船舶管路綜合布置要點和運用

胡阿永

（福建船政重工研發(fā)設(shè)計院技術(shù)二部，福建 福州350502）

船舶作為水運交通工具的重要組成部分，是我國交通網(wǎng)絡(luò)體系的重要構(gòu)成內(nèi)容，自船舶誕生以來，不論是在民事應(yīng)用、工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，還是在軍事方面，船舶都有著不可忽視的重要價值，對人類社會有著重要意義。近年來隨著船舶制造企業(yè)的快速進(jìn)步與制造技術(shù)的不斷發(fā)展，船舶建造技藝愈發(fā)成熟，能有效保證船舶建造質(zhì)量，且得到了諸多實踐肯定。但在船舶實際應(yīng)用過程中，關(guān)于管路綜合布置與優(yōu)化在提升船舶生產(chǎn)速度、提高船舶應(yīng)用效率等方面的研究較為缺乏，因此，本文對船舶管路綜合布置要點的探討及其實踐運用的研究也就具備重要理論意義和現(xiàn)實價值。

1 船舶管路綜合布置的作用

對船舶工程而言，管路是否正常工作直接關(guān)系到整個船舶運行體系的安全性和可靠性，船舶管路布置也就成為船舶生產(chǎn)工藝中的重要環(huán)節(jié)。由于船舶管路由大量的管道和網(wǎng)線組成，處于既分散又相互緊密聯(lián)系的系統(tǒng)中，分散排布于整個船舶系統(tǒng)的動力裝置及其附屬設(shè)施設(shè)備中，科學(xué)合理地對船舶管路工程進(jìn)行綜合排布，有助于船舶管路系統(tǒng)提前加工及高效率組裝，有利于人力資源的快速降低和船舶生產(chǎn)周期的大幅度縮短，提升船舶制造效率。同時，船舶管路的綜合布置，能夠有效將船舶管道系統(tǒng)與其他系統(tǒng)緊密結(jié)合，發(fā)揮船舶自身性能。

2 船舶管路綜合布置要點

2.1 布置準(zhǔn)備。在對船舶管路進(jìn)行綜合布置前，準(zhǔn)備工作必不可少。設(shè)計人員應(yīng)仔細(xì)分析船舶建造規(guī)格書，了解船舶需求及規(guī)格書中的注意事項。仔細(xì)分析船舶相關(guān)輪機(jī)系統(tǒng)圖紙，相關(guān)布置圖紙、設(shè)備資料及船體的基本結(jié)構(gòu)圖紙。確保對船舶系統(tǒng)及船體構(gòu)造有著深刻認(rèn)知與了解，能夠熟悉船舶管路綜合布置過程中的各項原理結(jié)構(gòu)和內(nèi)部裝置圖，能熟悉相關(guān)圖紙及船舶工程施工技術(shù)規(guī)范，能高效率收集船舶管路附件材料，根據(jù)船舶建造工藝等準(zhǔn)備相關(guān)配件。并與電氣工程及給舾裝專業(yè)人員充分溝通交流，完成船舶管路綜合布置中的多技術(shù)交叉工作。就準(zhǔn)備建造工藝而言，由于船舶管路的綜合布置工作是要求較嚴(yán)格、精度較高的技術(shù)工藝，因此，在船舶的管路綜合布置準(zhǔn)備過程中，在技術(shù)準(zhǔn)備上有著充足應(yīng)對措施，利用高精度船舶建造工藝手段保證船舶生產(chǎn)的可靠性與安全性，進(jìn)一步提升船舶制造品質(zhì)。

圖1 某散貨船機(jī)艙內(nèi)底設(shè)備布置圖

2.2 布置內(nèi)容。機(jī)艙區(qū)管系綜合布置的優(yōu)化設(shè)計：就船舶工程管路綜合布置優(yōu)化過程中的機(jī)艙區(qū)管路系統(tǒng)綜合布置與優(yōu)化設(shè)計而言，圖1 為某散貨船機(jī)艙內(nèi)底設(shè)備布置圖。機(jī)艙區(qū)是船舶工程管網(wǎng)系統(tǒng)最多且最繁雜的中央?yún)^(qū)域，更是整個船舶網(wǎng)絡(luò)體系運行的復(fù)雜地區(qū)，是整個船舶工程高效可靠運行的重要支撐。以該散貨船為例，全船共計管網(wǎng)線路7000 根，單機(jī)艙區(qū)中的管網(wǎng)線路約占4000 根，大致占全船管網(wǎng)線路的4/7。

對機(jī)艙區(qū)管路系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計而言，首先根據(jù)系統(tǒng)功能，船級社規(guī)范及船員的使用習(xí)慣，將設(shè)備布置到位，如冷卻水泵和冷卻器經(jīng)量集中放，分油機(jī)布置在油渣艙上，壓載泵布置在機(jī)艙艏部，油泵和進(jìn)口濾器放一起等，這樣從初始階段就有效的節(jié)約空間，減少系統(tǒng)中各設(shè)備元件之間的管路長度，減少定型彎頭的使用。其次也是我們要重點研究對象，在機(jī)艙區(qū)域讓單元模塊得到廣泛應(yīng)用。就單元模塊的廣泛設(shè)計而言，散貨船機(jī)艙區(qū)各層設(shè)備及管路優(yōu)化布置都有各自的特點，即在該船內(nèi)底下各艙室及平臺上油艙內(nèi)，由于空間狹小，蒸汽盤管密集可采用片體單元預(yù)裝模式，在外板封板之前，提前將管子制作安裝，減少工人在狹小密閉空間的工作時間。機(jī)艙內(nèi)底區(qū)域設(shè)備復(fù)雜，舾裝件多。管碼可利用設(shè)備座架與花鋼板支架互相連鎖分前后左右設(shè)計多個大的單元模塊。圖2 為某散貨船機(jī)艙內(nèi)底上艏部壓載泵單元模塊。

圖2 某散貨船機(jī)艙內(nèi)底上艏部壓載泵單元模塊

平臺下倒吊管路相對布置比較單一，空間比較大，布置時盡量采用多聯(lián)支架，設(shè)計成管束單元，在胎架上分段翻身之前就可預(yù)裝完整，減少分段在胎架上時間。平臺上的設(shè)備，如供油單元、分油機(jī)、壓載水處理裝置、壓力水柜等可根據(jù)具體情況設(shè)計相對獨立的設(shè)備單元。圖3 為該機(jī)艙區(qū)壓力水柜單元模塊示意圖。

該機(jī)艙區(qū)采用單元模塊設(shè)計方式，能覆蓋該散貨船機(jī)艙各個區(qū)域，有效提升散貨艙機(jī)艙區(qū)管路布置的優(yōu)化效率。實際預(yù)裝效率能提高到80%以上。其次，利用大規(guī)模單元模塊方式，能夠有效提升該散貨船機(jī)艙區(qū)的系統(tǒng)完整性和可靠性，能夠減少船臺系統(tǒng)之間的報驗內(nèi)容，顯著提高船舶工程建造速度進(jìn)而縮短建造周期。最后，船舶工程機(jī)艙區(qū)利用大規(guī)模單元模塊，能夠以單元為內(nèi)場制作方式，顯著提高單元模塊的制作精度和準(zhǔn)確度。

圖3 壓力水柜單元模塊示意圖

2.3 布置方法運用。在船舶管路布置過程中，方法主要包括逃逸法、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化算法和模糊法三大類別。就網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化算法而言，在船舶工程管路布局優(yōu)化設(shè)計處理時，利用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化算法中出現(xiàn)的有向圖、邊界頂點及確定目標(biāo)點的最優(yōu)路徑，利用涉及到的中間節(jié)點、連接和交叉等達(dá)到每條管路設(shè)計的獨立性布局。

3 注意事項

在對船舶工程管路系統(tǒng)進(jìn)行綜合布置時，針對一般管路系統(tǒng)，當(dāng)船舶處于較復(fù)雜的航行環(huán)境時，船體傾斜度、船體溫度變化以及內(nèi)外船艙承受壓力變化值都應(yīng)被考慮進(jìn)船舶工程管路綜合布置工作中，保證船舶網(wǎng)絡(luò)體系管路系統(tǒng)能正常工作。同時，針對糞便污水類的排污管路系統(tǒng)，要與其他管路系統(tǒng)分開布置，特別注意該類管路的傾斜斜度，保證排污管道不堵管。針對上層建筑房間內(nèi)的其他管路布置，往往須將其設(shè)置為固定整體，保證船舶工程網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的整體性和可靠性，禁止設(shè)計成可拆接頭，以便管路系統(tǒng)具備良好密閉性，防止由于管路系統(tǒng)泄露而發(fā)生安全事故，在船舶工程管路布置的過程中盡可能地避免氣泡產(chǎn)生。對可燃?xì)怏w等探測管路進(jìn)行布置時，為確保船舶工程航行的安全性，應(yīng)嚴(yán)格禁止壓載艙內(nèi)可燃?xì)怏w超標(biāo)。也就是說，在布置船舶工程可燃?xì)怏w探測管路時，其周邊應(yīng)同時布置相關(guān)實時監(jiān)測設(shè)備，有效監(jiān)測壓載艙內(nèi)的可燃?xì)怏w含量，也可采用左舷集中布置方式，在確保船舶整體美觀的同時，達(dá)到節(jié)約焊材和減少焊接工作量的目的，降低人力資源成本和減輕船舶自身重量。

針對船舶工程其它特殊的管路布置而言，當(dāng)管路為易腐蝕結(jié)構(gòu)時，應(yīng)在內(nèi)部管路把特殊防護(hù)涂料滿涂。針對船舶工程中的甲板區(qū)，由于該區(qū)域長期經(jīng)受海水侵蝕，或處于開放環(huán)境風(fēng)吹日曬，管網(wǎng)系統(tǒng)極易腐蝕，因此，應(yīng)針對其進(jìn)行重點關(guān)注。而針對其他船舶工程的特殊管線而言，在布置油管時，應(yīng)將其與電氣設(shè)備、配電設(shè)備等保持一定距離，避免在鍋爐、煙道、排氣管等可能存在溫度升高區(qū)域的油管排布，避免船舶工程出現(xiàn)安全事故。其次，在對船舶進(jìn)行管路排布材料選擇時，除確保材料具備防火性能，還應(yīng)考慮管路布置過程中的其它不安全因素，使其具備一定的防護(hù)自保能力。最后，在布置船舶工程的風(fēng)管時，應(yīng)深度了解船舶工程內(nèi)在結(jié)構(gòu)，在布置過程中，科學(xué)合理地選擇風(fēng)管開口位置及風(fēng)筒位置，掌握實時風(fēng)量合理配置的基本原則。考慮船舶工程需求，無論是送風(fēng)管還是抽風(fēng)管道，都應(yīng)布置在船舶設(shè)備上方，保證風(fēng)管的正常工作?？偠灾?，不論是針對普通管道還是特殊管道，船舶工程管路布置都不能改變船體基本結(jié)構(gòu)，必須對船舶有限空間進(jìn)行合理優(yōu)化和充分利用。

4 結(jié)論

為保證船舶工程結(jié)構(gòu)整體性能，必須做好船舶工程線路布置中的每一環(huán)節(jié)，在掌握船舶工程管路布置基本原則的基礎(chǔ)上，從船舶工程整體自重、管路空間優(yōu)化布置方面入手，充分發(fā)揮現(xiàn)代工藝技術(shù)，盡量減少彎頭附件等的使用，在有限空間內(nèi)對船舶工程進(jìn)行高效率利用和合理管路布置，做到最優(yōu)化，有效提升船舶工程使用效率。