智能船舶设备通用安装工艺

苏 新， 孙有君， 陈红梅， 刘清江

(大连船舶重工集团设计研究院有限公司， 辽宁 大连 116006)

0 引 言

当前，国家大力提倡智能制造，作为典型制造业的造船行业自然而然地成为智能制造的重要基地。智能船舶，即利用传感器、通信、物联网、互联网等技术手段，自动感知和获得船舶自身、海洋环境、物流、港口等方面的信息和数据，基于计算机技术、自动控制技术和大数据处理分析等技术，在船舶航行、管理、维护保养、货物运输等方面实现智能化运行的船舶[1]。智能船舶至少需具备三大能力：智能感知能力；智能评估、分析、预测和决策能力；智能控制行动能力[2]。这三大能力的实现离不开船舶智能设备的参与。

1 智能船舶设备的组成

智能船舶设备实际包含智能设备和非智能设备两大类。智能设备是指具有计算处理能力的设备、器械或机器。船舶智能设备包括网络机柜、服务器、防火墙、交换机、智能网关、磁盘矩阵、工作站、视频监控设备、不间断电源及电池柜、配电箱、固定安装的测量设备、传感器，以及各种感知或测量探头、实现数据传输和交换的光缆、电缆等。非智能设备是指不能计算处理数据的机械或电气设备。船舶非智能设备包括主机、发电机、锅炉、各种泵、甲板机械等。智能设备和非智能设备往往是相互依存的，二者结合才能实现各种智能与非智能的功能。

船舶智能系统设备组成如图1和图2所示。

图1 船舶智能系统网络中心示例

图2 船舶智能系统网络终端示例

船舶智能设备包括柜机、座机、挂机、传感器等形式。智能船舶的核心基础是信息处理和网络技术, 依赖智能系统巨量信息处理能力和高速可靠的数据传输能力实现智能功能。除了常规的船体制造和机电设备安装调试等关键技术外，由于智能船舶的智能系统是一个高度集成的大系统，设备呈集成化和网络化分布，电子设备及电缆的电磁兼容抗扰度决定其在电磁环境下工作的稳定性和安全性，因此智能船舶的制造应充分考虑所有设备、机械及材料在设计安装方面的坚固可靠、适于海上环境及船上使用，并满足下列环境要求：环境温度-25 ℃～45 ℃，相对湿度夏季80%、冬季35%～70%，敏感网络设备所在机房温度20 ℃～26 ℃、湿度40%～70%。

2 智能船舶设备的安装方式

主机、轴系、舵系及一类船舶辅机[3]，由于结构复杂、安装要求精密度高，必须有专门的设备安装工艺指导安装施工。对于二类、三类船舶辅机和其他船舶设备，包括智能设备，在进行固定安装时，偶尔会有焊接的方式，但大部分是螺栓联接的方式，具体有4种，如图3所示。

图3 智能设备安装方式示例

当智能设备，比如柜机，采用壁挂式或侧撑安装时，相当于图3中各图竖立起来的情况，基座或甲板相当于壁板。在实际船舶中，图3中的(a)、(b)、(c)3种情况多适用于轮机设备安装，如应急发电机、各种泵、空压机等，图3(d)多适用于智能设备安装，即设备与基座或甲板直接连接。

3 智能船舶设备的安装工艺

3.1 轮机设备和箱柜式智能设备的安装工艺

3.1.1 轮机设备的安装工艺

轮机设备的安装工艺涉及焊接垫片、调整垫片的安装。

焊接垫片在焊接到基座或甲板前应检查其与基座或甲板是否贴合良好，垫片与基座或甲板间间隙应≤0.08 mm，最大不能超过0.12 mm。焊接后，其上平面应研磨平整，用平板进行检查，要求着色均匀，接触面积应该在50%以上。如果有调整垫片，为了方便与调整垫片的研配，焊接垫片上平面应制作成向外倾斜的形式，斜度约1∶100。

调整垫片在固定螺栓未安装前，应进行着色检查，要求着色均匀，接触面积应≥50%，允许的极限范围≥40%。当与焊接垫片配合使用时，调整垫片应制作成倾斜的形式，斜度约1∶100。

在设备机座与船体基座或甲板上紧前，检查两者之间的间隙，如果因为设备机座或甲板本身的质量问题导致间隙过大，机座或甲板和焊接垫片之间可以使用薄金属垫片进行填充以调整设备水平，但不允许使用半张垫片。

对于既没有焊接垫片也没有调整垫片的安装方式，基座或甲板接触面应平整，设备就位后，机座的各个支承与基座或甲板之间允许使用不超过3张钢皮衬垫或铜皮衬垫，但不允许使用半张衬垫。

3.1.2 箱柜式智能设备的安装工艺

大型箱柜式智能设备，如果采用顶撑或侧撑固定，可以比照第3.1.1节的要求进行安装，如果有专门的图纸或安装要求，则按特定要求进行施工。

安装用的垫圈、螺栓及其锁紧方式应符合设计图规定，螺栓的拧紧力矩应符合安装图要求。

3.2 轮机设备与管系连接的安装工艺

轮机设备安装工作结束后，须进行连接管路的研配工作。错误的管路安装引起的外力作用会导致泵变形，不仅引起振动，而且导致泵的故障，因此排出与吸入侧的法兰连接必须与正确的研配相配，必须避免导致在泵侧产生不合理外力，也不能让泵由于管重量和热膨胀而产生变形。

轮机设备与管系对中的工艺要求如表1所示。

表1 轮机设备与管系对中的工艺要求 mm

3.3 传感器的安装工艺

传感器是实现船舶智能化的重要工具，其安装工艺和安装质量直接影响智能船舶的功能性。

GB/T 7665—2005对传感器的定义：能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成[4]。传感器种类众多，但在智能船舶上常用的仅有振动传感器、温度传感器、压力传感器、转速传感器等，比较特殊的有超声波流量传感器、方位传感器等。

传感器的安装应考虑的因素[5]包括：安全性；故障状态变化的高灵敏性；测量的可重复性；可接近性；环境条件；成本。不论哪种传感器，在安装前都不能私自拆卸、改装，并应注意保护触点等敏感部件。安装传感器的方法有焊接、粘贴、螺丝拧紧等。安装传感器的部位应具有足够的强度和刚度，基座应坚实，其平整度、水平度和高度应符合设计要求，并干净整洁。传感器安装应牢固可靠，在整个测量过程中不应有任何移动，在整个安装过程中应轻拿轻放，防止损坏。传感器安装时，应注意避开能够影响传感器感知的因素。如超声波流量计安装，应安装在流体管线上没有漆的地方，或脱漆后再安装。

4 结 语

智能船舶设备中的智能设备与非智能设备，二者相互依存。非智能设备的安装，主要是垫片安装方式的选择和安装工艺参数的控制；智能设备的安装，主要落实在箱柜式设备和传感器的安装方面。箱柜式设备的安装，可以比照非智能设备中没有焊接垫片和调整垫片的轮机设备安装工艺。传感器的安装，首先应保证安装部位的坚实稳固，排除不必要的干扰，安装位置、安装方向、安装方法应符合设计要求。