船舶管路综合布置要点和运用

2021-03-28胡阿永

科学技术创新 2021年6期

胡阿永

（福建船政重工研发设计院技术二部，福建福州350502）

船舶作为水运交通工具的重要组成部分，是我国交通网络体系的重要构成内容，自船舶诞生以来，不论是在民事应用、工业经济发展，还是在军事方面，船舶都有着不可忽视的重要价值，对人类社会有着重要意义。近年来随着船舶制造企业的快速进步与制造技术的不断发展，船舶建造技艺愈发成熟，能有效保证船舶建造质量，且得到了诸多实践肯定。但在船舶实际应用过程中，关于管路综合布置与优化在提升船舶生产速度、提高船舶应用效率等方面的研究较为缺乏，因此，本文对船舶管路综合布置要点的探讨及其实践运用的研究也就具备重要理论意义和现实价值。

1 船舶管路综合布置的作用

对船舶工程而言，管路是否正常工作直接关系到整个船舶运行体系的安全性和可靠性，船舶管路布置也就成为船舶生产工艺中的重要环节。由于船舶管路由大量的管道和网线组成，处于既分散又相互紧密联系的系统中，分散排布于整个船舶系统的动力装置及其附属设施设备中，科学合理地对船舶管路工程进行综合排布，有助于船舶管路系统提前加工及高效率组装，有利于人力资源的快速降低和船舶生产周期的大幅度缩短，提升船舶制造效率。同时，船舶管路的综合布置，能够有效将船舶管道系统与其他系统紧密结合，发挥船舶自身性能。

2 船舶管路综合布置要点

2.1 布置准备。在对船舶管路进行综合布置前，准备工作必不可少。设计人员应仔细分析船舶建造规格书，了解船舶需求及规格书中的注意事项。仔细分析船舶相关轮机系统图纸，相关布置图纸、设备资料及船体的基本结构图纸。确保对船舶系统及船体构造有着深刻认知与了解，能够熟悉船舶管路综合布置过程中的各项原理结构和内部装置图，能熟悉相关图纸及船舶工程施工技术规范，能高效率收集船舶管路附件材料，根据船舶建造工艺等准备相关配件。并与电气工程及给舾装专业人员充分沟通交流，完成船舶管路综合布置中的多技术交叉工作。就准备建造工艺而言，由于船舶管路的综合布置工作是要求较严格、精度较高的技术工艺，因此，在船舶的管路综合布置准备过程中，在技术准备上有着充足应对措施，利用高精度船舶建造工艺手段保证船舶生产的可靠性与安全性，进一步提升船舶制造品质。

图1 某散货船机舱内底设备布置图

2.2 布置内容。机舱区管系综合布置的优化设计：就船舶工程管路综合布置优化过程中的机舱区管路系统综合布置与优化设计而言，图1 为某散货船机舱内底设备布置图。机舱区是船舶工程管网系统最多且最繁杂的中央区域，更是整个船舶网络体系运行的复杂地区，是整个船舶工程高效可靠运行的重要支撑。以该散货船为例，全船共计管网线路7000 根，单机舱区中的管网线路约占4000 根，大致占全船管网线路的4/7。

对机舱区管路系统的优化设计而言，首先根据系统功能，船级社规范及船员的使用习惯，将设备布置到位，如冷却水泵和冷却器经量集中放，分油机布置在油渣舱上，压载泵布置在机舱艏部，油泵和进口滤器放一起等，这样从初始阶段就有效的节约空间，减少系统中各设备元件之间的管路长度，减少定型弯头的使用。其次也是我们要重点研究对象，在机舱区域让单元模块得到广泛应用。就单元模块的广泛设计而言，散货船机舱区各层设备及管路优化布置都有各自的特点，即在该船内底下各舱室及平台上油舱内，由于空间狭小，蒸汽盘管密集可采用片体单元预装模式，在外板封板之前，提前将管子制作安装，减少工人在狭小密闭空间的工作时间。机舱内底区域设备复杂，舾装件多。管码可利用设备座架与花钢板支架互相连锁分前后左右设计多个大的单元模块。图2 为某散货船机舱内底上艏部压载泵单元模块。

图2 某散货船机舱内底上艏部压载泵单元模块

平台下倒吊管路相对布置比较单一，空间比较大，布置时尽量采用多联支架，设计成管束单元，在胎架上分段翻身之前就可预装完整，减少分段在胎架上时间。平台上的设备，如供油单元、分油机、压载水处理装置、压力水柜等可根据具体情况设计相对独立的设备单元。图3 为该机舱区压力水柜单元模块示意图。

该机舱区采用单元模块设计方式，能覆盖该散货船机舱各个区域，有效提升散货舱机舱区管路布置的优化效率。实际预装效率能提高到80%以上。其次，利用大规模单元模块方式，能够有效提升该散货船机舱区的系统完整性和可靠性，能够减少船台系统之间的报验内容，显著提高船舶工程建造速度进而缩短建造周期。最后，船舶工程机舱区利用大规模单元模块，能够以单元为内场制作方式，显著提高单元模块的制作精度和准确度。

图3 压力水柜单元模块示意图

2.3 布置方法运用。在船舶管路布置过程中，方法主要包括逃逸法、网络优化算法和模糊法三大类别。就网络优化算法而言，在船舶工程管路布局优化设计处理时，利用网络优化算法中出现的有向图、边界顶点及确定目标点的最优路径，利用涉及到的中间节点、连接和交叉等达到每条管路设计的独立性布局。

3 注意事项

在对船舶工程管路系统进行综合布置时，针对一般管路系统，当船舶处于较复杂的航行环境时，船体倾斜度、船体温度变化以及内外船舱承受压力变化值都应被考虑进船舶工程管路综合布置工作中，保证船舶网络体系管路系统能正常工作。同时，针对粪便污水类的排污管路系统，要与其他管路系统分开布置，特别注意该类管路的倾斜斜度，保证排污管道不堵管。针对上层建筑房间内的其他管路布置，往往须将其设置为固定整体，保证船舶工程网络结构的整体性和可靠性，禁止设计成可拆接头，以便管路系统具备良好密闭性，防止由于管路系统泄露而发生安全事故，在船舶工程管路布置的过程中尽可能地避免气泡产生。对可燃气体等探测管路进行布置时，为确保船舶工程航行的安全性，应严格禁止压载舱内可燃气体超标。也就是说，在布置船舶工程可燃气体探测管路时，其周边应同时布置相关实时监测设备，有效监测压载舱内的可燃气体含量，也可采用左舷集中布置方式，在确保船舶整体美观的同时，达到节约焊材和减少焊接工作量的目的，降低人力资源成本和减轻船舶自身重量。

针对船舶工程其它特殊的管路布置而言，当管路为易腐蚀结构时，应在内部管路把特殊防护涂料满涂。针对船舶工程中的甲板区，由于该区域长期经受海水侵蚀，或处于开放环境风吹日晒，管网系统极易腐蚀，因此，应针对其进行重点关注。而针对其他船舶工程的特殊管线而言，在布置油管时，应将其与电气设备、配电设备等保持一定距离，避免在锅炉、烟道、排气管等可能存在温度升高区域的油管排布，避免船舶工程出现安全事故。其次，在对船舶进行管路排布材料选择时，除确保材料具备防火性能，还应考虑管路布置过程中的其它不安全因素，使其具备一定的防护自保能力。最后，在布置船舶工程的风管时，应深度了解船舶工程内在结构，在布置过程中，科学合理地选择风管开口位置及风筒位置，掌握实时风量合理配置的基本原则。考虑船舶工程需求，无论是送风管还是抽风管道，都应布置在船舶设备上方，保证风管的正常工作。总而言之，不论是针对普通管道还是特殊管道，船舶工程管路布置都不能改变船体基本结构，必须对船舶有限空间进行合理优化和充分利用。