海洋工程船排氣管生產(chǎn)設(shè)計(jì)方法研究

張 岳，馬 良

（浙江造船有限公司，浙江寧波 315517）

海洋工程船排氣管生產(chǎn)設(shè)計(jì)方法研究

張 岳1，馬 良2

（浙江造船有限公司，浙江寧波 315517）

船舶排氣管路的作用是確保主機(jī)、發(fā)電機(jī)、鍋爐等設(shè)備在工作中產(chǎn)生的廢氣排放到大氣。減低設(shè)備的排氣背壓，排氣管路走向合理順暢，對各相應(yīng)設(shè)備的正常工作起到重要作用。

排氣管布置；煙囪內(nèi)布置；彈性吊架；固定支架；設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

0 引言

通常，排氣管是除機(jī)艙主通風(fēng)管外，管徑最大的。另外，排氣管的外層均需包敷50 mm～100 mm的隔熱材料，如玻璃纖維、硅酸鋁管殼、陶瓷纖維等，可見排氣管實(shí)際占居的空間是相當(dāng)大的。在技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)需將排氣管系立于重要和優(yōu)先的地位，在生產(chǎn)設(shè)計(jì)過程中如何正確布置排氣管，對滿足該系統(tǒng)的功用起到重要的作用。

1 生產(chǎn)設(shè)計(jì)排氣管的布置步驟

布置的目的是使排氣管路盡量減少彎頭保證暢通，盡量少占艙室空間，減少散熱面，減低環(huán)境溫度，主要有利于設(shè)備功率的發(fā)揮。

各型海洋工程船排氣管規(guī)格尺寸見表1。

表1 各型海洋工程船排氣管規(guī)格尺寸

海工船排氣管整體布置示例見圖1。

1.1 生產(chǎn)設(shè)計(jì)排氣管系布置步驟一

首先，應(yīng)仔細(xì)閱讀排氣管原理圖，注意圖中重要的一些說明，并進(jìn)行記錄，如不同的隔熱厚度、使用特殊管材的部位、某些輔件安裝的高度要求等。

然后，準(zhǔn)備設(shè)備樣本資料，如主機(jī)、發(fā)電機(jī)、

鍋爐、消音器等及相關(guān)的附件標(biāo)準(zhǔn)，如不銹鋼膨脹節(jié)（一般選用GB/T12522-1996）、排氣管鋼法蘭（推薦選用CBM31-81）等。要認(rèn)真細(xì)致地查閱設(shè)備樣本，檢查所需尺寸是不是齊全，有的廠家提供的資料中缺少設(shè)備排氣口的部分尺寸，或者廠商提供的不銹鋼膨脹節(jié)尺寸相矛盾等等，均須一 一反饋給廠家落實(shí)處理。

圖1 排氣管布置示例

最后，進(jìn)行設(shè)備三維建模，并仔細(xì)核對模型和資料是否一致，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)修正。在此應(yīng)注意，對于消音器等設(shè)備，在資料中一般是不反映有包裹的敷料的，故建模時(shí)要添加隔熱敷料層，以防止其他管路及電纜碰撞隔熱敷料。

1.2 生產(chǎn)設(shè)計(jì)排氣管系布置步驟二

將重要的輔助設(shè)備，如主機(jī)排氣管消音器、發(fā)電機(jī)排氣管消音器等進(jìn)行初步定位，定位時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)。

1）設(shè)備定位要便于其基座的設(shè)計(jì)、制作和安裝；

2）要便于與排氣管的連接；

3）不能影響主通道的通行；

4）要便于保養(yǎng)和維修。

當(dāng)然，上述的幾點(diǎn)注意還需進(jìn)行綜合考慮，才能選出好的定位。

由于上述設(shè)備比較高大，其初步定位也是相對穩(wěn)定的，移動(dòng)和變化的可能性較小。而其基座所占空間大，因而應(yīng)優(yōu)先進(jìn)行相關(guān)基座的建模布置，目的是讓其他管系和電纜提前注意，減少設(shè)計(jì)返工。消音器基座圖見圖2。

圖2 排氣消音器基座圖

1.3 生產(chǎn)設(shè)計(jì)排氣管系布置步驟三

主機(jī)、發(fā)電機(jī)、鍋爐及主要輔助設(shè)備定位后，即可在三維結(jié)構(gòu)模型中布置排氣管路。在此應(yīng)注意，管路的出口方向與水平向上夾角要求不小于3°，有利于工況時(shí)氣流的暢通，確定氣流方向是朝艉還是朝艏。另外，船舶在正常工況下是否存在艉傾等因素，以此來判別排氣管與水平方向夾角的變化。圖3是設(shè)計(jì)的某海工船的發(fā)電機(jī)排氣管與水平夾角的比較圖。

圖3 排氣管與水平夾角的比較圖

排氣管路的走向設(shè)計(jì)應(yīng)選擇捷徑，即管線最短、彎頭最少，避開船體結(jié)構(gòu)，保證通道高度。總之排氣管的綜合布置應(yīng)顧全大局。

排氣管在煙囪內(nèi)的布置要特別注意煙囪后部艙壁上安裝的巨大的氣動(dòng)百葉窗，避免因相互靠得太近而導(dǎo)致百葉窗無法開啟。排氣管在煙囪內(nèi)的布置見圖4。

圖4 排氣管在煙囪內(nèi)的布置

1.4 生產(chǎn)設(shè)計(jì)排氣管系布置步驟四

排氣管路走向布置完成后，需要安裝各類彈性吊架（見圖5）和固定支架。彈性吊架主要用于排氣

管路在冷熱交變的工況下（柴油機(jī)排氣溫度一般為300 ℃～400 ℃[1]），起到位移補(bǔ)償作用，還能提高豎直管道和橫向管道的穩(wěn)定性，以及減少振動(dòng)。

圖5 排氣管彈性吊架的布置

固定支架需要在生產(chǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)排氣管路的具體走向而進(jìn)行設(shè)計(jì)。固定支架的作用是強(qiáng)行固定管路中的某段管件，通常設(shè)置在設(shè)備排出口的排氣管路上，使它能對管路中的其他部分起到承重和保護(hù)的作用。由于排氣管的管徑較大，再加上管子外壁上的隔熱材料及金屬護(hù)皮，因此管子的重量很大。所以，用于排氣管的固定支架必須要有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，見圖6。

圖6 排氣管固定支架的布置

2 排氣管的生產(chǎn)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

在設(shè)計(jì)排氣管時(shí)，需注意以下問題：

1）主發(fā)電機(jī)組排氣管、膨脹接頭及附件需包扎約50 mm～100 mm厚的絕熱材料，應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的排氣管包扎50 mm絕熱材料，絕熱材料外表面包一層0.5 mm鐵皮。不同的船舶要求不一樣，以原理為準(zhǔn)。排氣管外表面溫度不得超過60 ℃；

2）所有露天的排氣管材料為不銹鋼316L；

3）系統(tǒng)墊片采用不銹鋼石墨增強(qiáng)復(fù)合墊片；

4）排氣管的最低處需有泄放管，管路上安裝泄放閥；

5）消音器的泄放管需引至艙底；

6）排氣管的布置應(yīng)和煙囪、廢氣鍋爐、消音器及火星熄滅器的位置綜合考慮，使排氣管長度最短、彎頭最少、固定容易且安裝方便[2]；

7）煙囪內(nèi)屬于A60區(qū)域，煙囪圍壁四周通常敷設(shè)隔音隔熱巖棉，布置排氣管時(shí)需考慮與圍壁留出足夠的空間，一方面利于艙壁巖棉敷設(shè)，另一方面利于排氣管的包扎。應(yīng)發(fā)排氣管穿艙壁須滿足防火要求長度900 mm；

8）排氣管與電纜之間的距離應(yīng)不小于200 mm；

9）排氣管路布置應(yīng)避免曲形復(fù)雜、彎頭過多，否則將大大增加排氣阻力，加大排氣背壓，影響柴油機(jī)功率。因此，管路布置應(yīng)以最少的彎頭為準(zhǔn)則，尤其要少用90°彎頭[3]。

3 結(jié)論

排氣系統(tǒng)是船舶動(dòng)力裝置系統(tǒng)的重要組成部分，排氣管能否合理布置，影響到主機(jī)的正常工作。合理地布置好排氣管對于其余系統(tǒng)管路起著決定性作用，它直接影響機(jī)艙的管路布置空間和整體布局。只有排氣管優(yōu)先布置確定后，才可最終確定機(jī)艙區(qū)域及煙囪區(qū)域的管路布置方案。

[1]王方力.船舶舾裝設(shè)計(jì)新技術(shù)新思維與安裝新工藝新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用手冊[M].北京: 中國交通科技出版社.2007.

[2]中國船舶工業(yè)總公司.船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊[M].北京:國防工業(yè)出版社.1999.

[3]施正一, 邵志深, 陳昌明.船舶管銅工工藝學(xué)[M].哈爾濱: 哈爾濱船舶工程學(xué)院出版社.1987.

Research of Production and Design Method for Exhaust Pipe on Offshore Engineering Vessel

Zhang Yue1, Ma Liang2
(Zhejiang Shipbuilding Co., Ltd., Zhejiang Ningbo 315517, China)

Marine exhaust pipe lines are used to make sure that the emission from the main engine, the generator and the boiler is exhausted to the atmosphere.The reduction of the exhaust back pressure of the equipments and the reasonable and smooth decoration of the exhaust pipe play an important role for the normal operation of relative equipments.

exhaust pipe route; pipe route in funnel; flexible hanger support; fixed hanger support; design considerations

U664.84

A

10.14141/j.31-1981.2016.02.012

張?jiān)溃?975—），男，工程師，研究方向：船舶設(shè)計(jì)工作。