自升式平台生活楼模块管线设计研究

张春景，刘婷（上海振华重工集团股份有限公司，上海，200125）



自升式平台生活楼模块管线设计研究

张春景，刘婷
（上海振华重工集团股份有限公司，上海，200125）

摘 要：在海洋系统装备中，生活楼模块是附加值较高的海洋工程产品之一，它的设计、建造与安装技术越来越引起业内的重视。生活水、空调冷却水系统关系到人员的居住环境和生活质量，消防系统为平台工作人员提供安全保障。本文主要介绍自升式平台生活楼模块管线详细设计、建造规划等内容及注意事项。

关键词：生活楼；详细设计；生产设计；注意事项

引言

在海洋上的系统装备之一——供员工居住的生活楼，随着生活水平的提高，对其设计不断提出美观、大方、有特色等新要求；同时随着科技的不断进步，其舒适、安全性也可不断提高［1］。新技术、新材料在生活楼设计中得到越来越广泛的应用，这就要设计者们不断地研究正在发展中的新技术、新材料、新设备、新工艺，以满足业主的要求，做出科学化、人性化的设计。

自升式平台是否能抬起生活楼，控制重量是关键；材料是否可长期抗击海水侵蚀，材料选择是关键；结构构成是否坚固，也很关键。所以在设计和建造期的各个阶段都需要严格控制重量、材料、工艺与结构。本文就自升式平台生活楼模块的管线设计提出了详尽的方案，对业界有一定参考作用。

1 设计前准备工作

基本设计将提供以下图纸和文件：管线流程图，规格书。基本设计中，主要设计原理是经过业主认可的，理解并掌握基本设计原则，设计出来的产品才能满足客户要求。熟悉其它专业基本设计图纸，例如工艺流程、房间布置以及结构图确定大致布管空间。注意查看卫生单元和公共卫生间的布置图，在上下层甲板尽可能对齐，以方便接管，避免管路分散、凌乱。供水管路每层都会有单独控制的阀件，最好预留管弄，方便阀门的安装和操作。可以把一些建议反馈给总图架构师或业主，以优化设计。

1.1 详细设计的重点内容

详细设计主要包括以下几个方面：管系原理图（包含大量的阀件、附件、管材尺寸及材料信息）、管线材料规格书、管系实用手册（包含管支架设计标准）以及阀门清单，并把以上需要送审的图纸和文件提供给验船机构［2］。

生活楼包括七大系统，主要是：淡水系统（冷、热水系统）、空调冷却水系统、消防水系统、水喷淋系统、污水系统（黑水、灰水系统）、压缩空气系统、甲板排水系统。

在设计中，重点内容有材料选择、管线布局等。

1.2 管材选择

平台上应用最广的一种管材是碳钢管，它的安全性、适用性以及高性价比，已经得到船级社和船东的一致认可。随着聚合物塑料管的广泛应用以及船级社认可，在某些系统上碳钢管逐渐被代替，其中PVC/CPVC使用率最高。这种合成材料重量是钢的1/5，且有极低的导热性，用PVC/CPVC制造的管道重量轻、隔热性能好，能有效地减轻生活楼总重量。其中CPVC 是PVC进一步氯化的产物，比PVC有优越的耐热、阻燃、低烟等功能，当然价格要相对高一些。考虑到经济性及安全性，所以在淡水系统用CPVC管，黑灰水系统用PVC管。

1.3 管线流程设计

设计管系原理图时，以满足业主要求为前提，设计合理的管线流程，选择恰当的管径，采用新技术优化系统。在生活污水泄放系统中放弃传统的重力式生活污水系统，改为真空式。真空系统是采用空气压差收集污水，在冲冼时只需用很少量的水，是冲洗普通马桶所需用水的十分之一。因此它相应减少了污水量并减小了污水收集容器。由于污水量的减少和该系统的动力作用，因而可以采用直径小得多的管子［3］。通过表1的数据对比，很容易的发现采用真空式的优势。

表1 重力式与真空式比较表

1.4 管径设计

管径设计也是原理图设计的关键。一般有两种计算方法：一是按人数计算；二是按用水器具和同时使用率计算。使用最多的是第二种方法。总流量Q=用水用户x额定流量x同时使用系数。供水和排水经济流速一般为1m/s，根据计算公式 可计算管径。表2列举了各个系统用水器具的额定流量和同时使用系数。

表2 额定与使用系数对比

2 管系生产设计

管系生产设计是建造中一项重要的环节，其与船体的生产设计一起被称为生产设计的两大环节。因此管系生产设计直接影响到船舶生产各节点的完成周期。

同时生产设计主要的工作量都在模型布置上，模型准确性决定了图纸质量。

2.1 准备工作

三维软件的应用，使生产设计取得了巨大的进步。目前使用最多的是T R I B O N系统。TRIBON采用单一数据库管理，根据规格书规定的各系统材质，建立TRIBON数据库，管材、规格、法兰、设备、阀门等均会与附件信息建立联系，同时又可以与管系三维模型信息建立联系。管路建模模块是实现管路综合布置的模块。按照并行设计的原则，在船体的参考背景下，将各专业建立的模型调入并装配定位。设计人员可以在三维界面中直接布放样管。

一旦管路建模完成后，启动软件自带的小票生成程序，系统自动生成小票图并存放在数据库中，可以被设计人员查看和编辑。各种统计信息的托盘表可以由生产信息提取（outfitting lists）程序生成。这种方式生成的图纸，出图模式往往不符合船厂的要求，需要大批量修改。重复率高，容易出错。各个企业也纷纷加大了对其二次开发的力度，只需对生成的图纸简单修改，调整下格式即可。大大提高了自动化程度，减少重复手动工作量，缩短出图时间。

生产设计中要特别注意模型布置，其准确性关系工程质量。三维建模（结构、电缆托架、风管等）不完整，人员通道、设备操作和维修空间模型不全，干涉检查不到位，特别是动态干涉在设计阶段没有发现，直到建造或调试阶段才发现干涉而整改，或图纸升版没有及时更新模型，这些将导致工程延期。

2.2 设计中注意事项

设计之前熟悉各专业图纸，首先以舾装图纸作为设备定位基准，设计中以结构、电仪托架、风道图纸作为参考，随时考虑布管过程与以上专业的冲突，及时与各专业协调，尽量在平面图设计结束时与各专业协调好，减少生产设计时的现场调整工作［4］。

生活楼空间有限，几个专业划分起来比较紧张，碰撞会反复出现，需要设计人员细心建模。在确定生活楼模块界面，保证和主船体部分接口位置完全正确之后，还需要关注：

（1）仔细查看防火等级图纸，逃生通道布置图，确定穿舱件的形式。

（2）居室、办公室、会议、餐厅及生活区走廊等处，一般不允许将管子布置在绝缘层以外。这些区域的管子均应布置在绝缘层内并且通常不采用法兰连接，而采用套管连接。

（3）疏排水管路布置的基本原则是排泄通畅，因此，管路的构成应该是弯头最少，弯角最小，并且使用45度斜TEE，按管路沿排出方向作0.03～0.05的倾斜度布置；粪便污水主管的弯曲处应设置清理用的盲板法兰或螺塞，还要保证有一定清理操作的必要空间。总管要保持有足够的自流坡度，不准有气囊现象。疏排水管路禁止穿过油、水舱。

（4）室内疏排水管路应布置水封式地漏，且均应布置在房间的最低处。如果设置两个地漏，则应成内、外侧或内外对角布置，并尽可能布置在房间的边角处，同时要避开设备和家具下面。地漏的设置高度：有敷料的甲板地漏端口距甲板敷料表面低5-10mm、没有敷料的甲板其高度应比甲板上平面低约4mm。

（5）天花板的厚度一般为25mm～50mm，天花板，灯建模时留有一定余量。

（6）生活区水消防栓的布置应易于到达和操作，通常位于靠近被保护处所的入口处。

（7）水喷淋系统由厂家提供原理图和单线图，标明了管线的大概走向和喷嘴位置。这是通过计算得出的最优方案。根据实际情况我们只需微调。考虑到美观，同一个房间内的几个喷嘴在横向和纵向上，应布置在一条线上。

（8）为方便管子维修及不影响冷库的保温效果，在冷库和缓冲间的绝缘层内，不准布置其它管路，但上层甲板的下水管无法避开时，其管子不得有可拆接头，并应尽量靠近绝缘层内侧布置。冷藏舱（库）疏排水管路应选择可闭式地漏，不但能隔绝污浊空气还可防止舱内冷气外流，而降低库内温度。

（9）生活楼的管支架严格遵循使用手册上给出的支架形式，支架尽量焊接在结构的工字钢、角钢等型钢上，能否直接焊接在甲板上需要船东认可。成排布置的管路将管线调整到底平齐或顶平齐。特殊管材（PE、CPVC 、铜管等）需要按厂家给出的间距布置支架。

（10）加强模型完整性检查和干涉检查，特别是注意排查动态干涉和隐形干涉问题，将操作、维修空间等动态轨迹体现在模型中。

（11）与设备接口相接的管子留一段现校管，方便安装管路时调整。

（12）要有自我检查的意识，管线模型建好后，一定导出一份MTO，仔细读一下MTO，自查材料是否选对。

2.3 生产设计图纸输出

生产设计提供的图纸有：安装图、管子零件图、管支架零件图、管子托盘管理表、管支架托盘管理表以及管路开孔图［5］。后期现场支持和修改，出完工图。

（1）管线布置图：主要表示各层管线走向，在俯视图，剖视图及三维轴测图上标明管线号和标高，以及阀附件编号、支架编号及定位坐标。注明各连接点的定位尺寸（尽量以结构主梁为基准），把每根管子的走向表示清楚，以便施工查看。有时在俯视图上与设备连接的具体形式不容易清晰的表示出来，需要绘制剖面图，例如：冷热水上水管线与洗脸池的剖视图，厕所、浴室内部的管线剖视图，冷水罐、热水罐的连接剖视图等。

（2）管子小票图：主要用于管子车间制作，指导施工的图纸。主要内容包括：管子零件号、管子品种（成品管还是现校管）、管材规格、弯曲半径、安装位置、表面处理和试验压力、管段下料长度和下料余量、端部形式和连接信息。

（3）管支架小票图：主要是指导管支架的加工和预制。主要内容包括：支架零件编号、材料规格、加工尺寸、定位尺寸、管夹开孔尺寸、表面处理、重量等信息。

（4）管子制作托盘表、支架制作托盘表、和管子安装托盘表，三个表格根据工艺阶段、施工区域和工序先后具体划分，确定各工艺阶段的作业物量。管子制作托盘表、支架制作托盘表供施工单位领料，管子安装托盘在安装阶段使用，包括管装件清单（安装图上所有的管子和支架）和阀附件清单（安装图上所有的阀件和附件）以及所有的螺栓、螺母、垫片。

（5）管线现场开孔图：所有的开孔最好都在船体发图之前提供，由船体专业直接开孔。他们可以把握是否能直接开，要不要送船检认可，哪些不能开孔。因为建造计划比较紧张，管线与船体同步几乎不可能，所以管线专业只能出现场开孔图，指导现场开管孔。

（6）现场支持和修改：现场支持主要是解决现场施工中随时出现的问题，如：各种图纸的解释和说明，管线碰撞产生的图纸修改和料单增补，根据船东意见修改、详细设计图纸修改引起的管子小票图修改、设备来货尺寸与工作图不符引起的修改等问题。现场支持时注意观察施工人员的施工水平和职业道德水平，注意对现场修改的控制，尽量节约材料和工时。

（7）完工图：施工结束后，要根据现场修改情况向详设方提供完工图纸，可根据详设要求进行完工图的绘制，一般情况下只需要提供管线平面布置图的完工图即可。

3 结论

生活楼是平台的一部分，工艺流程相对简单，毕竟是个独立的模块，一般为了控制设计和施工进度，把它单独拎出来设计。本文主要总结了详细设计和生产设计的设计内容、设计思路及注意事项，为其他项目生活楼模块的设计提供参考。

参考文献

［1］ 《船舶管系布置和安装工艺要求》 CB-Z 345-2008.

［2］ 《海上生产平台管道系统的设计和安装推荐作法》SY/T4809-92.

［3］ 《船舶设计实用手册-轮机分册》中国船舶工业总公司编，国防工业出版社，1999.

［4］ 孙东昌，潘斌，海洋自升式移动平台设计与研究［M］.上海交通大学出版社，2008.

［5］ 孙文涛，船舶管系放样制作与安装，哈尔滨工业大学出版社，2010.

Piping Design for Self Jack-Up Platform Living Quarters

Chunjing Zhang， Ting Liu
（Shanghai Zhenhua Heavy Industry Co.， Ltd.， Shanghai， 200125， China）

Abstract：Living quarters is one of the most high extra value offshore production， it will be more and more emphasized in design， construction and installation.Daily water and chiller water system related with worker's living environment and quality.Fire water supply security ensurance for people.This article is mainly about detail design， production design and attention items for self jack-up platform living quarters.

Key words：Living Quarters； Detail Design； Production Design； Attention Items

中图分类号：U664

文献标识码：A

文章编号：2095-8412 （2016） 02-179-05

DOI：工业技术创新 URL： http//www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.02.018

作者简介：

张春景（1981-），女，上海振华重工（集团）股份有限公司，中级职称。研究方向：船舶轮机管系设计。

E-mail： 0-zcj@163.com

刘婷（1982-），女，上海振华重工（集团）股份有限公司，中级职称。研究方向：船舶轮机管系设计。

E-mail： stalle599@163.com