海洋工程船散料輸送系統輪機生產設計

邢漢坤

摘 要：在本文中，我們以武昌船舶重工有限責任公司建造的8000千瓦多用途平臺工作船為載體，系統的闡述海洋工程船散料運輸系統的輪機生產設計過程中涉及到的相關問題，海洋工程船散料輸送系統的材料選擇應該結合實際生產進行有針對性的設計，組織更多的人力對其進行深入的研究，從而使該系統在海洋船舶輪機專業的科技含量進一步提高。

關鍵詞：海洋船舶；散裝物料輸送系統；輪機設計

1前言

遠洋船舶的船用輔助服務項目在海洋石油開發項目上具有重要的作用，目前主要分為三用工作船（Anchor handling tug supply vessel）和平臺供應船（Platform supply vessel）等兩大類型。經過多年的發展，大型海洋船舶屬已經成為這個產業的發展趨勢，而它的功能也越來越傾向于復雜化和綜合化。散裝物料輸送系統設備配置是鉆井系統重要的硬件設施，海洋工程船散裝物料輸送系統項目中最為重要的技術，目前都被完整的保留下來，它的技術也是一直在發生變革，運輸的散裝物料主要有水泥、膨潤土、重晶石粉、石灰石、高嶺土和煤灰等，一般要求介質的密度≤8噸/立方米，顆粒大小在2 800～4萬Blaine之間。

2海洋工程船散料輸送系統操作的難度

目前對于海洋工程船散料輸送系統的研究仍然處于快速發展的階段，散料輸送系統設計首先要注意散料運輸的特點，散料輸送技術是利用氣固兩相流，實現粉料在岸上基站與海洋工程船之間的長距離交換以及海洋工程船與平臺間的交換。粉狀材料的有效運輸則是利用空氣壓縮機提供能量并且最終轉變為動能輸送粉狀物料的復雜運動，使材料顆粒的位置不斷變化，將散裝物料輸送到一個基站或平臺上的空氣壓縮機上；而卸貨作業主要是在海上平臺上使用壓縮機將物料送入分配罐中。船上的空氣壓縮機不僅需要提供電源，也要考慮壓縮空氣吹掃對物料運輸的影響，在遠洋船舶運輸系統中，散料輸送的問題主要集中于裝卸工作上。

海洋工程船散料輸送系統一般由以下部分組成：散料儲料罐、空氣壓縮機及管道、閥門遙控系統、監測和控制工藝管道（主要包括進料管、排氣管、安全閥排放管、氣體供應管和助吹管）等。從類型上來看，散裝物料輸送系統有很多，但是其基本原理都是通過管道輸入和輸出以達到物料輸送的目的。如果需要的工作人員不多，則更容易布置管道，可以更容易地提高散裝物料運輸的效率，但是管理壓力可能又會增加。反之，則會使運行成本增加，同時控制系統更加復雜，由于管道運輸和分散的結構方式，必然會造成維護成本的提高，因此在散料輸送裝置上管道的布置是難點。

3散料輸送系統的特點以及輸送系統輪機設計的問題

3.1散料輸送系統的設備布置和安裝

該系統主要包括散料罐、空氣壓縮機、干燥機、空氣壓縮機、空氣冷卻機、干燥輸送罐和輸送管道等幾部分組成。

工作船通常配置四只左右的散裝物料罐。這些裝置的排列受到船體大小的限制，一般都不會太大，常常是沿船體方向橫向放置，8000千瓦多用途平臺工作船的散料系統也是這種形式的。考慮到散料罐在吊裝時可能會出現S形的路線，其在移動過程中至少需要有四個較大的支柱來控制其安裝方向及位置，那么就需要在甲板上設置四個支柱，使罐體更容易被固定住，因此罐體安裝時應考慮在甲板開4個工藝孔，工藝孔如圖標示，見圖1。

設置散料輸送的壓縮空氣管系統，至少要配置2臺空氣壓縮機和1臺冷卻干燥機。2臺空氣壓縮機組布置應留有一定的維修空間，但在狹小的空間內，冷干機和空氣壓縮機的總體布局又須相對緊湊，因此也可以按照散料輸送的負載型系統進行有針對性的呈T形緊湊布置，任何類型的散料輸送設備的配置系統設計中都應考慮電氣控制的操作面和管路接口位置（同時包括壓縮空氣進口和出口，冷卻水入口和出口），通常是設置在設備的側面，此處需要600mm以上的維修空間，以保證工作人員的有效操作，而不使其他設備或結構造成干涉。

3.2散裝物料輸送系統的管道布置

由于其傳輸介質的特殊性，我們在設置管道過程中應該遵循一定的原則。如果輸送的是水泥，則凝結水可以很容易地與水泥混合在一起堵塞管道。雖然空氣壓縮機和凍干機可以提供干燥的壓縮空氣，但仍含有少量的水蒸氣，當冷凝管中出現溫差時就會形成結垢和阻塞物質。因此輸送料管布置時應盡量避免穿過液艙，以減少管路產生溫差的可能；同時，由于管路中仍不可避免的會發生結垢現象，因此設計時要考慮到盡量使管路布置于工作人員易于接近的地方，且要充分考慮到管段的可拆性，以方便維護。

散料輸送系統的管道遙控控制閥是在船舶駕駛室進行操作的，物料輸送管的控制閥使用氣動閥，常用的遙控閥門有兩種，一種是集成式，另一種是分體式，兩種典型的氣動遙控閥門控制空氣管系布置如圖2、圖3所示。

海洋工程散料輸送系統的管道配置要考慮到拆卸方便，以確保輸送系統的管道配置符合現代生產的標準。

3.3彎管模具工藝設計要求難

管道的彎曲部分的設計要考慮到實際情況，良好的管彎可以保證散料輸送的暢通性，管道彎曲部分均要采用4倍以上的彎曲半徑。以外徑φ140mm為例，則彎曲模具就要使用560mm以上的規格。在實踐中經常使用600毫米的規格，模具設計應考慮彎管的熱應力，以降低系統的復雜度。在集管式散料輸送系統中，輸送總管中由于介質雙向流動，需要采用一種雙三叉管的型式。制作這種管系有兩種方法。方法一，先彎兩支管，合并段對開拼接，在總管上開與支管相貫的坡口，以總管的相貫曲線坡口比照兩支管，在支管上開孔、修割，最后焊接；方法二，先按尺寸制作總管，修割支管的相貫曲線至實際要求的尺寸，然后比照在總管上焊接。通過對實際制作樣管的對比，方法二較難操作，制作的管子外觀效果較差，正常情況下常常采用方法一來操作。

4結語

散料輸送系統輪機專業的設計和制造對于整個海洋工程運輸船的工作效率會產生重要的影響，因為散料輸送管道系統不僅要求使用更大直徑的管道，還要有較大的彎曲半徑。所以我們在設計散料輸送系統的管道時優先考慮布置直管段，否則后期設計將出現較大困難。海洋工程船的散料輸送系統的設計均優先考慮這個設計原則，首先考慮散料系統的整體布局規劃，再考慮其他配合系統的布置，從而達到了較好的總體設計效果，海洋工程船在交付并運營兩年后，船東的反響也一直不錯。

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