超大型油船泵艙透平總段安裝工藝

岑國(guó)英， 王 磊， 張福會(huì)

(上海外高橋造船有限公司， 上海 200137)

超大型油船泵艙透平總段安裝工藝

岑國(guó)英， 王 磊， 張福會(huì)

(上海外高橋造船有限公司， 上海 200137)

為了解決超大型油船壓載泵、貨油泵透平對(duì)中安裝作業(yè)問(wèn)題，在深入實(shí)際調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，提出總段安裝的工藝方法，即將透平對(duì)中安裝作業(yè)階段由船塢階段提前至總段階段實(shí)施，利用合攏管設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)制作合攏管，輔之于全過(guò)程的控制手段以確保安裝精度。經(jīng)實(shí)船安裝檢驗(yàn)，證明此方法可降低勞動(dòng)強(qiáng)度，優(yōu)化作業(yè)環(huán)境，提升安全系數(shù)，縮短船舶建造周期。

透平；總段；安裝；合攏管；VLCC

0 引 言

長(zhǎng)期以來(lái)，超大型油船的壓載泵、貨油泵透平的安裝與對(duì)中作業(yè)按原有的工藝方法通常安排在船塢或碼頭進(jìn)行，存在安裝周期長(zhǎng)、作業(yè)環(huán)境差、工作效率低等諸多弊端，亟待優(yōu)化完善。在長(zhǎng)期深入現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和持續(xù)跟蹤的基礎(chǔ)上，提出將壓載泵、貨油泵透平的安裝與對(duì)中作業(yè)階段提前到總段階段實(shí)施的方案，并為此制定符合公司生產(chǎn)實(shí)際的工藝方法。經(jīng)過(guò)實(shí)船的施工檢驗(yàn)，證實(shí)此方案切實(shí)可行，對(duì)縮短船塢周期十分有效。以上海外高橋造船有限公司建造的某超大型油船為例，采用此方法可節(jié)省約18天工期，節(jié)省工時(shí)約200 h。

1 方案介紹

本文重點(diǎn)研究如何將壓載泵、貨油泵及其透平的對(duì)中作業(yè)安排在泵艙總段相對(duì)獨(dú)立的空間內(nèi)來(lái)實(shí)施，即總段對(duì)中安裝蒸汽透平裝置和壓載泵、貨油泵組，搭載后在船塢內(nèi)測(cè)量和制作泵組的進(jìn)、出口合攏管并實(shí)施安裝?？紤]到在總段上實(shí)施對(duì)中安裝作業(yè)，存在著船體搭載變形及下水以后泵組對(duì)中發(fā)生偏移的可能性。

1.1 工況介紹

以上海外高橋造船有限公司建造的某超大型油船為例，泵艙位于機(jī)艙與No.1貨油艙之間，自內(nèi)底至主甲板區(qū)間，壓載泵、貨油泵均安裝于泵艙內(nèi)底板上，蒸汽透平裝置安裝于機(jī)艙四甲板上，泵艙內(nèi)底為103分段，內(nèi)底之上的四甲板為161和171左右2個(gè)分段，3個(gè)分段總組后成為10B總段，如圖1所示。

圖1 蒸汽透平、傳動(dòng)軸及壓載泵的位置示意圖

蒸汽透平驅(qū)動(dòng)軸與傳動(dòng)軸連接，通過(guò)傳動(dòng)軸連接壓載泵、貨油泵的輸入軸，完成蒸汽動(dòng)力通過(guò)透平轉(zhuǎn)換后向壓載泵、貨油泵的傳遞。調(diào)整驅(qū)動(dòng)軸、傳動(dòng)軸及傳動(dòng)軸與輸入軸之間聯(lián)軸節(jié)法蘭的偏移和曲折，使之符合規(guī)定要求。

透平總段安裝工藝由泵艙底層單元內(nèi)場(chǎng)組裝、單元分段吊裝、船體分段總組、透平初步定位、對(duì)中和安裝、貨油泵壓載泵初步定位、對(duì)中和安裝、檢查復(fù)核、合攏管的測(cè)量制作及安裝等多道工序組合而成。

1.2 設(shè)計(jì)方案

(1) 將泵艙底層(位于103分段)設(shè)計(jì)成區(qū)域性單元，單元包括壓載泵、貨油泵等設(shè)備和基座、管子、閥件、附件、格柵、平臺(tái)、梯子等所有舾裝件，進(jìn)行整體設(shè)計(jì)建模出圖，在內(nèi)場(chǎng)整體制作。制作時(shí)應(yīng)先劃出肋位線和縱骨線，定位壓載泵、貨油泵等設(shè)備基座，定位管子支架、格柵等，然后依次安裝壓載泵、貨油泵、濾器、管子、閥件、附件、直梯、平臺(tái)和花鋼板等。

(2) 因壓載泵和貨油泵的自重較重,故在單元制作完成后,將5臺(tái)泵拆下單獨(dú)吊裝。其他部分拆成兩半按順序分別吊裝到103分段上，并按照?qǐng)D紙尺寸初步定位，如圖2～圖4所示。

(3) 在161，171甲板分段反態(tài)時(shí)預(yù)先安裝管子、電纜托架等舾裝件，待預(yù)舾裝完成后翻身吊裝161，171分段至103分段上并校正水平，組成10B總段。

(4) 在10B總段上吊裝蒸汽透平裝置的基座及氣密罩，并按照尺寸初步定位，再按工藝要求定位和對(duì)中貨油泵透平和壓載泵透平(見(jiàn)圖5)，拂磨墊片(見(jiàn)圖6)，完成透平安裝。

(5) 按照工藝要求對(duì)中安裝泵艙內(nèi)的貨油泵及壓載泵并加以固定。

(6) 將10B總段完整性下塢搭載(見(jiàn)圖7)，在10B總段搭載定位后，復(fù)核對(duì)中情況并及時(shí)修正偏差。

(7) 按照貨油泵組和壓載泵組的實(shí)際位置，利用合攏管設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)測(cè)量和制作泵進(jìn)出口的合攏管。

(8) 在船塢階段將合攏管安裝到位，檢驗(yàn)安裝結(jié)果，符合要求后向船舶所有人提交報(bào)驗(yàn)。

(9) 如有需要可在船舶出塢后，松開(kāi)聯(lián)軸節(jié)復(fù)核對(duì)中情況。

(10) 工藝流程圖如圖8所示。

圖2 內(nèi)場(chǎng)制作泵艙單元

圖3 泵艙單元在運(yùn)輸途中

圖4 安裝在103分段上的泵艙單元

圖5 透平對(duì)中

圖6 墊片拂磨

圖7 泵艙總段搭載

圖8 工藝流程圖

2 過(guò)程控制

泵艙透平安裝與對(duì)中提前到總段階段實(shí)施，需要在納期、精度、重量、合攏管制作等幾個(gè)方面分別加以控制，以滿足工藝規(guī)范和船舶建造進(jìn)度的要求。

2.1 納期控制

泵艙透平提前到總段階段對(duì)中安裝，必須確保有足夠的時(shí)間和物量來(lái)完成。因此，貨油泵、壓載泵等單元設(shè)備的訂貨必須提前。泵艙單元制作時(shí)間應(yīng)該與103，161，171分段的制作計(jì)劃相匹配，透平對(duì)中安裝的時(shí)間應(yīng)該與10B總段總組和搭載的計(jì)劃相銜接；合攏管的測(cè)量制作應(yīng)該與10B總段搭載的計(jì)劃相銜接，這些計(jì)劃節(jié)點(diǎn)的安排應(yīng)該由生產(chǎn)管理部門(mén)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)來(lái)解決。

2.2 精度控制

確保安裝精度的方法：一方面必須加強(qiáng)泵艙總段搭載后環(huán)縫焊接變形的控制，設(shè)計(jì)反變形的數(shù)值和焊接順序力爭(zhēng)使焊接變形對(duì)泵組安裝對(duì)中的影響降到最低；另一方面需要合理布置吊馬，以減少吊裝變形。由于貨油泵和壓載泵都是根據(jù)四甲板上透平的位置來(lái)對(duì)中定位的，而甲板水平度的變化對(duì)透平的位置變化影響很大，為此我們對(duì)10B總段搭載前后透平所在位置的四甲板水平度進(jìn)行仔細(xì)測(cè)量，如圖9所示。

圖9 10B總段搭載前后甲板水平度精度對(duì)照

由圖9可知，最大變形值達(dá)到了4 mm,超出了允許變形范圍，因此為控制吊裝變形，對(duì)原吊馬位置進(jìn)行重新布置。

圖10為改進(jìn)后的搭載吊馬布置圖，在保證吊裝安全的前提下，吊馬被布置在遠(yuǎn)離透平所在的位置，這樣做可以最大限度地減少吊裝對(duì)甲板水平度的影響，從而降低吊裝對(duì)泵組對(duì)中作業(yè)的影響。經(jīng)過(guò)實(shí)船的幾次檢測(cè)，確保甲板變形值在控制范圍之內(nèi)。

圖10 改進(jìn)后的吊馬布置圖

2.3 重量控制

鑒于2#船塢800 t龍門(mén)吊的最大起吊重量為740 t，為確保安全，必須將整個(gè)總段重量控制在740 t以內(nèi)。以某超大型油船為例，整個(gè)10B總段重量約為746 t，已超出最大起吊重量，其中貨油泵透平真空冷凝器及空氣冷凝噴射泵的重量約為16 t?？紤]到這2個(gè)設(shè)備對(duì)對(duì)中的影響不大，且后續(xù)安裝的工作量也不大，因此將這2個(gè)設(shè)備安排在10B總段下塢后再進(jìn)行吊裝，這樣經(jīng)過(guò)調(diào)整后10B總段重量控制在約730 t左右，滿足龍門(mén)吊的吊裝要求。

2.4 合攏管制作控制

貨油泵、壓載泵定位安裝完成后，還需制作泵的進(jìn)出口合攏管如圖11所示。按原先工藝需在現(xiàn)場(chǎng)取樣，利用角鋼和法蘭組成“管子模擬件”(見(jiàn)圖12)，再拿到內(nèi)場(chǎng)拼裝焊接，經(jīng)過(guò)表面處理后上船安裝。運(yùn)用這種傳統(tǒng)方法，耗時(shí)費(fèi)力，工作強(qiáng)度大且浪費(fèi)材料。為改變現(xiàn)狀，決定采用上海外高橋造船有限公司自主研發(fā)的合攏管設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)來(lái)制作合攏管。該系統(tǒng)由合攏管測(cè)量?jī)x、測(cè)量處理和生產(chǎn)管理軟件、數(shù)控再現(xiàn)機(jī)等3個(gè)部分組成，通過(guò)測(cè)量→計(jì)算→再現(xiàn)等3個(gè)工作流程，完成合攏管的測(cè)量和制作。

圖11 貨油泵合攏管

圖12 管子模擬件

合攏管測(cè)量?jī)x攜帶方便，可以很精確地測(cè)量出合攏管兩端的空間坐標(biāo)并自動(dòng)生成數(shù)據(jù)(如圖13所示)。通過(guò)測(cè)量處理和生產(chǎn)管理軟件處理數(shù)據(jù)，生成管子制作小票和材料清單，施工人員據(jù)此在內(nèi)場(chǎng)制作合攏管，并利用數(shù)控再現(xiàn)機(jī)校管成形，經(jīng)焊接、打磨、密性試驗(yàn)、檢驗(yàn)、表面處理后直接上船安裝如圖14所示。

圖13 測(cè)量?jī)x測(cè)量合攏管數(shù)據(jù)

圖14 數(shù)控再現(xiàn)機(jī)制作合攏管

使用該設(shè)備可以減少角鋼、焊條以及砂輪片等材料的損耗，節(jié)約動(dòng)力能源，縮短合攏管的制作周期，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省人力，提高管子的制作精度，杜絕明火作業(yè)，提升作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的安全性。

3 結(jié) 論

通過(guò)透平對(duì)中作業(yè)階段前移、優(yōu)化施工環(huán)境，提高安全系數(shù)和工作效率，同時(shí)充分利用平臺(tái)吊車的起重能力；提高總段預(yù)舾裝的完整性；減少船塢的作業(yè)量，縮短了塢期進(jìn)而縮短了造船周期。本工藝的實(shí)施除了有助于改善作業(yè)環(huán)境外，還能夠降低施工成本，同時(shí)使用合攏管測(cè)量設(shè)備，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。以我公司建造的某超大型油船為例，采用此方法可節(jié)省約18天時(shí)間，節(jié)省工時(shí)約200 h。

超大型油船泵艙透平總段安裝新工藝的順利實(shí)施，為公司降本增效作出了貢獻(xiàn)，同時(shí)也給其他舾裝作業(yè)的前移起了舉一反三的作用。

InstallationTechnologyofBlockofPumpTurbineinVLCC

CEN Guoying， WANG Lei， ZHANG Fuhui

(Shanghai Waigaoqiao Shipbuilding Co., Ltd., Shanghai 200137, China)

In order to solve the installation problem of ballast pump turbine and cargo oil pump turbine of VLCC, the installation method in block stage is put forward based on the actual investigation and research. The installation and alignment of turbine is advanced from docking stage to block stage and the closure pipes are made by closure pipe system. The precision control method is adopted in the whole process to ensure the installation accuracy. After the installation inspection of real ships, it is proved that the labor intensity can be reduced, the working environment is improved, the safety factor is enhanced， and the construction cycle is shorten.

turbine； block; installation; closure pipe; VLCC

岑國(guó)英(1959-)，男，工程師，研究方向?yàn)榇邦A(yù)舾裝工法設(shè)計(jì)

1000-3878(2017)06-0043-05

U671

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