简化计算公式，不考虑过程中的摩擦因素，仅考虑影响流量最大的水柱高度及阀件半径，再通过现场验证公式实用性：流速V 取0.33H 时的流速：
V=（2×g×0.33×H）0.5=（0.66gH）0.5=2.543H0.5
故：Q=SV=2.543πr2 H0.5
T=△/Q=△/3600πr2（0.66gH）0.5
T=△/Q=△/9155πr2 H0.5
上面公式：△：压载水水量，单位：M3
泄放阀半径，单位：M
H：压载水水高，单位：M
T：排水时间，单位：小时
①：直径100MM 泄放阀排水时间：
T100=7616/9155×3.14×0.052×6.690.5=40.97小时折合1.70 天。
②： 直径 150MM 泄放阀排水时间：T150=7616/9155×3.14×0.0752 ×6.690.5=18.21 小时折合0.76 天。
结合现场要求，结合船坞生产需求决定采取直径150MM 泄放阀排水方案。
3.2 工装制作及密性检验
按设计草图制作工装（见下图3），在阀出水口加装直径150 的弯形钢管，减少水流对船体的冲击力，同时使用软管驳接到外板工艺孔处，过程充分利用产品船现工艺孔布置及现有的闲置材料，不增加额外的工装费用。
制作完成后对焊缝外观检查合格后进行冲水试验，压力不小于0.24MPa，持续时间不小于15min。
3.3 现场应用
该船半船坐墩后，打开泄放阀，开始通宵放水（放水情况见图4），共用时18.5 小时。比公式核算的18.21 小时多出0.29 小时，但基本达到预期目的，之后同型船又起浮作业两次，都重复利用了之前制作好的放水工装
表1 两种方法能效对比表（3 次合计）
图1 潜水泵
图2 排水方案草图
图3 排水工装现场制作
第二起浮，加注压载水12068 吨，水深10.12米。放水时间23.47 小时，第三次起浮加注压载水17282 吨，水深14.22 米，放水时间28.38 小时。三次放水都取得了明显的缩短时间，节能减排效果。
图4 现场排水情况
4 节能减排及效益分析
4.1 传统水泵抽水式能耗分析
某30.8 万散货船半船起浮，排水时间：7616/(40×2×0.75)=126.9 小时，24 小时连续运转约消耗5.5天，运转台班：126.9/8=15.86 工班，消耗电能：126.9×7.5×2=1903.5Kwh，值守定额：126.9×2×20=5076元，布泵、收泵定额：2×4×2×20=320 元（固定），人工费用合计：5076+320=5396 元
同样可以核算出第二次若采用潜水泵排水时间=201 小时，运转台班=25 工班，消耗电能=3015Kwh，工人定额=8360 元 ；第三次起浮排水时间=288 小时，运转台班=36 工班，消耗电能=4320Kwh，工人定额=11550 元，能效对比见表1。
4.2 验证了选型公式的基本适用：
T=△/Q= △/9155πr2 H0.5
上面公式：△：压载水水量，单位M3
r:泄放阀半径，单位M
H：压载水水高，单位M
T：排水时间，单位H
5 结束语
通过三次半船起浮验证，基本验证了泄放阀选型公式的适用性，同时实现缩短放水时间84.92%，节约电能9613Kwh，节约人工成本25262 元，实现了高效放水的及节能减排的目的，减少了船坞周期，有效促进快速搭载。接下来继续在其他型船使用工装放水，同时在放水过程中加密监控点，定时记录水位，持续改进排水管，让工时核算更加准确，放水作业更加安全可靠。
