浅析船舶管系生产设计

苏福星 吴杰 裴史帅 黄广雄

摘    要：本文通过对船舶管系生产设计的关键点进行分析和总结，为后续船舶管系生产设计提供借鉴，提高船舶管系生产设计质量和管子加工效率，降低船舶建造成本。

关键词：生产设计；布置；数据库；检查；管系

中图分类号：U664.84                            文献标识码：A

Brief Analysis on Production Design of Ship Piping System

Su Fuxing，  Wu Jie，  Pei Shishuai，  Huang Guangxiong

（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Co.， Ltd.， Guangzhou 510715 ）

Abstract： This paper analyzes and summarizes the key points of the production design of the ship piping system ， provides reference experience for the subsequent production design of the ship piping system， and aims at improving the quality of the production design of the ship piping system， and reducing the cost of ship construction.

Key words： Production design;  Lay out;  Database check up; Pipe system

1     前言

船舶设计分为基本设计、详细设计、生产设计三个阶段，而生产设计是直接指导船舶建造的设计，其重要性不言而喻。生产技术是在符合技术规格书和船级社规范等要求的前提下，把抽象的详细设计图纸进行形象化，指导船舶建造过程中各部件或单元建造、加工和安装。它涵盖船体、铁舾、通风、内装、电气、管系等专业，牵涉面广。本文重点介绍船舶管系生产设计。

2    前期工作

对技术规格书尤其是轮機部分内容和要求进行充分的了解，才能知道船东要求造什么样的船，这样船舶管系生产设计内容才能符合船东要求。其次，需要充分理解详细设计图纸（如管系原理图、设备布置图/安装图、防火区域划分图），根据技术规格书以及船级社规范、管系原则工艺文件、分段划分图、舱室布置图等要求，结合船厂的实际加工能力和工艺水平，对详细设计图纸进行厂化，管系生产设计前期工作，还包括建立基本数据库，将管系、设备、附件等进行定义。

3    关键点

船舶管系生产设计，不仅要满足管路系统的功能需求及管路运行管理和检修的便捷性，还要尽量确保管路布局整齐美观，节省管路材料，所以要做好船舶管系生产设计，需要重点关注以下几个关键点：

3.1   管系总体规划

根据设备布置和舱室位置及规范规则要求等，结合管系、风管、电缆、铁舾等专业系统，构思管系大概走向和经过区域，进行综合策划、统筹布置，力求做到最优化布置，使管系走向线路短、弯头或弯管少、支架少且受力均匀，同时操作空间充足，维修方便。

管系布置一般是沿着舱底、舱壁、舱顶布置，采用分层布置，大通径管系布置在底层，小通径管系布置在上层，同一层管系布置在同一高度以便于打支架，而横向管系和纵向管系宜布置在不同的高度上避免干涉；同时，宜优先布置大通径管系和靠重力排放的管系，重力管系宜单独布置，再布置小通径管系；鉴于油、水、气等系统的管子处理工艺不同，尽量将相同处理工艺的管子布置在一起，便于管系穿过结构补强时添加多联复板。

管系布置的总原则是：既不能影响设备的操作和检修空间，也不能影响人孔盖的开启，更不能影响安全通道和工作通道；同时要考虑到管系布置的整齐性和美观性，既要布置紧凑，但也不能影响安装和检修。

3.2   管系间距控制

管系布置需做到紧凑美观，管系之间的间隙不宜过大或过小，需保证管系的安装空间和检修空间，尤其是带阀附件和需包覆绝缘材料的管段，对检修和操作要求较高，需特别留意。一般来说，相邻两根管子或者管子与法兰、阀门、附件等的间距应大于20 mm；相邻管子法兰不能并列布置时，则法兰间距建议在150 mm以上，以保障法兰螺栓的安装空间。如果是需要包覆绝热材料的管系或阀附件，则需要扣除绝热材料的厚度；当蒸汽、热水、排气等热介质管系与电缆平行布置时，管系与电缆间距应大于100 mm；当热介质管系与电缆交叉布置时，则管系与电缆的距离应大于80 mm；尽量把电缆布置在蒸汽、热水、排气等热介质管系的上方，而且要根据绝热包覆说明的要求对热介质管系作绝热包扎处理；管系与船体结构的距离要适中。如果距离过大，则会对支架的要求过高，且影响管系的稳定性；但距离也不能过小，需保证管系的安装和检修空间。一般来说，管系法兰外壁距离船体结构距离应不小于50 mm，如果船体结构需要包覆绝热材料或者阻尼，还需要扣除绝热材料或者阻尼的厚度。

3.3   管系布置基本要求

管系布置需考虑管路系统的运行特点，最大限度的实现管路系统的设计功能，保障船舶持续可靠地运行。同时，与电气、铁舾、通风错落有致布置，既要避免相互干扰，又能有效的关联在一起。

（1）靠重力作用运行的管系（如疏排水系统、黑灰水系统、燃/滑油泄放系统、溢流系统等）需要设置一定的倾斜度，实在无法避免需要设置水平管段时，也要尽量减少水平管段的长度；

（2）测深管应能测到舱室的最低点，建议靠近舱室吸口附近布置；测深管尽可能竖直布置，因受空间限制而无法竖直布置时，允许采用小角度的夹角，但需确保测量尺能自由通过；

（3）透气管应布置在舱室的最高处；在舱室外管系走向应平直向上，不允许有起伏现象，避免管系产生凝水而堵塞管系，导致舱室透气不畅而出现危险隐患；

（4）舱底水、压载水、燃油、滑油、淡水等系统各吸口管系，應充分考虑泵的吸入高度，尽量降低抽吸高度和吸入管系长度，保障泵正常抽吸液体；

（5）布置舷侧管时，需避开舷梯、救助艇、外板标尺等部位；舷侧管应尽可能短，舷侧阀应布置在人员容易到达和操作的地方；

（6）液位遥测传感器的布置应远离介质运动剧烈的地方，如舱室吸口附近，避免吸口附近液体紊流作用干扰测深数据的准确性；

（7）电缆、管系和通风管避免多层次的重叠，当遇特殊情况不可避免时，其布置顺序自上而下为：电缆，管系、风管，并保证舱室净高度满足规格书和设计规范的要求。

3.4  管系穿过结构基本要求

管系穿过结构时，控制管系开孔与结构焊缝的距离。一般来说，管系开孔与结构焊缝的距离应大于50 mm，实在无法避免时可将开孔中心直通结构焊缝中心；管系不应通过结构强骨材，避免破坏结构强度，也不宜通过厚薄板焊缝处；管系穿过结构的补强方式有两种情况：管系穿过水密壁时，对结构采用复板或者套管进行补强；管系穿过非水密舱壁时，对结构采用加强圈或者复板或者套管进行补强。

3.5  布置阀门和附件注意事项

阀门和附件布置，首先需考虑阀门和附件的特性，不仅要满足操作和维修的要求，更要能实现阀门的设计功能。截止止回阀、板式止回阀只能水平向上安装，不允许侧装、倒装；截止阀、球阀、蝶阀等可允许侧装、倒装，以方便操作为准；阀门尽量布置在花钢板以上，靠近舱壁或者舷侧，以方便操作，同时阀门全开时不能影响安全通道和工作通道；如果阀门布置在花钢板下面，需保证当阀门全开时手轮不碰花钢板；如果阀门布置于甲板反顶时，若距离花钢板大于1800 mm，则需在舱壁处安装直梯，以便于阀门的操作和检修；对于附件的布置，尤其是泥箱滤器的布置，因使用较为频繁，一般布置在人员较易到达的地方，同时尽量不要在阀门和附件上方布置管系。

3.6   管系完整性和准确性检查

管系初步布置完毕后，为了避免遗漏或者布置错误，需对管路系统进行完整性和准确性检查。完整性检查包括：阀门、附件、仪器仪表、管系等是否有遗漏；阀门、附件、仪器仪表、管系等的材质、规格、安装位置、安装型式是否正确，设备接口位置及接口规格与管系是否匹配。然后把检查结果登记造册，并根据检查结果修正管系模型。

3.7   管系断管基本要求

管系断管是船舶管系生产设计中重要的一环。断管的合理与否，直接关系到管子的制作和安装：断管太短，管子制作成本和安装成本较高；断管太长，安装不方便，单根管子长度一般控制在2～4 m之间；对于DN40以上的管子，在不受空间限制的安装场所，单根管子长度可加大到6～8 m，以减少管子根数，降低管子安装成本；单根管子不宜超过两个弯头或弯管，便于管子制作和工艺处理。管子的弯曲或弯头角度宜采用30°、45°、60°、90°且尽量靠近管端，方便处理焊缝，特别是滑油日用系统、启动空气系统和燃油日用系统，务必保证每条焊缝可见和可以打磨处理。对于设置支管的管系，支管宜设置在管端，便于焊缝处理；但不得影响管子装拆，同时支管长度不宜过长，一般控制在主管半径再加100～150 mm之间；对于带异径接头的管子，异径接头宜设置在管端，便于管子工艺处理，其大头可直接与法兰焊接；分段内的管子，断管时不能超出分段，以免影响分段的搭载；分段与分段之间、总段与总段之间、设备接口需设置调整管，调整管长度宜控制在600～1 200 mm之间；对于防火等级大于A0的舱壁，断管时需保证穿舱件两侧的长度宜大于450 mm，若因特殊情况不可避免时，需保证穿舱件的总长度大于900 mm。

3.8   管系支架布置基本要求

管系支架的布置，总体上是为了固定、支撑管系，避免因船体振动而造成损坏。一般管系的支架间距选择2～3 m，小通径管子支架间距可小一点，大通径管子支架间距可大一点；管系转弯处，由于受到管系内介质冲击较大，所以管系振动较大，可适当增加支架固定。支架安装的位置，一般宜固定在结构强骨材上，（如横梁、扶强材、桁材、球扁钢上），若遇特殊情况只能布置在结构普通舱壁时，支架端部需增加垫板予以补强；对于管夹，则需根据管系材质性质进行选取。管夹有轻型、普通型、特种型之分，一般来说：薄壁钢管或铜管可选择Qa轻型管夹；普通碳钢管宜选择Pa普通型管夹；普通输送热介质管系可选用Ta普通型管夹；精密碳钢管和铜管可选择Tc型特种管夹；对于特殊管系，如排烟管系，由于运行温度可达300 ℃～400 ℃，管系变形较大，宜选择弹性吊架。大管径排烟管系则选择重型弹性吊架，小管径排烟管可选择轻型弹性吊架；对于支架的选取，有单脚I型、单脚T型正/反接、单脚内/外L型、双脚I型、内龙门背接/直接、外龙龙背接/直接、双脚内/外L型等，也可以由多种型式的支架拼接成组合支架，最终的选择型式需根据管系的安装位置及周围环境条件等因素确定。

3.9   管系干涉检查

管系干涉检查，就是检查管路是否存在碰撞现象，包括管路与管路、管路与船体结构、管路与电气、管路与铁舾件、管路与风管等之间的碰撞。进行该项工作时，需要把各专业的文件调用齐全，对于干涉的管路，要及时做好调整，消除管路干涉现象。

4    结语

要做好船舶管系生产设计，不但要求设计师具有熟练的软件操作技巧，更要掌握管系生产设计的关键点，对详细设计图纸、规格书、船级社规范等有充分理解，还需要加强本专业之间、本专业与其它专业之间的沟通与协调，才能造出一艘船东满意、合乎规格书和规范要求的船舶。

参考文献

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