海洋工程船散料输送系统轮机设计

海洋工程船散料输送系统轮机设计

刘兰芳

上海博添船舶科技有限公司上海市201206

摘要：散料输送系统作为海洋工程船中的重要组成部分，对海洋工程船中的货料运输部分的工作起到了至关重要的重要。在本文中，笔者将根据自身的工作经验，对当下海洋工程船中的散料输送系统进行详细的分析，并提出在进行轮机设计时候需要注意的一些问题，以期为同行的工作人员提供相关借鉴。

关键词：海洋工程船；散料输送系统；轮机设计

前言

随着我国经济的不断发展，海洋资源开采研究工作也随之不断地深入，海洋开采研究技术不断发展的同时，也带动起与之相关的技术在不断地发展，近年来，工程船上的散料运输系统得到了极大的技术发展，这不仅归功于海洋开采工作的不断深入，同时也归功与当下经济改革开放的大好时代。但散料输送系统作为使用年限较短，技术尚未真正成熟的运输技术之一，在设计该类系统的时候，仍然存在一些难题以待解决，因此，从当下的海洋工程船散料输送系统的轮机设计方向出发，对当下轮机设计中的相关技术进行深入的剖析，并提出相应的解决措施与方法，是当下海洋工程工程窗相关技术优化的有效方向之一。

1散料输送系统简介

1.1散料输送系统的作业原理

所谓散料运输系统，就是用于运输小类固件的气动运送系统。这这个系统中，借用高压的空气压力与高压管道，将一些散件以散件-空气的混流体形式进行输送，达到高效工作的目的。在这项技术中，散料作为运送的主体，具有一定的局限性，譬如散料的粒子程度与散料的半流体性质程度都是决定是否能将散料运送系统作用于其运送工作的条件之一。同时对于高压管道与轮机的相关要求，也具有一定的特殊要求。

1.2散料输送系统的组成部件

海洋工程船的散料输送系统一般由散料储存罐、空压机及冷干机、流程管线、管线阀门遥控系统、监测和操控设备等部分组成。输送机由驱动装置拉紧装置输送带中部构架和托辊组成输送带，作为牵引和承载构件。冷干机主要负责空气压缩后的冷却、干燥。除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。

2轮机的生产设计

2.1设备的部署及安置

（1）散料罐的部署及安置

海洋石油平台服务的三用工作船舶散料输送系统的主要设备，一般由上部封头下部封头人孔支腿进气口、排气口、进料口、出料口、安全阀、压力表等接口组成。当罐内物料经过特定的气化元件加注一定量的压缩空气，实现粉状介质在平台供应船和海上平台间的高效与无损耗传输，从而实现船舶远距离及高速度连续作业，确保海上油田开采和勘探的长周期、满负荷以及安全的连续运行。

散料罐的部署，一般采取沿船主方向纵向部署，工程船一般是在船艏和船艉各布置两个散料罐。在部署散料罐时，我们要根据船舶的具体情况进行设计，要对罐体高度、外径、容积、结构强度、开孔位置、管口方位等问题，逐一确定，以确保结构安全的同时，达到最佳装载效果。

一些工程船舶，会采用沿船宽方向横向部署散料罐，这些散料罐的罐体容量较小，以使罐体紧靠甲板开口护圈，不致于造成太大间隙。散料罐的合理布置，可以避免管节用弯头连接后焊接处管内毛刺对进、出料的影响，提高进、出料效率。

（2）空压机及冷干机的部署。海洋工程船散料输送系统的冷干机与空压机，一般紧邻部署，也可分开部署。集管式散料系统压缩空气管，采用总管式，配置2台空压机，1台冷干机。一般用途空压机，按国家标准规定，排气压力为0.7MPa，如果高于或低于此压力，即属非标准特种空压机。

（3）冷干机的气液分离，采用旋风分离与不锈钢丝网捕雾有机结合的气液分离器，具有气液分离效果彻底、避免水份的二次蒸发与确保冷干机的干燥效果的重要作用。海洋工程船的首尾散料罐，分别用1台空压机及冷干机供气。空压机及冷干机的管端接口，一般设置在设备的一侧，在设备的管口一侧预留600mm左右的接管空间。

2.2管系部署及管系附件配置

（1）工作管系部署。船舶管系是用来输送和排除船舶工质的管路、机械设备、器具和检测仪表等设备的统称。海洋工程船舶管道因其种类繁多，数量庞大，其设计是制约造船行业生产效率的关键因素。

散料输送系统的管路，因其输送介质的特殊性，部署将依照一定的原则。散料系统管路容易引起粉尘污染，少量的输送介质会随着排空管内的空气排出，所以散料排空管路一般需引至尾甲板。当管路中出现温差时，形成实质的结垢而阻塞管路，输送料管部署时应尽量避免穿过液舱，设计时要考虑到尽量让管路部署在人易于接近的地方，不可以设计成死管，以方便维护。螺旋输送机主要用于输送水泥、粉煤灰、矿粉等粉状、微粒状等散状物料，不宜输送粘性大、易结块、纤维等原料。输送料管在尾甲板上的部署一般分前后两个部位。

（2）遥控阀门控制空气管系部署。气动遥控磨料阀调节阀门，可根据需要调节喷砂操作时磨料的流量。散料系统的作业操控，是在驾驶室遥控操纵，输送料管上的控制阀门一般都采用气动遥控阀门。现在常用的气动遥控阀门，有集成式和分体式两种。摆动液压马达是一种输出轴作往复摆动的液压执行元件。其最突出的优点，是无需任何变速机构，就可使负载直接获得往复摆动运动。分体式的遥控阀门，故控制管系部署较多，且占用空间较大。气动遥控磨料阀，彻底解决了磨料的堵塞；同时可保持间数喷砂时间，喷砂缸不泄压，提高加工品质，减少压缩空气和磨料的损耗。集成式阀门气动执行机构和控制电磁阀，全部集成在阀上，遥控阀上仅安置气动执行机构，各个遥控阀的换向电磁阀，则单独集成在专门的电磁阀箱内。喷砂作业时，喷砂工人利用电控开关向进气阀和常闭型磨料阀发出控制信号，磨料阀中的强力弹簧在压缩空气的作用下被压扁，流量调节管打开，喷砂作业开始。遥控阀门工作压力若与机舱自动控制气源压力相差较大，需设置带减压阀及气水分离器的气源板。

（3）管系附件配置。输送料管管系附件的配置上，要应用活接头，管路上宜采取小角度弯头，其半径可以扩展至无限大，还要采用的是非锻打方式，表面不变形，在精尺寸的基础上稍放余量就行，节省材料，保证管路的密封性。

风管上设置的调风门或防火风闸，应便于员工操作，控制空气管系的中间连接接头，采用卡套接头，方便于施工与维护。

3设计工艺难点

3.1管子的弯模要求

管系设计要以最快的速度和最完整的状态，满足平台、船坞与码头的需求，保证单元、分段和总组的完整性。圆形管子的弯曲模具结构，需要借助弯管机去完成，在凸凹模上分别开与圆管半径一致的半圆槽。为保证散料输送的顺畅，输送料管及罐体排空管均要求采用6倍管通径以上弯曲半径，要避免那种过大的圆弧、任意曲线、复合弯以及大于180°的圆弧等。

管子的弯模里面，最主要是需要管子内径的芯棒，芯棒是连在一串的，根据两边的夹模来决定长度，但芯棒连在一起是可以活动的，有个角度的，芯棒的中间是用链条连接起来的。

管系设计弯管工艺，考虑采用中频弯管机热弯，以减少管子弯曲内应力。当管子直径增大时，为了防止弯管的椭圆度增大，应使用芯棒。

当管子被拉着向前时，由于芯棒作用，管子中心线外部的材料在切点处将被支撑，产生拉伸，以保证其形状和不瘪。一根管子上采用同一个弯曲半径和同规格管子的弯曲半径，使其标准化，这是机械化和自动化代替手工劳动的必然结果，也是设计适应先进的加工工艺，和先进的加工工艺促进设计两者的结合。

3.2复杂管系的制作工艺

散料输送系统的输送总管，可以采用一种双三叉管的型式，这种双三叉管结构简单，运行、安装与维修都很方便，节省能量，操作安全可靠。但是此双三叉管是散料输送系统管系制作工艺中的难点。在具体设计中，我们先按尺寸制作总管，然后按实际尺寸弯制两支管，比照总管，在总管上开与支管相贯的坡口开孔，最后进行修割与焊接。

结语

在本文中，笔者仅通过对散料运送系统的详细分析，介绍了散料运输系统中轮机设备设计的相关要求与相关的特点，希望这篇文章能起到抛砖引玉的作用，引发读者更多的相关的思考。

参考文献

[1]谢非.船舶建造生产设计及管理技术研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010.

[2]吕志勇.长兴造船厂生产流程优化研究[D].大连：大连理工大学，2008.