海洋工程船排气管生产设计方法研究

张 岳，马 良

（浙江造船有限公司，浙江宁波 315517）

海洋工程船排气管生产设计方法研究

张 岳1，马 良2

（浙江造船有限公司，浙江宁波 315517）

船舶排气管路的作用是确保主机、发电机、锅炉等设备在工作中产生的废气排放到大气。减低设备的排气背压，排气管路走向合理顺畅，对各相应设备的正常工作起到重要作用。

排气管布置；烟囱内布置；弹性吊架；固定支架；设计注意事项

0 引言

通常，排气管是除机舱主通风管外，管径最大的。另外，排气管的外层均需包敷50 mm～100 mm的隔热材料，如玻璃纤维、硅酸铝管壳、陶瓷纤维等，可见排气管实际占居的空间是相当大的。在技术设计时需将排气管系立于重要和优先的地位，在生产设计过程中如何正确布置排气管，对满足该系统的功用起到重要的作用。

1 生产设计排气管的布置步骤

布置的目的是使排气管路尽量减少弯头保证畅通，尽量少占舱室空间，减少散热面，减低环境温度，主要有利于设备功率的发挥。

各型海洋工程船排气管规格尺寸见表1。

表1 各型海洋工程船排气管规格尺寸

海工船排气管整体布置示例见图1。

1.1 生产设计排气管系布置步骤一

首先，应仔细阅读排气管原理图，注意图中重要的一些说明，并进行记录，如不同的隔热厚度、使用特殊管材的部位、某些辅件安装的高度要求等。

然后，准备设备样本资料，如主机、发电机、

锅炉、消音器等及相关的附件标准，如不锈钢膨胀节（一般选用GB/T12522-1996）、排气管钢法兰（推荐选用CBM31-81）等。要认真细致地查阅设备样本，检查所需尺寸是不是齐全，有的厂家提供的资料中缺少设备排气口的部分尺寸，或者厂商提供的不锈钢膨胀节尺寸相矛盾等等，均须一 一反馈给厂家落实处理。

图1 排气管布置示例

最后，进行设备三维建模，并仔细核对模型和资料是否一致，发现问题及时修正。在此应注意，对于消音器等设备，在资料中一般是不反映有包裹的敷料的，故建模时要添加隔热敷料层，以防止其他管路及电缆碰撞隔热敷料。

1.2 生产设计排气管系布置步骤二

将重要的辅助设备，如主机排气管消音器、发电机排气管消音器等进行初步定位，定位时应注意以下事项。

1）设备定位要便于其基座的设计、制作和安装；

2）要便于与排气管的连接；

3）不能影响主通道的通行；

4）要便于保养和维修。

当然，上述的几点注意还需进行综合考虑，才能选出好的定位。

由于上述设备比较高大，其初步定位也是相对稳定的，移动和变化的可能性较小。而其基座所占空间大，因而应优先进行相关基座的建模布置，目的是让其他管系和电缆提前注意，减少设计返工。消音器基座图见图2。

图2 排气消音器基座图

1.3 生产设计排气管系布置步骤三

主机、发电机、锅炉及主要辅助设备定位后，即可在三维结构模型中布置排气管路。在此应注意，管路的出口方向与水平向上夹角要求不小于3°，有利于工况时气流的畅通，确定气流方向是朝艉还是朝艏。另外，船舶在正常工况下是否存在艉倾等因素，以此来判别排气管与水平方向夹角的变化。图3是设计的某海工船的发电机排气管与水平夹角的比较图。

图3 排气管与水平夹角的比较图

排气管路的走向设计应选择捷径，即管线最短、弯头最少，避开船体结构，保证通道高度。总之排气管的综合布置应顾全大局。

排气管在烟囱内的布置要特别注意烟囱后部舱壁上安装的巨大的气动百叶窗，避免因相互靠得太近而导致百叶窗无法开启。排气管在烟囱内的布置见图4。

图4 排气管在烟囱内的布置

1.4 生产设计排气管系布置步骤四

排气管路走向布置完成后，需要安装各类弹性吊架（见图5）和固定支架。弹性吊架主要用于排气

管路在冷热交变的工况下（柴油机排气温度一般为300 ℃～400 ℃[1]），起到位移补偿作用，还能提高竖直管道和横向管道的稳定性，以及减少振动。

图5 排气管弹性吊架的布置

固定支架需要在生产设计时，根据排气管路的具体走向而进行设计。固定支架的作用是强行固定管路中的某段管件，通常设置在设备排出口的排气管路上，使它能对管路中的其他部分起到承重和保护的作用。由于排气管的管径较大，再加上管子外壁上的隔热材料及金属护皮，因此管子的重量很大。所以，用于排气管的固定支架必须要有足够的结构强度，见图6。

图6 排气管固定支架的布置

2 排气管的生产设计注意事项

在设计排气管时，需注意以下问题：

1）主发电机组排气管、膨胀接头及附件需包扎约50 mm～100 mm厚的绝热材料，应急发电机组的排气管包扎50 mm绝热材料，绝热材料外表面包一层0.5 mm铁皮。不同的船舶要求不一样，以原理为准。排气管外表面温度不得超过60 ℃；

2）所有露天的排气管材料为不锈钢316L；

3）系统垫片采用不锈钢石墨增强复合垫片；

4）排气管的最低处需有泄放管，管路上安装泄放阀；

5）消音器的泄放管需引至舱底；

6）排气管的布置应和烟囱、废气锅炉、消音器及火星熄灭器的位置综合考虑，使排气管长度最短、弯头最少、固定容易且安装方便[2]；

7）烟囱内属于A60区域，烟囱围壁四周通常敷设隔音隔热岩棉，布置排气管时需考虑与围壁留出足够的空间，一方面利于舱壁岩棉敷设，另一方面利于排气管的包扎。应发排气管穿舱壁须满足防火要求长度900 mm；

8）排气管与电缆之间的距离应不小于200 mm；

9）排气管路布置应避免曲形复杂、弯头过多，否则将大大增加排气阻力，加大排气背压，影响柴油机功率。因此，管路布置应以最少的弯头为准则，尤其要少用90°弯头[3]。

3 结论

排气系统是船舶动力装置系统的重要组成部分，排气管能否合理布置，影响到主机的正常工作。合理地布置好排气管对于其余系统管路起着决定性作用，它直接影响机舱的管路布置空间和整体布局。只有排气管优先布置确定后，才可最终确定机舱区域及烟囱区域的管路布置方案。

[1]王方力.船舶舾装设计新技术新思维与安装新工艺新标准实用手册[M].北京: 中国交通科技出版社.2007.

[2]中国船舶工业总公司.船舶设计实用手册[M].北京:国防工业出版社.1999.

[3]施正一, 邵志深, 陈昌明.船舶管铜工工艺学[M].哈尔滨: 哈尔滨船舶工程学院出版社.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

张岳（1975—），男，工程师，研究方向：船舶设计工作。