輪機管系單元設(shè)計和制造安裝要點探究

馬佳煒 招商局郵輪制造有限公司

船舶的機房關(guān)系單元系統(tǒng)是船舶管道系統(tǒng)分布最密集的位置。系統(tǒng)的設(shè)計完整性以及制造安裝的正確性決定了船舶推進裝置的運行狀態(tài)?，F(xiàn)代大型輪船機艙的管道系統(tǒng)一般會包含30多個子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)總體來看通常包含管道數(shù)量約為20，000，管道的生產(chǎn)和安裝占整個輪機設(shè)計安裝項目工作量的百分之二十以上。同時，管系廢品率是管道總數(shù)的8%-15%。因此，如何提高管系單元布局設(shè)計，如何加強管系單元制造安裝的質(zhì)量非常重要。

一、輪機管系單元設(shè)計內(nèi)容與方法

（一）輪機管系單元介紹

輪機管系包含的系統(tǒng)眾多，最重要的也是設(shè)計中最需要注意的莫屬綜合區(qū)域單元，功能單元和管束組件。上述三個單元中，管束組件可以組合成行和束，并且通過布置多段線路的形式構(gòu)成管束單元，該類型單元主要適用于機艙，甲板等區(qū)域的布局設(shè)計。其次，功能單元實際上是功能的組合單元，包括周圍的電氣設(shè)備，閥門，管道等。綜合區(qū)域單元是大面積機電設(shè)備布置區(qū)域，通常要求整個區(qū)域合理科學(xué)的分布，一般用于在油輪的主甲板和機艙的整個下部鋪設(shè)管道系統(tǒng)。

（二）艏艉部區(qū)域

前后區(qū)域的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由配件和附件組成，例如管路，電氣設(shè)備，錨和舵。在進行此區(qū)域單元設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)充分分析機身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)空間，然后建立一個綜合的模塊，以便能夠?qū)⑸鲜雠浼⒃O(shè)備均勻分布。舾裝作業(yè)可以在船體總節(jié)和小節(jié)的末尾進行，并且在完成前移舾裝作業(yè)之后，可以建立完整的高級集成產(chǎn)品。在現(xiàn)實作業(yè)中，需要規(guī)范遵守生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和精度，否則可能會有在設(shè)計階段無法預(yù)料到的問題出現(xiàn)，給管系單元的正常工作帶來影響。

（三）計算機輔助設(shè)計

現(xiàn)階段，我國管道和船舶設(shè)備的綜合布局包括計算機輔助設(shè)計和船舶三維數(shù)字模型的創(chuàng)建。如何進一步深化生產(chǎn)設(shè)計已成為當(dāng)前很重要的話題。在設(shè)計該船的機艙管道系統(tǒng)時，除了提供經(jīng)驗優(yōu)勢外，我們還可以借助計算機輔助系統(tǒng)進行更加深層次的優(yōu)化設(shè)計思考。

從施工方便的角度出發(fā)進行優(yōu)化設(shè)計。在允許的情況下，用平焊代替仰焊，用機彎代替定型機彎。另外還要注意安裝異徑管時可以將頭部較大的一部分靠近法蘭，空間狹小的提前裝配階段。類似的一些普通細(xì)節(jié)，依次進行優(yōu)化改進，以使結(jié)構(gòu)方便，同時又保證了工件的精度和質(zhì)量。

從節(jié)省材料的角度出發(fā)進行設(shè)計優(yōu)化考慮。在復(fù)雜的管道布局中增加功能性管道集成，提供盡可能少的法蘭和其他連接配件，并提供方便的日常維護手段。當(dāng)前校管通常在多個方向上設(shè)置以提供邊距集中化原理。上述累積邊距和誤差可以放置在T型管、固定深度的管道中，有時還使用管道封閉功能來消除邊距和誤差，這些設(shè)計思路可以節(jié)省船舶生產(chǎn)的總成本。

從提高管路預(yù)舾裝的精度出發(fā)，增加組合支架的應(yīng)用。在分段預(yù)舾裝中組合支架的運用一方面可以達到管子預(yù)裝精度要求，另一方面還可以減少角鋼和工時。

二、輪機管系綜合單元設(shè)計要點

如果機房區(qū)域綜合單元，尤其是大面積綜合布局，則應(yīng)充分注意它們相互分隔的科學(xué)性和合理性。因此，以下總結(jié)了幾個設(shè)計要點：

第一點：分解發(fā)動機室下部的集成單元需要仔細(xì)檢查分解整個框架結(jié)構(gòu)的可行性。它們的拆卸和關(guān)閉是否有效，是否對結(jié)構(gòu)的整體強度有害，在起吊運輸，定位和焊接操作期間它們是否可靠，并且它們的尺寸和重量是否過重，是否符合標(biāo)準(zhǔn)

第二點：機艙底層區(qū)域綜合單元的分割操作需要仔細(xì)研究組裝和安裝的難易程度。單元之間的相互接口通常應(yīng)在前，后，左側(cè)和右側(cè)接受一組垂直的法蘭連接，并允許其連接位置有相應(yīng)的差異，以利于組裝操作。應(yīng)注意盡可能避免頂部和底部法蘭連接或傾斜平面以及連接方式。

第三點：機艙底層區(qū)域綜合單元的分割，還需要注意吊運作業(yè)操作和安裝位置調(diào)整空間的可能性。這意味著在抬起最后一個單元時，可能會發(fā)生一些單元生產(chǎn)精度錯誤，請考慮到應(yīng)事先預(yù)留一個特定的位置，以利于調(diào)整操作并避免不必要的返工和浪費。這是該單元集成設(shè)計領(lǐng)域必須注意的重要一點。

第四點：機艙底層區(qū)域綜合單元的框架結(jié)構(gòu)必須保證牢固。若有必要，在組合框架的分割之處進行適當(dāng)?shù)木植考訌?，框架的高度有調(diào)整的可能可能。在研究管件固定時，要充分考慮利用框架的部分結(jié)構(gòu)來支撐管件。此外，單元框架結(jié)構(gòu)應(yīng)該保持完整性，包括其中的格柵板也盡可能保持完整。

第五點：原則上，可以通過調(diào)節(jié)管道來連接集成單元在機房底部的外部接口。設(shè)備的內(nèi)部管道配件和設(shè)備的接口之間的連接通?？梢酝ㄟ^預(yù)定的組合和校準(zhǔn)來解決。

三、運行輪機管系主體單元制造安裝要點

在主渦輪機系統(tǒng)組件的運行過程中，振動套筒螺栓的緊配合經(jīng)常會出現(xiàn)問題，這導(dǎo)致軸系統(tǒng)的持續(xù)磨損和嚴(yán)重的安全問題。為了成功解決此問題，有必要使用鉸鏈技術(shù)來加強緊配合的螺栓。通常情況下，要實現(xiàn)減少軸磨損的目標(biāo)，將有四個或更多個緊配合螺栓，即占螺栓總數(shù)的15%以上。

燃油箱和潤滑油箱之間可能會發(fā)生泄漏，因此，謹(jǐn)慎保險的做法是在它們之間安裝一個絕緣的空水箱或壓載水箱，以使兩個水箱能夠被迫分開，此時將不會有更多的滲透問題。如果管道由于墊圈材料而阻塞，用耐久的橡膠更換墊圈。因此，它不僅可以保證設(shè)備正常運行，而且可以再次鎖定渦輪機。在正常情況下，如果在此期間要預(yù)防發(fā)生火災(zāi)，則將鋼制防火閥合理地放置在機艙外部通風(fēng)管的位置。可以及時關(guān)閉防火閥，即使有大量的火焰通過，防火閥也不會進入空氣，還可以最大程度地減少火災(zāi)造成的損害。

四、結(jié)束語

本文首先強調(diào)了輪機管系單元系統(tǒng)的重要性，然后簡單說明了管系單元設(shè)計的主要內(nèi)容，最后著重詳細(xì)介紹了輪機管系單元設(shè)計和制造安裝的幾大要點。