船舶管路智能布局优化设计

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  摘 要:船舶管路综台布置是船舶生产设计中的重要环节,管路布置质量的好坏直接影响到船舶建造周期,本文结合船舶生产设计和施工质量反馈的实际情况 ,重点介绍船舶管路综合布置过程中需要注意的一些问题,有利于提高产品的设计质 量。
  关键词:船舶设计管路布置﹔要点
  在我国,现行的船舶设计阶段可划分为基本设计、详细设计和生产设计三个阶段。船舶生产设计就是从施工的角度出发,解决如何高质量、高效率、短周期、安全与合理造船等问题的一种设计。
  船舶管路综合布置是生产设计中的一个关键环节,它以船体结构为背景,分层按区域将设备、舾装件、电缆、风管和管子等各个系 统表达在一张“综合放样图”上,进行综合协 调,使得所设计的区域得到一个较合理的布 置,并且编制各类施工图册及物资配套清单,进行托盘管理,实行管子的预制和预装,实现 模块的制作和安装、单元组装、分段预装、总段预装,使大量的管路安装与船体建造平行作业,大量的外场安装工作改在内场安装施 工.它不但可提高生产效率,缩短造船周期, 而且减少了劳动强度,减少立体作业,并为确 保安装质量和安全生产创造了条件。因此,管 路综合布置的设计质量将直接影响到施工的质量和周期。
  一、综合布置的工作流程
  二、综合布置的准备工作
  管路综合布置是一项十分细致的工作,在进行设绘之前,设绘人员必须充分做好图 纸资料的准备工作,主要有以下几个方面:
  (一)熟悉有关图纸,如总布置图、船体线型图、肋骨线型图、船体基本结构图、相关区域 的各类布置图、主干电缆走向图、有关的管系 原理图等;
  (二)熟悉相关的规格书内容和规范、规则的要求;
  (三)准备相关的设备资料,所有阀件和附件的资料以及相关的企业标准;
  (四)了解船厂管子的制作和安装工艺,以及计算机辅助设计系统。
  三、管路布置要点
  管路布置应满足相应的标准、规则、规范、规格书、建造计划书、系统原理图的要求,同时要考虑船厂的管子加工与安装工艺水平。管路布置要尽量简单、合理、美观,按照先布置大管后布置小管、先布置特殊要求管后布置一般要求的管的原则进行。凡是在船体分段成型前要进舱安装的管子、加热管单元,必须将进舱要求通知船体,根据船体结构、电气设备和主于电缆的布置对管路、设备、舾装件进行统一协调,合理确定各自的进舱顺序。
  (一)一般管路的设计要点
  1.管路的布置应具有合理性,如所有燃油舱柜的空气管、溢流管和测量管,都应避免通过居住舱室、精密仪器舱、粮库等贮藏舱室。淡水管路不得通过油舱,以免管子破损或渗漏时污染水质。同样,油管路也不得通过淡水舱。如不可避免时,应加设管遂或用套管连接。其他管路通过油舱时,应遵照规范要求加厚管壁,并在舱内不得有可拆接头即套管连接。
  2.管路的布置应具有安全性,如蒸汽管、油管、水管和柴油机排气管等,应避免布置在 配电板及其他电器设备的上方及后面,并尽 量远离配电板周围。油管路还应避免在锅炉、烟道、蒸汽管、废气管及消音器的上方通过。凡通过防火区域的管路,应采用满足船级社认可的节点形式。管子穿过水密或气密结构 处,应采用贯通件或座板。
  3.管路的布置应具有可操作性,如装在花钢板以下的阀件,其手轮应能方便操作,不 便于操作的阀件,应将阀杆延长或配阀叉操作杆。
  4.管路的布置应具有可维护性,如在管 子附件、滤器等设备上设有放泄装置,用来放 泄管子内的残余空气及液体。
  (二)特殊管路(以风管为例)的设计要点
  1.风管布置必须考虑船体结构、船体线型,风管的开孔和露天甲板的风筒、通风头的 形式、通风头的高度应满足规范要求,过A 级甲板或舱壁的通舱管件的长度应满足规范的要求。
  2.应台合理分配风量,风管和风口布置要 合理,散热区应重点供风,通风口应对准主辅机增压器吸气滤网、主副空气压缩机和锅炉 燃烧器的上方,以保证设备的用气,并且供风 不要直吹热源,而主要是先吹人(经常站立的 工作位置附近),再流向机械设备。分油机室、 独立的抽风机抽风,抽风口应布置与供风口 成对角的对流路线,以充分利用新鲜空气。机修间、电焊间、喷油头间、分油机室抽风口应 布置在舱室的上方。因CO2比空气重,泵舱为深舱,故CO2瓶室、泵舱的抽风应布置在下 方,送风在上方。
  3.风管布置必须考虑机舱行车、主机平台、主机上下花钢板平台的栏杆、扶手以及与其他吊粱是否相碰,同时也要考虑主干电缆的走向 和天花板、绝缘的高度及厚度。
  4.风管的走向及尺寸应按照原理图布置,若因受各种条件限制要改变系统图中风管的尺寸,则应按当量直径进行换算或按标准《船用通风系统管路和附件的公称通径》。
  (三)管路的空间位置与尺寸的设计要点
  1.管路管段的划分要考虑管子加工流水线的工艺要求,DNl5一DNl50的管子尽量采用机弯,尽量采用先焊后弯,后采用定型弯。
  2.应按照船体分段的划分和建造方针进 行管子的划分和组托,分段间的补装管(调整管)应为800 mm一1000 mm,即法兰距分段线400 mm一500 mm,通舱管件应在200 mm-250 mm之间,污油水的报警高度一般为150mm。
  3.应考虑风管、单元、主机、发电机等设备或舾装件进舱所需的空间。
  4.管路附件、阀件、滤器等的布置應考虑其操作、使用维修、保养、拆检的可能性和方便性,特别是海水总管的滤器盖及螺栓50mm范围内不得布置管路及舾装件,以方便滤器的开盖清理。
  5.靠近船体结构处、设备座架处的管子, 要考虑船体和座架的涂装要求,对蒸汽管、热水管等要考虑绝缘厚度。
  6.管路的布置必须注意设备基座、箱柜、 船体结构、人孔、梯子、门窗等舾装件的尺寸, 并与它们之问留有足够的间隙(不少于50mm)。7.管子与管子连接件之间不少于15 mm与船体结构之间不少于20mm,包绝缘 的管边距电缆和空调风管之间距不少于200mm。
  8.必须考虑管码的安装位置及连接件的 拆装,有条件的地方应采用排码。
  9.船舷排水孔应避免布置在救生艇及舷梯卸放区域内。
  四、图纸资料的核实
  管路综合布置完成后,应核实综合布置 过程中所使用的船体结构图、管路系统图、设 备布置图、设备资料等是否为最新版本,设备 的进出口位置、设备座架是否与管子、船体结 构相碰撞,船东、船检的退审意见是否反映到 管路布置图中,这些工作往往会随生产设计 的紧张展开而遗漏,在建造和报验过程中造 成返工。
  五、结语
  管路综合布置对设计人员的素质有着很高的要求,不但要求具有一定的专业理论知识,而且必须具备相当丰富的实践经验,不但 要熟悉规范和规格书,而且要对船厂的制作 和安装工艺,以及组织生产的 方法,各有关作业生产的流程等都要比较熟 悉。同时,加强各专业之间的协调沟通工作, 加强设计人员的培训,提高设计人员的专业 技术水平,增强责任心,也是提高管路综合布置质量的一个重要途径。
  参考文献:
  [1]王运龙,王晨,韩洋,林焰. 船舶管路智能布局优化设计[J]. 上海交通大学学报,2015,04:513-518.
  [2]范小宁. 船舶管路布局优化方法及应用研究[D].大连理工大学,2006.
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